[发明专利]一种螺旋十字燃料元件小型氟盐冷却高温堆堆芯

权利要求书

1.一种螺旋十字燃料元件小型氟盐冷却高温堆堆芯，其特征在于，包括堆芯围筒(1)以及位于堆芯围筒(1)中的上腔室(2)、下腔室(9)、位于上腔室(2)和下腔室(9)间的上反射层(3)、径向反射层(4)、冷却剂旁流通道(5)、燃料组件(6)、控制棒组件(7)以及下反射层(8)；所述燃料组件(6)和控制棒组件(7)位于径向反射层(4)、上反射层(3)和下反射层(8)之间，燃料组件(6)和控制棒组件(7)外围包括36个冷却剂旁流通道(5)，冷却剂旁流通道(5)上部穿过上反射层(3)，下部穿过下反射层(8)；所述燃料组件(6)包括19个呈六边形排列的燃料元件(12)，燃料元件(12)间的冷却剂通道(14)以及包覆燃料元件(12)和冷却剂通道(14)的石墨层(13)，燃料元件(12)均为螺旋十字型，依靠相邻燃料元件的支撑实现固定；所述燃料元件(12)包括燃料区(10)和包覆燃料区(10)的包壳(11)；所述控制棒组件(7)包括7个呈六边形排列的控制棒(18)，控制棒(18)间的冷却剂通道(14)以及包覆控制棒(18)和冷却剂通道(14)的石墨层(13)；所述控制棒(18)包括控制体(17)、控制体(17)外围的间隙(16)和间隙(16)外围的导向管(15)。

2.如权利要求1所述的一种螺旋十字燃料元件小型氟盐冷却高温堆堆芯，其特征在于，所述堆芯包括78个燃料组件(6)和13个控制棒组件(7),呈六边形排列。

3.如权利要求1所述的一种螺旋十字燃料元件小型氟盐冷却高温堆堆芯，其特征在于，所述燃料元件(12)为六边形排列，依靠每个燃料元件(12)每扭转30度处的两个接触点实现支撑和固定作用，增加了接触点的数量，更易于固定。

4.如权利要求1所述的一种螺旋十字燃料元件小型氟盐冷却高温堆堆芯，其特征在于，所述燃料元件(12)的燃料区(10)由石墨基体和弥散在石墨基体中的TRISO包覆燃料颗粒组成，燃料为UC_0.5O_1.5，铀-235富集度为19.75％，燃料元件(12)的包壳(11)材料为石墨。

5.如权利要求1所述的一种螺旋十字燃料元件小型氟盐冷却高温堆堆芯，其特征在于，所述控制棒(18)的控制体(17)由碳化硼填充，导向管(15)材料为石墨。

6.如权利要求1所述的一种螺旋十字燃料元件小型氟盐冷却高温堆堆芯，其特征在于，所述冷却剂通道(14)中的冷却剂材料为液态熔盐FLiBe，由LiF和BeF₂以2:1的摩尔比混合而成，由主泵(21)驱动以冷却堆芯。

7.如权利要求1所述的一种螺旋十字燃料元件小型氟盐冷却高温堆堆芯，其特征在于，所述燃料组件(6)和控制棒组件(7)的冷却剂通道(14)均为六边形。

8.如权利要求1所述的一种螺旋十字燃料元件小型氟盐冷却高温堆堆芯，其特征在于，所述上反射层(3)、径向反射层(4)和下反射层(8)材料均为石墨。

9.如权利要求1所述的一种螺旋十字燃料元件小型氟盐冷却高温堆堆芯，其特征在于，所述堆芯(20)位于压力容器(19)中，产生的热量由熔盐泵(23)驱动输热工质FLiNaK熔盐通过熔盐换热器(22)输出，并在储能池(24)汇集，用于热量的多用途使用。

10.如权利要求9所述的一种螺旋十字燃料元件小型氟盐冷却高温堆堆芯，其特征在于，所述FLiNaK熔盐中LiF：NaF：KF＝46.5:11.5:42mol％。