[发明专利]一种Th-U自持循环全熔盐燃料混合堆系统及其运行方法

摘要

本发明属于聚变裂变混合能源堆的包层设计领域，特别涉及一种Th-U自持循环全熔盐燃料混合堆系统及其运行方法。本发明快裂变增殖堆为热裂变堆提供启动所需的初始易裂变燃料，热裂变堆的包层设计利用种子-包层的布置策略来提高系统的整体中子经济性，实现系统较高能量放大倍数，氚增殖及系统钍铀自持循环的目标。产能区装载有²³³U，具有良好的中子学性能，主要承担了系统能量放大、中子增殖及系统绝大部分²³³U增殖的目标，多于的中子进入产氚区用于氚增殖及系统部分²³³U增殖。该混合堆由于可以钍、铀自持循环，在运行的过程中，钍燃料转化为²³³U并逐渐烧掉，只需要逐步添加钍燃料，并去除产生的裂变产物，就可以长久高效稳定的运行。

主权项

一种Th‑U自持循环全熔盐燃料混合堆系统，其特征在于：所述混合堆系统，由快裂变增殖堆与热裂变堆两种反应堆构成，二者均为包层结构，且在混合堆系统中呈均匀交叉排列相连设置；其中所述快裂变增殖堆包层由内到外，依次设置燃料区（I）、熔盐燃料增殖区（II）和快裂变增殖堆包层屏蔽区（III）并顺次相连；所述燃料区（I）由多个天然铀燃料层（1）和多个冷却剂层（2）交替排列相连构成，其中所述燃料区（I）最内层设置1层天然铀燃料层（1），最外层设置1层冷却剂层（2）；所述燃料区（I）通过其最外层冷却剂层（2）与所述熔盐燃料增殖区（II）相连；所述热裂变堆包层由内到外，依次设置产能区（IV），产氚区（V），纯钍熔盐区（VI），热裂变堆包层屏蔽区（VII）并顺次相连；所述产能区（IV）由产能区熔盐燃料层（5）和慢化剂层（6）相连构成；所述产氚区（V）由产氚区熔盐燃料层（7）和慢化剂层（6）相连构成；所述产能区（IV）通过其最外层慢化剂层（6）与所述产氚区（V）的产氚区熔盐燃料层（7）相连；所述产氚区（V）通过其最外层慢化剂层（6）与所述纯钍熔盐区（VI）相连；所述纯钍熔盐区（VI）由纯钍熔盐燃料层（8）构成；所述热裂变堆包层屏蔽区（VII）由热裂变堆包层屏蔽层（9）构成；所述燃料区（I）及产能区（IV）内设置等离子体区。