[发明专利]一种多模式运行的紧凑型核反应堆

摘要

本发明公开了一种多模式运行的紧凑型核反应堆，属于核反应堆设计技术领域。反应堆临界和次临界运行通过散裂靶引入和移出，以及堆芯布局的改变完成次临界嬗变与临界产能的功能切换，并完成次临界度的调节。堆芯内通过在长寿命裂变产物嬗变区增加铍软化中子达到长寿命裂变产物高嬗变的要求，同时通过在次锕系元素嬗变区增加铀238增殖补偿次锕系元素和钚燃耗引起的反应性下降。次临界与临界切换过程中通过散裂靶、堆芯的组件管脚与分层栅板联箱的配合，匹配反应堆总体流动，维持临界与次临界的系统运行参数一致性。本发明基于堆芯的布局改变与多层流量分配技术，实现反应堆多模式运行，反应堆通用性好，具有极高的工程意义。

主权项

1.一种多模式运行的紧凑型核反应堆，其特征在于，该反应堆由散裂靶(1)、堆芯(2)、容器(3)、顶盖(4)和具有分层栅板联箱(6)的堆芯支撑结构(5)组成；反应堆临界和次临界运行通过散裂靶(1)引入和移出，以及堆芯(2)布局的改变完成嬗变和产能不同的功能切换；次临界运行时，所述的散裂靶(1)从反应堆顶盖吊装垂直插入堆芯(2)下部的分层栅板联箱(6)，所述的堆芯(2)为多次临界度可调部件；临界运行时，所述的散裂靶(1)从反应堆移出，散裂靶(1)所占空间填充燃料组件；次临界与临界切换过程中，堆芯(2)底部的分层栅板联箱(6)结构将散裂靶(1)与堆芯(2)组成并联流道，通过上下层流道的切换平衡散裂靶(1)与堆芯(2)不同压降与流量要求；所述的分层栅板联箱(6)为双层结构，分为上下两层流道，且上下两层流道之间的冷却剂相互不流通；次临界运行时，散裂靶(1)插入泵出口高压腔室，并联通分层栅板联箱(6)的下层流道；次锕系元素嬗变区、核燃料增殖区、长寿命裂变产物嬗变区的管脚联通下层流道；非燃料组件区的组件管脚在泵出口高压腔室的部分入口开孔较小，仅允许小流量通过，联通分层栅板联箱的上层流道；所述的堆芯(2)在次临界状态运行时分为次锕系元素嬗变区(7)、核燃料增殖区(8)、长寿命裂变产物嬗变区(9)与非燃料组件区(10)；所述的堆芯(2)在临界状态运行时由内向外分为中心核燃料区(11)、核燃料区(12)、长寿命裂变产物嬗变区(9)与非燃料组件区(10)；核燃料区(12)围绕在中心核 燃料区(11)的外围，所述的次锕系元素嬗变区(7)由次锕系元素、钚、贫铀及基体材料组成；所述的长寿命裂变产物嬗变区(9)由长寿命裂变产物、高富集度铀、铍和基体材料组成；所述的堆芯(2)通过不同区域组件数量以及组件内部搭载成分的调整实现不同次临界度的变化；临界运行时，散裂靶(1)从反应堆中移出，堆芯(2)中心装入中心核燃料区组件；所述的中心核燃料区的组件管脚联通分层栅板联箱(6)上层流道；所述的核燃料区的组件管脚联通分层栅板联箱的下层流道；从核燃料区(12)的组件管脚进入核燃料区的冷却剂，在下层流道内进行内部的流量交换；而中心核燃料区的组件管脚和非燃料组件区的管脚在分层栅板联箱的上层流道相互联通。