[发明专利]一种用于热管冷却反应堆的功率自动控制系统

说明书

本发明公开一种用于热管冷却反应堆的功率自动控制系统，包括：热管换热器；反射层及屏蔽内设置有堆芯金属基体，堆芯金属基体内设置有若干燃料棒，热管换热器设置在反应堆堆芯的上方，热管换热器和反应堆堆芯之间设置有若干热管作为换热元件，堆芯金属基体的顶面开设有中心孔洞；控制部包括控制棒，热管换热器的底面开设有容纳腔，容纳腔内固接有保护壳体，控制棒顶部设置在保护壳体内，控制棒的底部贯穿堆芯基金属体且位于中心孔洞内，控制棒的顶部设置有上限位件，控制棒的底部设置有下限位件。本发明可实现热管冷却反应堆的功率自动控制、事故工况下自动停堆以及反应堆运行温度调节，进而提高热管冷却核反应堆系统的安全性和可靠性。

技术领域

本发明涉及核反应堆安全技领域，特别是涉及一种用于热管冷却反应堆的功率自动控制系统。

背景技术

热管冷却反应堆具有运行特性简单、体积重量小、模块化、易拓展等性能优势，可用于深空、深海等复杂环境中为海洋无人潜航器、空间飞行器等装备供应能源。在特殊无人环境下使用的小型核电源系统的功率控制与核电站相比有较大的区别，如何实现反应堆的无人自主控制是其中一个主要问题。而且由于热管堆的特殊应用场景，需要考虑在反应堆运动条件下的功率控制方法，特别是反应堆在运行过程中存在姿态变化时，传统的基于重力的非能动控制和停堆策略已不再适用，需要开发新型的控制系统以进行热管堆的功率控制、调节和紧急停堆。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于热管冷却反应堆的功率自动控制系统，以解决现有技术存在的问题，可实现在不依赖重力作用下，实现热管冷却反应堆的功率自动控制、事故工况下自动停堆以及反应堆运行温度调节，进而提高热管冷却核反应堆系统的安全性和可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于热管冷却反应堆的功率自动控制系统，包括：

热管换热器；

反应堆堆芯，包括反射层及屏蔽，所述反射层及屏蔽内设置有堆芯金属基体，所述堆芯金属基体内设置有若干燃料棒，所述热管换热器设置在所述反应堆堆芯的上方，所述热管换热器和所述反应堆堆芯之间设置有换热元件，所述堆芯金属基体的顶面开设有中心孔洞；

控制部，所述控制部包括控制棒，所述热管换热器的底面开设有容纳腔，所述容纳腔内固接有保护壳体，所述保护壳体的底部与所述堆芯金属基体顶面焊接，所述控制棒顶部设置在所述保护壳体内，所述控制棒的底部贯穿所述堆芯基金属体且位于所述中心孔洞内，所述控制棒的顶部设置有上限位件，所述控制棒的底部设置有下限位件。

优选的，所述上限位件包括压紧弹簧，所述压紧弹簧的顶面与所述保护壳体内腔顶面固接，所述压紧弹簧的底面与所述控制棒的顶面抵接，所述控制棒外固接有固定装置；

所述固定装置包括固定环，所述固定环外壁通过连接杆固接有滑动环，所述滑动环外壁与所述外壳内壁滑动接触。

优选的，所述下限位件包括温控弹簧，所述中心孔洞内腔底面固接有电动调节装置，所述电动调节装置的输出端与所述温控弹簧的底部固接，所述控制棒的底部套设有限位器，所述温控弹簧的顶面与所述限位器底面抵接，所述温控弹簧内径大于所述控制棒外径；

所述限位器的底面顶面设置为凹槽结构，且所述凹槽结构与所述控制棒底部抵接。

优选的，所述堆芯金属基体设置为圆柱形结构，所述中心孔洞开设在所述堆芯金属基体的顶面中心，所述堆芯金属基体的顶面绕所述中心孔洞周向等间距开设有若干热管孔洞和燃料孔洞，若干所述燃料棒分别位于若干所述燃料孔洞内。

优选的，所述换热元件包括若干高温热管，所述高温热管的冷凝段插入所述热管换热器内，所述高温热管的蒸发段贯穿所述反射层及屏蔽插入到所述热管孔洞内。

优选的，所述燃料棒材料为二氧化铀。

优选的，所述高温热管的运行工质为钠。