[发明专利]一种热管型深海应用核反应堆系统

权利要求书

1.一种热管型深海应用核反应堆系统，其特征在于，包括密封的圆筒形的压力容器(5)，从上到下依次设置于压力容器(5)内的主换热器(2)，余热排出换热器(3)，堆芯(1)，以及贯穿主换热器(2)、余热排出换热器(3)、堆芯(1)的高温热管(4)；所述主换热器(2)通过环形套管(16)与能量转换装置连接；所述堆芯(1)包括金属基体(11)、燃料元件(9)以及控制棒(10)，所述金属基体(11)内部按三角形栅格排列设置有多个上下贯通的圆柱形小孔通道(111)，所述高温热管(4)与燃料元件(9)依照相邻的布置规则插入小孔通道(111)内；所述余热排出换热器(3)包括换热器本体，以及连换热器本体两端的海水进口管道(14)、海水出口管道(15)，且所述高温热管(4)贯穿换热器本体内部，安装于小孔通道(111)内；所述高温热管(4)的蒸发段位于堆芯(1)活性区内部，所述高温热管(4)的冷凝段位于主换热器(2)、余热排出换热器(3)内部；所述主换热器(2)、余热排出换热器(3)、堆芯(1)的内部均设置有供控制棒(10)上下移动的控制棒导向通道，且所述压力容器(5)的顶部设置有驱动控制棒(10)的控制棒驱动机构(18)。

2.根据权利要求1所述的热管型深海应用核反应堆系统，其特征在于，所述主换热器(2)的内部通过环形隔板(17)分割为内外两层，且环形套管(16)的外层环形流道与主换热器(2)的外层空间连通，环形套管(16)的内层环形流道与主换热器(2)的内层空间连通。

3.根据权利要求2所述的热管型深海应用核反应堆系统，其特征在于，在主换热器(2)的内层空间中，主换热器(2)的顶部和底部对应开设有若干组通孔，将对应的通孔和圆柱形通道(13)焊接成热管导向通道(6)，且圆柱形通道(13)的内径大于高温热管(4)的外径。

4.根据权利要求1所述的热管型深海应用核反应堆系统，其特征在于，所述金属基体(11)为圆柱形，所述小孔通道(111)呈蜂窝状分布；且燃料元件(9)与高温热管(4)的比例是3：1，并依照每一个燃料元件(9)至少与两个高温热管(4)相邻布置。

5.根据权利要求3所述的热管型深海应用核反应堆系统，其特征在于，所述控制棒导向通道包括所述圆柱形通道(13)和控制棒导向管，其中控制棒导向管是金属基体(11)中的一部分小孔通道(111)。

6.根据权利要求1所述的热管型深海应用核反应堆系统，其特征在于，所述堆芯(1)还包括依次设置于金属基体(11)外侧的反射层(7)和屏蔽层(8)，其厚度根据堆内中子通量的计算来确定。

7.根据权利要求1所述的一种热管型深海应用核反应堆系统，其特征在于，所述燃料元件(9)内部填充UO₂燃料芯块，且采用燃料富集度低于20％的低富集度铀。

8.根据权利要求1所述的一种热管型深海应用核反应堆系统，其特征在于，所述金属基体(11)的材质为铌锆合金。

9.根据权利要求1所述的一种热管型深海应用核反应堆系统，其特征在于，所述控制棒(10)分为调节棒和停堆棒，且所述控制棒(10)的数量和布置方式根据反应堆功率、堆芯(1)直径、燃料元件(9)布置方式确定。

10.根据权利要求1所述的一种热管型深海应用核反应堆系统，其特征在于，所述高温热管(4)内的工质为钠。