[发明专利]一种液态熔盐堆生产高活度比Sr-89和Sr-90的方法以及系统

权利要求书

1.一种液态熔盐堆生产高活度比Sr-89和Sr-90的方法，其特征在于，所述方法包括：提供一种堆芯内部布置有若干含通道的石墨慢化组件的液态熔盐堆，所述石墨慢化组件的通道内填充有低富集铀和基盐组成的熔盐，同位素Kr-89和Kr-90在堆运行时直接裂变产生，采用在线吹气方法将气体裂变产物Kr从所述液态熔盐堆中分离，首先采用冷却方法将气体Kr-90及其子产物Rb-90衰变生产固体Sr-90，再采用吹气方法将剩余的气体Kr与固体Sr进行分离，然后再采用冷却方法将气体Kr-89及其子产物Rb-89衰变生产固体Sr-89，最后采用化学分离元素方法分别提取两种固体裂变产物中的Sr，实现高活度比Sr-89和Sr-90的制备；包括以下步骤：

S1：提供一种堆芯内部布置有若干含通道的石墨慢化组件的液态熔盐堆，所述石墨慢化组件的通道内填充有低富集铀和基盐组成的熔盐，所述熔盐与所述石墨慢化组件的体积比为1∶1~1∶6，所述低富集铀的质量富集度为5%~19.75%；

S2：在所述液态熔盐堆所在的熔盐主回路中设置一个包含气液分离装置的旁路，通过所述气液分离装置在线分离气体裂变产物Kr；

S3：将步骤S2中获得的气体裂变产物Kr密封于第一冷却罐冷却，以将绝大部分气体Kr-90及其子产物Rb-90衰变生成Sr-90；

S4：将步骤S3中剩余的气体裂变产物Kr吹入第二冷却罐冷却，以将绝大部分气体Kr-89及其子产物Rb-89衰变生成Sr-89；以及

S5：采用化学分离元素方法分别提取步骤S3和S4中获得的难溶固体裂变产物中的Sr-90和Sr-89。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，单个所述石墨慢化组件的结构为正六棱柱形、正三棱柱形、长方体形或圆柱体形，所述若干含通道的石墨慢化组件在径向上并行排布成蜂窝状结构，所述堆芯的整体结构为圆柱体形。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述基盐为FLiBe或FNaBe，当所述基盐为FLiBe时，Li-7的富集度为99.9%~99.995%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述旁路中熔盐体积流动循环周期为30~300 s，气液分离效率为50%-99%。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，冷却时间为5-10 min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，冷却时间为30-100 min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5中，Sr元素的化学分离回收效率为70%-95%。

8.一种液态熔盐堆生产高活度比Sr-89和Sr-90的系统，其特征在于，包括：

由液态熔盐堆和热交换器串联形成的熔盐堆主回路，同位素Kr-89和Kr-90在堆运行时直接裂变产生；

在所述熔盐堆主回路旁设置的一个包含气液分离装置的旁路，通过所述气液分离装置实现气体裂变产物Kr的在线分离；以及

用于将气体裂变产物Kr冷却的第一冷却罐，以将气体Kr-90及其子产物Rb-90衰变生成固体Sr-90；

与所述第一冷却罐连通的第二冷却罐，用于将所述第一冷却罐中剩余的气体裂变产物Kr-89及其子产物Rb-89衰变生成固体Sr-89；

其中，所述液态熔盐堆的堆芯内部布置有若干含通道的石墨慢化组件，所述通道内填充有低富集铀和基盐组成的熔盐，所述熔盐通过一熔盐泵泵入所述液态熔盐堆的堆芯，所述熔盐泵和堆芯之间设置有溢流罐；

所述堆芯由外而内依次包括：合金包壳，石墨反射层以及若干含通道的石墨慢化组件，所述若干含通道的石墨慢化组件在径向上并行排布成蜂窝状结构；所述气液分离装置包括气体注入器、液体喷射器以及气体回收器，用于实现气体裂变产物Kr与液体裂变产物的分离。