BR112018069844B1 - Reator nuclear a combustível fundido com refrigerante refletor de nêutrons - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a configurações de reatores a sal de combustível fundido que utilizam refrigerantes refletores de nêutrons ou uma combinação de refrigerantes de sal principais e refrigerantes refletores de nêutrons secundários. São descritas configurações adicionais que circulam material refletor de nêutrons líquido em torno de um núcleo do reator para controlar a neutrônica do reator. Além disso, também são descritas configurações que usam o material refletor de nêutrons circulante para ativamente resfriar o vaso de contenção.

Description

[0001] Este pedido foi depositado em 2 de maio de 2017 como um Pedido de Patente Internacional PCT, e reivindica o benefício de prioridade para o Pedido de Patente Provisório Norte-Americano No. 62/330.726, intitulado "IMPROVED MOLTEN FUEL REACTOR CON-FIGURATIONS", depositado em 2 de maio de 2016.

INTRODUÇÃO

[0002] Uma classificação específica de reator nuclear rápido, refe rido como reator rápido de "regeneração e queima", inclui um reator nuclear capaz de gerar mais combustível nuclear físsil do que ele consome. Isto é, a economia de nêutrons é alta o suficiente para regenerar mais combustível nuclear físsil (por exemplo, plutônio-239) a partir de combustível de reator nuclear fértil (por exemplo, urânio-238) que queima em uma reação de fissão. Em princípio, um reator de regeneração e queima pode se aproximar de uma taxa de extração de energia de 100% dos materiais férteis. Para iniciar o processo de regeneração, um reator de regeneração e queima tem que ser primeiramente alimentado com uma quantidade de combustível físsil, tal como urânio enriquecido. Depois disso, os reatores de regeneração e queima podem ser capazes de sustentar a produção de energia sobre um período de décadas sem a necessidade de reabastecimento e sem os riscos de proliferação inerentes de reatores nucleares convencionais.

[0003] Um tipo de reator de regeneração e queima é um reator a sal fundido (MSR). Reatores a sal fundido são uma classe de reatores de fissão nuclear de espectro rápido em que o combustível é um fluido de sal fundido contendo combustível nuclear misturado ou dissolvido, tal como urânio ou outros elementos físseis. Em um sistema MSR, o espectro de nêutrons não moderado e rápido provido pelos sais de combustível permite um bom desempenho de regeneração usando o ciclo de combustível de urânio-plutônio. Em contraste aos nêutrons de espectro rápido que dominam a regeneração de combustível físsil a partir de combustível fértil, os nêutrons térmicos dominam a reação de fissão de combustível físsil. Uma reação de fissão resultante de uma colisão de um nêutron térmico com um nuclídeo pode consumir o combustível físsil em uma reação de fissão, liberando nêutrons de espectro rápido, raios gama, grandes quantidades de energia térmica e expelindo produtos de fissão, tais como elementos de núcleos menores. O consumo de combustível nuclear é referido como combustão ou utilização de combustível. Uma maior combustão tipicamente reduz a quantidade de resíduo nuclear que permanece após o término da reação de fissão nuclear. O espectro de nêutrons rápidos também reduz o envenenamento de produtos de fissão para prover um desempenho excepcional sem o reprocessamento online e os riscos de proliferação inerentes. Os parâmetros de design e de operação (por exemplo, design compacto, baixas pressões, altas temperaturas, densidade de potência elevada) de um MSR de regeneração e queima, portanto, oferecem o potencial para uma solução de baixo custo e globalmente esca- lável para energia sem emissões de carbono. REATOR NUCLEAR A COMBUSTÍVEL FUNDIDO COM REFRIGERANTE REFLETOR DE NÊUTRONS

[0004] Durante a operação de um sistema MSR, a troca de sal de combustível fundido pode permitir certo controle sobre a reatividade e a regeneração no núcleo do reator dentro de limites operacionais desejados com a alteração da composição do sal de combustível fundido circulante. Em algumas implementações, o núcleo do reator é total ou parcialmente encerrado em uma montagem de refletor de nêutrons contendo um material refletor de nêutrons. A montagem de refletor de nêutrons dinâmico descrita permite o controle dinâmico e/ou incremen tal adicional sobre a taxa de reatividade e regeneração com o ajuste das características de refletividade de uma montagem de refletor de nêutrons para gerenciar o espectro de nêutrons no núcleo do reator. Tal controle gerencia a taxa de reatividade e regeneração no núcleo do reator. A composição de materiais na montagem de refletor de nêutrons dinâmico pode ser alterada com a inserção ou a remoção seletiva de materiais influenciadores de espectro de nêutrons, tais como refletores, moderadores ou absorvedores de nêutrons, para dinamicamente gerenciar as características influenciadoras de espectro de nêutrons da montagem de refletor de nêutrons dinâmico ("características de refletividade"). Alternativamente, estas características de refletivi- dade podem ser ajustadas com a variação da temperatura, da densidade ou do volume to material na montagem de refletor de nêutrons dinâmico. Em certas implementações, a montagem de refletor de nêutrons dinâmico pode incluir um material refletor de nêutrons fluente que está em contato térmico com o combustível (por exemplo, sal de combustível fundido). O material refletor de nêutrons fluente pode se apresentar em qualquer forma apropriada incluindo, sem limitação, fluidos como bismuto de chumbo, pasta de particulados suspensos, sólidos, tal como um pó, e/ou seixos, tais como seixos de carbono. A montagem de refletor de nêutrons dinâmico pode circular seletivamente ou fluir através da montagem de um ou mais materiais absorvedores de nêutrons de tal modo que seja possível seletivamente acrescentar ou remover o material refletor da mesma. Em outras implementações, o material refletor de nêutrons fluente pode extrair calor do sal de combustível fundido em um trocador de calor via um circuito de refrigerante principal ou secundário.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0005] A Figura 1 representa uma vista esquemática de uma mon tagem de refletor de nêutrons exemplificativa em um sistema de reator rápido a sal de combustível fundido.

[0006] A Figura 2 representa um gráfico de refletividade contra o tempo em um reator a sal fundido de espectro rápido de uma ou mais montagens de refletor de nêutrons dinâmico exemplificativas contra outras configurações de montagem de refletor de nêutrons.

[0007] A Figura 3 representa uma vista esquemática de uma mon tagem de refletor de nêutrons segmentada exemplificativa que circunda um reator rápido a sal de combustível nuclear fundido.

[0008] A Figura 4 ilustra um reator nuclear a sal de combustível fundido exemplificativo com uma montagem de refletor de nêutrons equipada com um tanque de transbordamento.

[0009] A Figura 5 representa uma vista esquemática de cima para baixo de uma montagem de refletor de nêutrons exemplificativa com uma pluralidade de luvas.

[0010] A Figura 6 representa uma vista esquemática de cima para baixo de uma montagem de refletor de nêutrons exemplificativa com uma pluralidade de luvas incluindo membros moderadores de nêutrons.

[0011] A Figura 7 representa uma vista esquemática de cima para baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido exemplificativo circundado por uma montagem de refletor de nêutrons em comunicação térmica com trocadores de calor.

[0012] A Figura 8 representa uma vista esquemática de cima para baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido exemplificativo circundado por uma montagem de refletor de nêutrons em comunicação térmica com trocadores de calor incluindo membros moderadores de nêutrons.

[0013] A Figura 9 representa uma vista esquemática de cima para baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido circundado por uma montagem de refletor de nêutrons em comu- nicação térmica com trocadores de calor incluindo membros de absorção de nêutrons e membros de deslocamento volumétrico.

[0014] A Figura 10 representa uma vista esquemática lateral de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido exemplificativo circundado por uma montagem de refletor de nêutrons em comunicação térmica com um sal de combustível nuclear fundido através de um trocador de calor de casco e tubo.

[0015] A Figura 11 representa uma vista esquemática de cima pa ra baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido exemplificativo circundado por uma montagem de refletor de nêutrons em comunicação térmica com um sal de combustível nuclear fundido através de um trocador de calor de casco e tubo.

[0016] A Figura 12 representa um diagrama de fluxo de um méto do exemplificativo de deslocamento de espectro dinâmico em um reator rápido a sal de combustível nuclear fundido.

[0017] A Figura 13 representa um diagrama de fluxo de outro mé todo exemplificativo de deslocamento de espectro dinâmico em um reator rápido a sal de combustível nuclear fundido.

[0018] A Figura 14 representa um diagrama de fluxo de outro mé todo exemplificativo de deslocamento de espectro dinâmico em um reator rápido a sal de combustível nuclear fundido.

[0019] A Figura 15 representa um diagrama de fluxo de outro mé todo exemplificativo de deslocamento de espectro dinâmico em um reator rápido a sal de combustível nuclear fundido.

[0020] A Figura 16 representa um diagrama de fluxo de outro mé todo exemplificativo de deslocamento de espectro dinâmico em um reator rápido a sal de combustível nuclear fundido.

[0021] A Figura 17 representa uma vista esquemática de cima pa ra baixo de uma montagem de refletor de nêutrons exemplificativa com uma pluralidade de luvas e uma submontagem de refletor de nêutrons estático.

[0022] A Figura 18 representa uma vista esquemática de cima pa ra baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido exemplificativo circundado por uma montagem de refletor de nêutrons incluindo um canal anular interno e um canal anular externo e adicionalmente incluindo membros de deslocamento volumétrico.

[0023] A Figura 19 representa uma vista esquemática de cima pa ra baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido exemplificativo circundado por uma montagem de refletor de nêutrons incluindo um canal anular interno e um canal anular externo.

[0024] A Figura 20 representa uma vista esquemática de cima pa ra baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido exemplificativo circundado por uma montagem de refletor de nêutrons incluindo um canal anular interno e um canal anular externo em que o canal anular interno contém um volume de sal de combustível fundido.

[0025] A Figura 21 é uma vista esquemática de cima para baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido exemplificativo circundado por uma montagem de refletor de nêutrons incluindo um canal anular contendo tubos de valores de raios variados.

[0026] A Figura 22 ilustra uma vista em seção transversal de uma concretização de um reator 2200 que utiliza um material refletor circulante.

[0027] A Figura 23 ilustra uma concretização de um reator com uma configuração de trocador de calor de combustível no lado do cas- co/refrigerante principal no lado do tubo que usa a mesma vista em seção transversal da metade do reator como na Figura 22.

[0028] A Figura 24 ilustra uma concretização de um reator resfria do a refletor de nêutrons líquido.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0029] A Figura 1 é uma vista esquemática de um sistema de rea tor a sal fundido (MSR) exemplificativo 100 que permite um ciclo aberto de combustível de regeneração e queima com alimentação de combustível 102 e saída de combustível 104. A saída de combustível 104 flui sal de combustível fundido 108 de um vaso de reator 107 através de um loop de refrigerante principal para um trocador de calor externo (não mostrado), que extrai calor (por exemplo, para uso em uma turbina a vapor) e resfria o sal de combustível fundido 108 para retorno ao vaso de reator 107 via a alimentação de combustível 102. O sal de combustível fundido 108 flui para dentro do vaso de reator 107 através de uma entrada de sal de combustível fundido 111 e flui para fora do vaso de reator 107 através de uma saída de sal de combustível fundido 113.

[0030] A seção de núcleo do reator 106 é encerrada pelo vaso de reator 107, que pode ser formado de qualquer material adequado para uso em reatores nucleares a sal fundido. Por exemplo, a porção de massa da seção de núcleo do reator 106 pode ser formada de uma ou mais ligas de molibdênio, uma ou mais ligas de zircônio (por exemplo, Zircaloy), uma ou mais ligas de nióbio, uma ou mais ligas de níquel (por exemplo, Hastelloy N) ou aço de alta temperatura e outros materiais similares. A superfície interna 109 da seção de núcleo do reator 106 pode ser revestida, chapeada ou forrada com um ou mais materiais adicionais a fim de prover resistência a danos de corrosão e/ou irradiação.

[0031] A seção de núcleo do reator 106 é projetada para manter um fluxo de sal de combustível fundido 108, em que tal fluxo é indicado por setas finas de ponta oca como na Figura 1. Em uma implementação, o vaso de reator 107 que encerra a seção de núcleo do reator 106 poderá ter uma seção transversal circular quando cortado ao longo de um eixo vertical ou o eixo Z (isto é, produzindo uma seção transversal circular no plano XY), embora outras formas de seção transversal sejam contempladas incluindo, sem limitação, seções transversais elipsoidais e seções transversais poligonais.

[0032] Como parte da operação de partida do reator, o sistema MSR 100 é carregado com uma carga de combustível enriquecido de combustível fundido inicial, tal como urânio-233, urânio-235, ou plutô- nico-239. Em uma implementação, urânio-235 é usado como um com-bustível de partida na forma de PuCl3, UCl4, UCl3, e/ou UF6 juntamente com um sal transportador (por exemplo, NaCl, NaF, etc.). Em um exemplo, a mistura de combustível fundido inicial contém urânio enriquecido em 12,5 porcento em peso, embora outras composições possam ser empregadas. O combustível fundido inicial circula através da seção de núcleo do reator 106 do sistema MSR 100, inflamado pela criticidade ou reatividade de nêutrons térmicos do urânio enriquecido. Durante a operação, o combustível fundido inicial pode ser aumentado pelos processos de regeneração e queima e pela extração e suple- mentação de sal de combustível fundido em composições e quantidades variadas, em uma abordagem, para gerenciar a reatividade na se-ção de núcleo do reator 106.

[0033] Uma montagem de refletor de nêutrons 110 é disposta no ou perto do exterior da seção de núcleo do reator 106 de tal modo que a montagem de refletor de nêutrons 110 circunde pelo menos uma porção da região de fissão nuclear dentro da seção de núcleo do reator 106. A montagem de refletor de nêutrons 110 pode ser projetada em uma única peça contígua ou pode ser composta de múltiplos refletores segmentados, conforme explicado em maiores detalhes abaixo. A montagem de refletor de nêutrons 110 pode ser formada de e/ou incluir qualquer material adequado para a reflexão de nêutrons, moderação de nêutrons e/ou absorção de nêutrons, tal como, por exemplo, uma ou mais destes: zircônio, aço, ferro, grafite, berílio, carboneto de tungstênio, chumbo, chumbo-bismuto, etc.

[0034] Dentre outras características, a montagem de refletor de nêutrons 110 é adequada para refletir nêutrons que emanam da seção de núcleo do reator 106 de volta para o sal de combustível fundido 108, de acordo com as características de refletividade dinâmica incrementalmente ajustável. Um tipo de uma característica de reflexão dinâmica incrementalmente ajustável é a reflexão de nêutrons, uma dispersão elástica de nêutrons conforme eles colidem com os núcleos refletores. Os nêutrons de colisão são dispersos substancialmente na mesma energia com a qual eles chegaram, mas em uma diferente direção. Desta maneira, uma alta porcentagem de nêutrons de espectro rápido pode ser refletida de volta para a seção de núcleo do reator 106 como nêutrons de espectro rápido, em que eles podem colidir com material nuclear fértil para regenerar novo material nuclear físsil. Consequentemente, o material refletor de nêutrons na montagem de refletor de nêutrons 110 pode aprimorar a operação de regeneração de um reator rápido de regeneração e queima.

[0035] Adicional ou alternativamente, outra característica de refle xão dinamicamente ajustável é a moderação de nêutrons, uma dispersão inelástica de nêutrons conforme eles colidem com núcleos moderadores. Os nêutrons em colisão são dispersos em uma energia mais baixa do que aquela com a qual eles chegaram (por exemplo, um nêutron de espectro rápido é disperso como um nêutron de espectro térmico) e com uma direção diferente. Desta maneira, uma alta porcentagem de nêutrons de espectro rápido pode ser refletida de volta para a seção de núcleo do reator 106 como nêutrons térmicos, em que eles podem colidir com material nuclear físsil e resultar em uma reação de fissão. Consequentemente, o material moderador de nêutrons na montagem de refletor de nêutrons 110 pode aprimorar a operação de com-bustão de um reator rápido de regeneração e queima.

[0036] Adicional ou alternativamente, outra característica de refle xão dinamicamente ajustável é a absorção de nêutrons, também conhecida como captura de nêutrons: uma reação nuclear na qual um núcleo atômico e um ou mais nêutrons colidem e se fundem para formar um núcleo mais pesado. Nêutrons absorvidos não são dispersos, mas permanecem parte dos núcleos fundidos, a menos que liberados em um tempo posterior, tal como parte de uma partícula beta. A absorção de nêutrons provê a característica de refletividade de reflexão zero ou mínima. Desta maneira, nêutrons rápidos e térmicos que emanam do núcleo do reator podem ser impedidos de ser dispersos de volta para a seção de núcleo do reator 106 para colidir com material físsil ou fértil. Consequentemente, o material absorvedor de nêutrons na montagem de refletor de nêutrons 110 pode diminuir a operação de regeneração e a operação de queima de um reator rápido de regeneração e queima.

[0037] O controle dinâmico sobre as características de refletivida- de de nêutrons da montagem de refletor de nêutrons 110 permite a seleção de um nível de reatividade desejado na seção de núcleo do reator 106. Por exemplo, o sal de combustível fundido 108 requer um nível mínimo de contato de nêutrons térmicos para permanecer crítico na seção de núcleo do reator 106. A montagem de refletor de nêutrons dinâmico 110 pode ser ajustada para prover as características de refle- tividade para manter ou contribuir para a criticidade no sal de combustível fundido 108 dentro da seção de núcleo do reator 106. Como outro exemplo, pode ser desejado operar o sistema MSR 100 em potência total, o que motivaria uma maior termalização de nêutrons na seção de núcleo do reator 106 para aumentar a taxa de fissão. As características de refletividade da montagem de refletor de nêutrons dinâmico 110 poderiam ser, portanto, aumentadas para prover uma maior moderação até que um nível de reatividade desejado representando potência total para a seção de núcleo do reator 106 tenha sido alcançado.

[0038] Em contraste, como o sistema MSR 100 é um reator de re generação e queima, pode ser desejado dinamicamente controlar a taxa de regeneração em vários pontos ao longo do ciclo de vida do reator. Por exemplo, no início do ciclo de vida do reator, uma alta taxa de regeneração pode ser desejada para aumentar a disponibilidade de material físsil n a seção de núcleo do reator 106. As características de refletividade do refletor de nêutrons dinâmico 110 podem, portanto, ser ajustadas para prover uma maior reflexão de nêutrons rápidos para a seção de núcleo do reator 106 para regenerar mais material fértil em combustível físsil. Como mais nêutrons rápidos são refletidos na seção de núcleo do reator 106 ao longo do tempo, os nêutrons rápidos podem regenerar material fértil em material físsil até que uma concentração desejada de material físsil tenha sido alcançada. Mais tarde no ciclo de vida do reator, pode ser desejável aumentar a combustão para prover uma maior potência através da combustão maior. As características de refletividade da montagem de refletor de nêutrons dinâmico 110 podem, portanto, ser ajustadas para aumentar a moderação de nêutrons rápidos em nêutrons térmicos para manter a taxa de queima desejada.

[0039] Desta forma, a reatividade do núcleo e a relação de regene ração - queima podem ser controladas com precisão ao longo do tempo com o ajuste das características de refletividade de montagem de refletor de nêutrons dinâmico 110. Por exemplo, um operador do sistema MSR 100 pode desejar manter um perfil de queima alto e consistente ao longo do tempo. Em algumas implementações, um perfil de queima desejado é um perfil de queima que permanece próximo à taxa de queima máxima do sistema MSR 100 sobre um período prolongado de tempo, tal como sobre um período de anos ou décadas. As características de refletividade da montagem de refletor de nêutrons dinâmico 110 podem ser escolhidas em vários intervalos sobre o período prolongado de tempo para obter tal perfil de queima. Como no exemplo acima, no início do ciclo de vida do sistema MSR 100, as características de refletividade podem ser escolhidas para refletir mais nêutrons rápidos na seção de núcleo do reator 106 para regenerar material fértil em material físsil até que uma concentração desejada de material físsil tenha sido alcançada. As características de refletividade podem ser novamente ajustadas para uma maior termalização apropriada à concentração do material físsil. Ao longo do tempo, conforme o material físsil é queimado, as características de refletividade da montagem de refletor de nêutrons dinâmico 110 podem ser novamente ajustadas para introduzir mais regeneração através da reflexão de nêutrons rápidos, reduzindo a moderação e/ou aumentando a reflexão de nêutrons rápidos. Estes ajustes podem continuar de tal modo que o perfil de queima do sistema MSR 100 permaneça alto, e o material fértil seja regenerado em material físsil em uma taxa suficiente para suprir o sistema MSR 100 com combustível sobre o período estendido.

[0040] A Figura 2 é um gráfico 200 de reatividade contra o tempo de um MSR de espectro rápido com uma ou mais montagens de refletor dinâmico contra duas outras configurações de montagem com características de influência de nêutrons estáticos. Uma linha do gráfico 202 mostra a reatividade ao longo do tempo para um reator MSR de espectro rápido com montagem de refletor de nêutrons de chumbo estático circundando um núcleo do reator, em que a montagem de refletor de nêutrons de chumbo tende a elasticamente dispersar nêutrons rápidos no núcleo do reator. Depois de um tempo T0, quando o reator for iniciado com uma carga de combustível inicial, a regeneração de combustível fértil poderá ocorrer rapidamente devido à reflexão de nêutrons rápidos no núcleo do reator. Depois de T1, a reatividade na linha do gráfico 202 gradualmente aumenta ao longo do tempo, à medida que a regenera- ção aumenta a quantidade de material físsil disponível para queima, atingindo um máximo em um tempo próximo de T4. A regeneração pode diminuir ao longo do tempo com uma maior combustão, visto que um combustível fértil anteriormente presente no núcleo do reator é convertido em material físsil ou fissionado devido a uma maior competição por nêutrons com produtos de fissão. A linha do gráfico 202 não mostra um nível de reatividade constante ao longo do tempo porque, perto do início do período, não há nêutrons rápidos suficientes na região de combustível para regenerar material físsil suficiente para suportar uma alta taxa de queima. No decorrer do tempo, o maior número de nêutrons rápidos regenera material fértil em material físsil, e a reatividade aumenta, mas permanece abaixo da taxa de queima máxima da qual o reator é capaz. Perto do final do período, em torno do tempo T5, a reatividade alcança um máximo local e começa a declinar à medida que o suprimento de material fértil começa a declinar.

[0041] Uma linha do gráfico 204 mostra a reatividade ao longo do tempo para um MSR rápido com uma configuração de moderador de grafite estático, em que a montagem de refletor de nêutrons moderado tende a prover o núcleo do reator com nêutrons termalizados. Na linha do gráfico 204, a reatividade começa em torno do tempo T0 em um nível relativamente maior do que a linha do gráfico 202 devido, em parte, à termalização causada pelo moderador de grafite que aumenta a probabilidade de fissão. A linha do gráfico 204 pode cair significativamente perto do tempo T0 devido à multiplicação de espectro térmico adjacente ao refletor de grafite. A reatividade poder ser então reduzida gradualmente ao longo do tempo em uma maneira geralmente linear, visto que os nêutrons térmicos queimam combustível físsil no núcleo do reator. A linha do gráfico 204 é similar à linha do gráfico 202 na medida em que nenhuma linha do gráfico alcança ou mantém uma taxa de queima maximizada possível dentro do núcleo do reator. A linha do gráfico 204 não alcança a taxa de queima máxima do reator porque não há nêutrons rápidos suficientes para manter uma taxa de regeneração alta o suficiente para suportar a taxa de queima, visto que o tempo avança através do período T0 - T5. Nas linhas do gráfico 202 e 204, a taxa de queima não é otimizada durante o período de tempo T0- T5. Pelo contrário, cada gráfico tem um período de taxa de queima relativamente mais alta e um período de taxa de queima relativamente mais baixa sobre o curso do gráfico.

[0042] As linhas do gráfico 202 e 204 são mostradas em contraste à linha do gráfico 206. A linha do gráfico 206 ilustra a reatividade ao longo do tempo para um sistema MSR rápido com uma montagem de refletor de nêutrons dinâmico, começando com uma alta configuração moderadora e mudando para uma alta configuração refletora, sendo, em seguida, dinamicamente controlada para alcançar as condições de reatividade desejadas dentro do núcleo do reator. A reatividade ao longo do tempo na linha do gráfico 206 se inicia relativamente alta após uma carga de combustível inicial ser carregada em torno do tempo T0, e permanece alta devido à natureza dinamicamente controlável da reflexão e termalização dos nêutrons. Em torno do tempo T0, a composição do material na montagem de refletor de nêutrons é ajustada para uma taxa de moderação que se correlaciona com a concen-tração de material físsil disponível na região do combustível nesse momento. À medida que a combustão avança, a composição do material na montagem de refletor de nêutrons é ajustada para aumentar a reflexão de nêutrons rápidos e diminuir a moderação para continuar suprindo a região de combustível com material físsil recentemente regenerado enquanto, ao mesmo tempo, mantém uma quantidade apropriada de termalização para corresponder às condições atuais na região de combustível. Os ajustes podem ser executados continuamente ou como um processo descontínuo, e continuar ao longo do tempo na direção de T5. Um efeito destes ajustes de montagem de refletor de nêutrons dinâmico é o de manter uma taxa de reatividade alta e relativamente estável ao longo do período de tempo T0-T5 que não é factível com moderadores estáticos e refletores de nêutrons, tais como aqueles representados pelas linhas do gráfico 202 e 204, respectivamente. Contudo, a mesma montagem de refletor de nêutrons dinâmico pode ser usada para controlar a reatividade de outras maneiras (por exemplo, para reduzir a reatividade, etc.).

[0043] Será notado também que a inclusão de um absorvedor de nêutrons dentro da montagem de refletor de nêutrons pode também impactar a reatividade dentro do núcleo do reator. Ajustes dinâmicos entre os materiais refletores, moderadores e absorvedores de nêutrons dentro da montagem de refletor de nêutrons podem prover opções de controle mais ricas do que as montagens de refletor de nêutrons estático sozinhas.

[0044] A Figura 3 é uma vista esquemática de uma montagem de refletor de nêutrons dinâmico segmentada 300 que circunda um núcleo MSR 301. O núcleo MSR 301 é equipado com uma alimentação de combustível 308 e uma saída de combustível 310. A saída de combustível 310 flui sal de combustível fundido de um vaso de reator 303 através de um loop de refrigerante principal para um trocador de calor externo (não mostrado), que extrai calor (por exemplo, para uso em uma turbina a vapor) e resfria o sal de combustível fundido para retorno para o vaso de reator 303 via a alimentação de combustível 308. O sal de combustível fundido flui para dentro do vaso de reator 303 através de uma entrada de sal de combustível fundido 312 e flui para fora do vaso de reator 303 através de uma saída de sal de combustível fundido 314.

[0045] O refletor de nêutrons dinâmico segmentado 300 pode par cial ou substancialmente circundar o núcleo MSR 301. Por exemplo, pode haver lacunas entre os segmentos 302, 304, 306 ou os segmentos 302, 304, 306 podem circundar o núcleo MSR contiguamente. Embora três segmentos da montagem de refletor dinâmico 300 sejam mostrados na Figura 3, será entendido que a montagem de refletor dinâmico pode compreender qualquer número de segmentos. Os segmentos da montagem de refletor dinâmico 300 podem circundar o núcleo circundando completa ou parcialmente o núcleo radialmente. Os segmentos da montagem de refletor dinâmico 300 podem ser opcionalmente posicionados acima e/ou abaixo do núcleo do reator em combinação com segmentos de refletor radial, ou no lugar destes.

[0046] Será entendido que, em alguns casos, pode não ser possí vel que o refletor de nêutrons dinâmico segmentado circunde por completo o núcleo do reator de maneira ininterrupta ou completamente contígua. Por exemplo, pode ser apropriado dispor várias estruturas e instrumentos ao redor do núcleo MSR rápido 301 com elementos de suporte, tais como tubulação de entrada/saída, condutos de suprimento de energia, condutos de dados, e/ou outra instrumentação, controles, e hardware de suporte. Estas estruturas e instrumentos podem requerer acesso direto ou indireto ao núcleo do reator de tal modo que os segmentos da montagem de refletor dinâmico 300 possam precisar ser formados ou posicionados para acomodar o acesso. Consequen-temente, em algumas implementações, pode ser apropriado permitir lacunas entre os segmentos ou as disposições em que porções da área que circunda o núcleo do reator não são cobertas por segmentos da montagem de refletor dinâmico 300.

[0047] Algum ou cada segmento 302, 304, 306 da montagem de refletor dinâmico 300 pode conter um ou mais canais (não mostrados na Figura 3) para conduzir um material refletor fluente. Conforme usado nesta aplicação, o termo 'canais' refere-se não apenas a uma passagem encerrada tubular, mas a qualquer volume adequado para fluir um material refletor. Um material refletor fluente pode incluir materiais que não são necessariamente fluidos, mas materiais que podem circular ou fluir através da montagem de tal modo que seja possível seletivamente acrescentar ou remover material refletor da mesma. Exemplos de materiais refletores de nêutrons adequados incluem fluidos, pasta de particulados suspensos, e/ou sólidos, tal como um pó, e/ou seixos, tais como seixos de carbono, etc. Os segmentos 302, 304, 306 podem conter um ou mais primeiros canais para conduzir um material refletor fluente em uma primeira direção, tal como, por exemplo, ao longo da periferia dos respectivos segmentos, e um ou mais segundos canais para conduzir um material refletor fluente em uma segunda direção, tal como, por exemplo, de volta para o topo da montagem de refletor de nêutrons dinâmico 300. Os canais dos vários segmentos de refletor podem ser fluidicamente acoplados de tal modo que o material refletor de nêutrons fluente flua entre os segmentos. Em outra implementação, os segmentos de refletor podem ser fluidicamente separados uns dos outros de tal modo que o material refletor fluente flua para dentro ou para fora de apenas um único segmento.

[0048] Em uma implementação, um ou mais canais de fluido nos segmentos de refletor podem estar em comunicação térmica com um trocador de calor e/ou o sal de combustível fundido, atuando como um refrigerante. O material refletor fluente pode assim trocar o calor com o sal de combustível fundido, e transferir o calor via os trocadores de calor para um segundo circuito de refrigerante secundário para suprir calor do reator para uma turbina ou outro equipamento de geração de eletricidade. À medida que o material refletor fluente troca calor com o núcleo do reator através de um circuito de refrigerante principal e/ou secundário, a temperatura do material refletor fluente pode flutuar. À medida que a temperatura do material refletor fluente flutua, sua densidade pode variar. Por exemplo, em uma implementação, o material refletor fluente é chumbo-bismuto fundido, e o chumbo-bismuto fundido irá experimentar uma densidade maior em temperaturas mais baixas. À medida que a temperatura do chumbo-bismuto fundido abaixa e sua densidade aumenta, o número de moléculas por unidade de volume do chumbo-bismuto irá aumentar. À medida que o número de moléculas por unidade de volume aumenta (isto é, uma maior densidade), a probabilidade de refletir um nêutron de espectro rápido que emana do núcleo do reator aumenta, aumentando assim a efetiva refletividade do material refletor fluente sem mudar o volume do material. Em outra implementação, a densidade do material refletor fluente pode ser ajustada com a introdução de um material não refletor (tais como particu- lados de material não refletor, fluidos, bolhas de gás, etc.) no material refletor fluente. Em ainda outra implementação, a densidade do material refletor fluente pode ser ajustada com o ajuste de características ambientais para vaporizar o material refletor fluente em uma fase de vapor de baixa densidade. Desta forma, a composição de material das montagens de refletor de nêutrons dinâmico, e, portanto, sua refletivi- dade, podem ser alteradas.

[0049] A Figura 4 ilustra um sistema MSR 400 com uma monta gem de refletor de nêutrons fluente dinâmico 406 equipada com um reservatório de transbordamento 408. Um sal de combustível fundido 402 flui em uma direção ascendente, à medida que é aquecido pela reação de fissão na seção de núcleo do reator central interna e flui descendentemente, à medida que resfria em torno da periferia interna do vaso de reator 401. Na Figura 4, as setas de ponta oca indicam o fluxo de sal de combustível fundido através do sistema MSR 400. Os componentes constituintes do combustível fundido podem ser bem misturados pelo fluxo de circulação de combustível rápido (por exemplo, um loop de circulação total por segundo). Em uma implementação, um ou mais trocadores de calor 404 são posicionados na periferia in terna do vaso de reator 401 para extrair calor do fluxo de combustível fundido, adicionalmente resfriando o fluxo descendente, embora os trocadores de calor possam adicional ou alternativamente ser posicionados fora do vaso de reator 401.

[0050] O sistema MSR 400 inclui montagens de refletor de nêu trons dinâmico 406. Temperaturas de operação do sistema MSR 400 podem ser altas o suficiente para liquefazer uma variedade de materiais refletores de nêutrons adequados. Por exemplo, chumbo e chumbo-bismuto se fundem em temperaturas de aproximadamente 327 °C e 200 °C, respectivamente, dentro da faixa de operação do reator. Em uma implementação, as montagens de refletor de nêutrons dinâmico 406 são configuradas para conter uma fase fluente e/ou de fluido circulante dos materiais refletores de nêutrons selecionados (por exemplo, chumbo, chumbo-bismuto, etc.). Na Figura 4, setas de ponta sólida indicam o fluxo de material refletor de nêutrons. As montagens de refletor de nêutrons dinâmico 406 podem ser formadas de qualquer material resistente à radiação e de temperatura adequada, tal como de uma ou mais ligas refratárias, incluindo, sem limitação, uma ou mais ligas de níquel, ligas de molibdênio (por exemplo, uma liga TZM), ligas de tungstênio, ligas de tântalo, ligas de nióbio, ligas de rênio, carboneto de silício, ou um ou mais outros carbonetos. Em uma implementação, as montagens de refletor de nêutrons dinâmico 406 são posicionadas na superfície externa da seção de núcleo do reator, e distribuídas através da mesma. Em implementações, as montagens de refletor de nêutrons dinâmico 406 podem ser segmentadas, conforme explicado acima com referência à Figura 3. Em uma implementação, as montagens de refletor de nêutrons dinâmico 406 são dispostas radialmente através da superfície externa da seção de núcleo do reator. As montagens de refletor de nêutrons dinâmico 406 podem ser dispostas para formar um volume contíguo de material refletor de nêutrons em torno da seção de núcleo do reator. Qualquer disposição geométrica e número de montagens de refletor de nêutrons dinâmico 406 são adequados para a tecnologia aqui descrita. Por exemplo, as montagens de refletor de nêutrons dinâmico 406 podem ser dispostas em uma configuração de anel empilhada, com cada módulo enchido com um fluxo de material refletor de nêutrons para formar um volume de refletor de nêutrons cilíndrico em torno da seção de núcleo do reator. As montagens de refletor de nêutrons dinâmico 406 podem ser também dispostas acima e abaixo da seção de núcleo do reator.

[0051] A composição das montagens de refletor de nêutrons di nâmico 406 pode ser ajustada para mudar as características de refleti- vidade, tal como, por exemplo, ajustando o volume do material refletor fluente nos refletores 406. Uma maneira de ajustar o volume do material refletor fluente nos refletores 406 é a de bombear o material para dentro ou para fora dos refletores dinâmicos 406 para o reservatório de transbordamento 408 via uma montagem de tubulação 410 e da bomba 414. Para diminuir o volume do material refletor de nêutrons fluente, e, portanto, para diminuir as características de refletividade dos refletores 406, uma porção do material refletor de nêutrons fluente pode ser bombeada ou deslocada para o reservatório de transborda- mento 408 via a montagem de tubulação 410. Uma válvula 412 e a bomba 414 podem cooperar para regular o fluxo do material refletor de nêutrons fluente através da montagem de tubulação 410. Para aumentar o volume do material refletor de nêutrons fluente, a válvula 412 e a bomba 414 podem cooperar para fluir o material refletor de nêutrons fluente para fora do tanque de transbordamento 408 e de volta para os refletores 406 via a montagem de tubulação 410. Em outra implementação, a refletividade das montagens de refletor de nêutrons dinâmico 406 pode ser ajustada com a regulagem da temperatura, e, portanto, da densidade do material refletor de nêutrons fluente. Mudanças na densidade do material refletor de nêutrons fluente alteram suas características refletoras de nêutrons, visto que materiais mais densos apresentam uma massa maior por unidade de volume. Materiais mais densos irão conter mais moléculas por unidade de volume, e serão, portanto, mais propensos a refletir nêutrons porque qualquer nêutron em deslocamento através do material mais denso terá uma maior probabilidade de atingir uma molécula do material refletor de nêutrons fluente e, portanto, ser refletido. A bomba 414 e a válvula 412 podem cooperar para aumentar ou diminuir a taxa de fluxo do material refletor de nêutrons fluente para dentro ou para fora dos refletores de nêutrons dinâmicos 406 para regular a temperatura do material refletor de nêutrons fluente. Em outras implementações, o reservatório de transbor- damento 408 pode ser substituído por outras configurações, tal como um loop de circuito fechado.

[0052] O sistema MSR 400 pode incluir uma montagem de limpeza de material refletor de nêutrons fluente 416. A montagem de limpeza de material refletor de nêutrons fluente 416 está em comunicação de fluido com a montagem de tubulação 410, e pode ser localizada em cada lado da válvula 412 e da bomba 414. A montagem de limpeza de material refletor de nêutrons fluente 416 pode filtrar e/ou controlar a química do material refletor de nêutrons. Por exemplo, a montagem de limpeza de refletor de nêutrons fluente 416 pode remover oxigênio, nitretos, e outras impurezas do material refletor de nêutrons. Em uma implementação, um revestimento de nitreto de zircônio na montagem de limpeza de refletor de nêutrons 416 é configurado para controlar a química do material refletor de nêutrons fluente. Em outra implementação, a montagem de limpeza de refletor de nêutrons fluente 416 pode executar uma técnica de "escorificação" em que a montagem de limpeza de refletor de nêutrons fluente 416 captura oxigênio como um material de óxido. Se o material de óxido for fundido, ele poderá ser separado em fases e a montagem de limpeza de refletor de nêutrons fluente 416 poderá remover o material de óxido do material refletor de nêutrons, por exemplo, por raspagem do material de óxido. Em outra implementação, a montagem de limpeza de refletor de nêutrons fluente 416 é configurada para um tratamento de hidrogênio do material refletor de nêutrons para remover oxigênio contido no mesmo.

[0053] A composição dos refletores de nêutrons dinâmicos 406 pode ser também ajustada com a introdução de um material moderador fluente. O material moderador fluente pode ser mantido em um tanque de reserva (não mostrado) e introduzido nos refletores de nêutrons dinâmicos 406 via a montagem de tubulação 410 e a bomba 414 em comunicação de fluido com o tanque de reserva moderador de fluido. O material moderador fluente pode circular nos refletores dinâmicos 406, e pode ser removido pela bomba 414 para o tanque de reserva via a montagem de tubulação 410. Em uma implementação, água ou água pesada pode ser usada como um líquido moderador fluente em refletores de nêutrons dinâmicos 406. Em outra implementação, berílio pode ser usado como um material moderador fluente em refletores de nêutrons dinâmicos 406. Em ainda outra implementação, LiF- BeF2 pode ser usado como um material moderador fluente em refletores de nêutrons dinâmicos 406 e/ou no próprio sal de combustível. A bomba 414 pode bombear o líquido moderador fluente e/ou o material refletor de nêutrons fluente para dentro e para fora dos refletores dinâmicos 406 continuamente e/ou em um processo descontínuo.

[0054] Conforme previamente descrito, o material absorvedor de nêutrons pode ser também incorporado nas montagens de refletor de nêutrons dinâmico 406, individualmente ou em combinação com várias composições e/ou configurações de materiais refletores de nêutrons e materiais moderadores de nêutrons.

[0055] A Figura 5 é uma vista esquemática de cima para baixo de uma montagem de refletor de nêutrons dinâmico 500 com uma pluralidade de luvas de revestimento refratário 502 para conduzir um material refletor de nêutrons fluente através das mesmas. Em uma implementação, a montagem de refletor de nêutrons fluente 500 substancialmente circunda uma região de combustível nuclear 504 a partir da qual emanam nêutrons de espectro rápido 506. Na Figura 5, percursos exemplificativos de nêutrons de espectro rápido 506 são indicados por linhas que terminam em setas duplas, tais como as linhas 508. Os nêutrons de espectro rápido exemplificativos 506 são inelasticamente dispersos (ou refletidos) a partir do material refletor fluente e de volta para a região de combustível nuclear 504. A configuração refletora da Figura 5 pode ser usada para incrementalmente deslocar o espectro de nêutrons na região de combustível nuclear 504 com o enchimento seletivo de cada dos canais 502 com um volume de material refletor de nêutrons.

[0056] Na Figura 5, o material refletor de nêutrons flui ascenden temente através de um canal de revestimento refratário 502 na direção do espectador. Em uma implementação, o material refletor de nêutrons pode circular em canais 502 (por exemplo, células, luvas, condutos, etc.) com orifícios de entrada e de saída acima da região de combustível nuclear 504 de tal modo que nenhum acessório ou orifício se faça necessário abaixo do reator. Em outras implementações, o material refletor de nêutrons pode fluir em apenas uma direção, seja na direção ascendente, seja na direção descendente, através dos canais 502 com um orifício acima da região de combustível nuclear 504 e outro orifício abaixo da região de combustível 504. Em ainda outras implementações, o material refletor de nêutrons pode compreender um fluxo se- miestagnado ou gradual através dos canais 502. Em ainda outras implementações, o material refletor de nêutrons pode fluir através de orifícios de entrada e de saída radiais.

[0057] A montagem de refletor de nêutrons dinâmico 500 está em comunicação térmica com o trocador de calor 510 disposto no lado oposto da região de combustível 504. O trocador de calor 510 pode conter um ou mais tipos de refrigerante líquido que circula através do mesmo. Como o refletor de nêutrons 500 troca calor com o trocador de calor 510, o trocador de calor 510 pode transportar o calor para longe da montagem de refletor de nêutrons dinâmico 500 como parte de um circuito de refrigerante secundário. O circuito de refrigerante secundário pode suprir calor para o equipamento de geração de eletricidade, tal como, por exemplo, uma turbina acionada a vapor. Em uma implementação, o sal de combustível fundido pode fluir ascendentemente através da região de combustível nuclear 504 e descendentemente através do trocador de calor 510, trocando assim calor como parte de um circuito de refrigerante principal. Em outras palavras, os trocadores de calor podem trocar calor tanto com o sal de combustível fundido como com o refletor de nêutrons fluente nos canais 502. A taxa de fluxo do material refletor de nêutrons pode ser ajustada para variar o tempo de contato com os trocadores de calor para variar a temperatura do material refletor que flui nos canais 502. Visto que a temperatura do material refletor varia, sua densidade muda de acordo. Mudanças na densidade do material refletor alteram suas características refletoras de nêutrons, visto que materiais mais densos têm uma maior massa por unidade de volume e são, portanto, mais propensos a refletir nêutrons. Os canais 502 podem ser formados em formas geométricas incluindo, sem limitação, a forma quadrada, retangular, arredondada, circular, poligonal, etc.

[0058] A Figura 6 é uma vista esquemática de cima para baixo de uma montagem de refletor de nêutrons dinâmico 600 com uma pluralidade de luvas 602 que conduzem um material refletor de nêutrons fluente e uma pluralidade de luvas 604 incluindo membros moderadores de nêutrons 606 seletivamente inseridos em luvas 602, 604 em qualquer configuração desejada com relação a qual e a quantas luvas 602 pode receber um membro moderador de nêutrons 606. A montagem de refletor de nêutrons dinâmico 600 substancialmente circunda uma região de combustível 608 a partir da qual emanam nêutrons de espectro rápido 610. Na Figura 6, linhas que terminam em setas duplas, tais como as linhas 612, indicam nêutrons de espectro rápido. Com a inserção, os membros moderadores de nêutrons 606 deslocam um volume de material refletor de nêutrons fluente, alterando assim as características de refletividade de nêutrons da montagem de refletor de nêutrons dinâmico 600. Uma vez que a montagem de refletor de nêutrons dinâmico 600 contém materiais refletores de nêutrons e moderadores de nêutrons, alguns dos nêutrons de espectro rápido são refletidos de volta para a região de combustível 608, e outros nêutrons de espectro rápido 610 atingem os membros moderadores de nêutrons 606 e são convertidos em nêutrons térmicos.

[0059] Na Figura 6, percursos exemplificativos de nêutrons térmi cos são indicados por linhas que terminam em setas simples, tal como a linha 614. Percursos exemplificativos de nêutrons de espectro rápido são indicados por linha que terminam em setas duplas. Visto que a montagem de refletor dinâmico 600 converte nêutrons de espectro rápido em nêutrons térmicos, os nêutrons térmicos podem ser refletidos de volta na região de combustível 608 pelo material refletor de nêutrons fluente nos canais 602, 604, ou refletidos por outro refletor de nêutrons dispostos atrás do refletor dinâmico 600 (não mostrado). Com o deslocamento de parte do volume do material refletor de nêutrons fluente, todas as características de refletividade do refletor 600 são modificadas, reduzindo assim a taxa de regeneração na região de combustível 608 devido a uma reflexão reduzida de nêutrons de espectro rápido comparada a uma configuração sem membros de deslo- camento volumétrico moderadores de nêutrons 606. A configuração de membro de deslocamento mostrada na Figura 6 também aumenta a taxa de queima na região de combustível 608 devido a um aumento nos nêutrons de espectro térmico comparada a uma configuração sem membros de deslocamento. Com a inserção seletiva de membros de deslocamento volumétrico moderadores de nêutrons 606 no refletor 600, as taxas de regeneração e queima, bem como o espectro de nêutrons na região de combustível 608, podem ser dinamicamente ajustados. Os membros de deslocamento volumétrico 606 podem ser formados em formas geométricas incluindo, sem limitação, a forma quadrada, arredondada, retangular, circular, poligonal, etc.

[0060] Em uma concretização, todas as características de refletivi- dade do refletor 600 são alteradas com a drenagem de um ou mais dos canais 602, 604 do material refletor de nêutrons fluente, deixando assim vazio o espaço em um ou mais dos canais 602, 604. O resfriamento ativo pode ser provido ao refletor 600 provendo comunicação térmica com o sal de combustível e/ou com um refrigerante secundário.

[0061] Na Figura 6, o material refletor de nêutrons que flui nos ca nais 602 flui ascendentemente na direção do espectador. Em uma im-plementação, o material refletor de nêutrons que flui nos canais 602 pode circular nos canais 602 com orifícios de entrada e de saída acima da região de combustível 608 de tal modo que nenhum acessório ou orifício se faça necessário abaixo do reator. Em outras implementações, o material refletor de nêutrons que flui nos canais 602 pode fluir em apenas uma direção, seja na direção ascendente, seja na direção descendente, através dos canais 602 com um orifício acima da região de combustível 608 e outro orifício abaixo da região de combustível 608. Em ainda outras implementações, o material refletor de nêutrons pode compreender um fluxo semiestagnado ou gradual através dos canais 602. Em ainda outras implementações, o material refletor de nêutrons pode fluir através de orifícios de entrada e de saída radiais.

[0062] O trocador de calor 614 pode estar em comunicação térmi ca com a montagem de refletor dinâmico 600 para trocar calor da região de combustível 608. Em uma implementação, o trocador de calor 614 é disposto adjacente ao lado oposto da montagem de refletor dinâmico 600 da região de combustível 608. Visto que o material refletor de nêutrons flui através das luvas da montagem de refletor dinâmico 600, ele pode transferir calor que emana da região de combustível 608 para o trocador de calor 614 para formar um circuito refrigerante secundário. O circuito refrigerante secundário pode incluir um ou mais loops de refrigerante secundários formados de uma tubulação. O circuito de refrigerante secundário pode incluir qualquer disposição de sistema refrigerante secundário conhecido na técnica como sendo adequado para implementação em um reator a sal de combustível fundido. O sistema de refrigerante secundário pode circular um refrigerante secundário através de um ou mais tubos e/ou montagens de transferência de fluido de um ou mais loops de refrigerante secundário a fim de transferir calor gerado pelo núcleo do reator e recebido pelo trocador de calor 614 para dispositivos e sistemas de geração elétrica acionados termicamente à jusante. O sistema de refrigerante secundário pode incluir múltiplos loops de refrigerante secundário paralelos (por exemplo, 2-5 loops paralelos), cada qual conduzindo uma porção selecionada do refrigerante secundário através do circuito de refrigerante secundário. O refrigerante secundário pode incluir, mas não é limitado a sódio líquido.

[0063] Em uma implementação, o trocador de calor 614 é protegi do por um ou mais materiais eficazes como um absorvedor de veneno ou nêutrons para capturar nêutrons que emanam da região de combustível 608 antes de os nêutrons interagirem com o trocador de calor 614 e causarem danos de radiação ao mesmo. Em uma implementação, o trocador de calor 614 inclui um ou mais materiais eficazes como um absorvedor de veneno ou nêutrons. Em outra implementação, um ou mais materiais eficazes como um absorvedor de veneno ou nêutrons são incluídos na montagem de refletor dinâmico 600.

[0064] A Figura 7 é uma vista esquemática de cima para baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido com região de combustível 702 circundada por uma montagem de refletor de nêutrons 700. A montagem de refletor de nêutrons 700 contém um material refletor de nêutrons 704 que flui através dos canais 712. Na Figura 7, o material refletor de nêutrons 704 flui ascendentemente na direção do espectador. Em uma implementação, o material refletor de nêutrons 704 pode circular nos canais 712 com orifícios de entrada e de saída acima da região de combustível 702 de tal modo que nenhum acessório ou orifício se faça necessário abaixo do reator. Em outras implementações, o material refletor de nêutrons 704 pode fluir em apenas uma direção, seja na direção ascendente, seja na direção des-cendente, através dos canais 712 com um orifício acima da região de combustível 702 e outro orifício abaixo da região de combustível 702. Em ainda outras implementações, o material refletor de nêutrons 704 pode compreender um fluxo semiestagnado ou gradual através dos canais 712. Em ainda outras implementações, o material refletor de nêutrons 704 pode fluir através de orifícios de entrada e de saída radiais dispostos entre os trocadores de calor 706.

[0065] O material refletor de nêutrons dinâmico fluente 704 está em comunicação térmica com os trocadores de calor 706. Os trocadores de calor 706 podem conter um ou mais tipos de refrigerante líquido que circula através dos mesmos. Visto que o material refletor de nêutrons 704 troca calor com os trocadores de calor 706, os trocadores de calor 706 podem transportar o calor para longe da montagem de refle- tor de nêutrons 700 como parte de um circuito de refrigerante secundário. O circuito de refrigerante secundário pode suprir calor para o equipamento de geração de eletricidade, tal como, por exemplo, uma turbina acionada a vapor. Em uma implementação, o sal de combustível fundido pode fluir ascendentemente através da região de combustível 702 e descendentemente através de trocadores de calor 706, trocando assim calor como parte de um circuito de refrigerante principal. Em outras palavras, os trocadores de calor 706 podem trocar calor tanto com o sal de combustível fundido como com o material refletor de nêutrons fluente 704. A taxa de fluxo de material refletor de nêutrons 704 pode ser ajustada para variar o tempo de contato com os trocadores de calor 706 para variar a temperatura do material refletor de nêutrons 704. Visto que a temperatura do material refletor de nêutrons 704 varia, sua densidade muda de acordo. Mudanças na densidade do material refletor de nêutrons 704 alteram suas características refletoras de nêutrons, visto que materiais mais densos têm uma maior massa por unidade de volume e são, portanto, mais propensos a refletir nêutrons.

[0066] A Figura 7 mostra nêutrons rápidos exemplificativos 710 que emanam de uma região de combustível 702. Nêutrons rápidos são indicados por linhas que terminam em setas duplas. Nêutrons rápidos exemplificativos 710 podem se originar na região de combustível 702 e ser refletidos por um material refletor de nêutrons 704 e percorrer de volta para a região de combustível 702. Nêutrons rápidos exemplifica- tivos 710 refletidos de volta na região de combustível 702 podem aumentar o material físsil na região de combustível 702 com o contato com materiais férteis. Similarmente, a Figura 7 mostra nêutrons térmicos exemplificativos 714. Os nêutrons térmicos exemplificativos 714 são indicados por linhas que terminam em setas simples. Os nêutrons térmicos exemplificativos 714 podem ser refletidos por material refletor de nêutrons 704 e se deslocar novamente para a região de combustível 702. Os nêutrons térmicos exemplificativos refletidos de volta para a região de combustível 702 podem aumentar a reatividade na região de combustível 702 com o contato com o material físsil localizado nos mesmos.

[0067] A Figura 8 é uma vista esquemática de cima para baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido com uma região de combustível 802 circundada por uma montagem de refletor de nêutrons 800 com um material refletor de nêutrons 804 em comunicação térmica com os trocadores de calor 806. Na Figura 8, o material refletor de nêutrons 804 flui ascendentemente na direção do espectador. Em uma implementação, o material refletor de nêutrons 804 pode circular nos canais 808 com os orifícios de entrada e de saída acima da região de combustível 802 de tal modo que nenhum acessório ou orifício se faça necessário abaixo do reator. Em outras implementações, o material refletor de nêutrons 804 pode fluir em apenas uma direção, seja na direção ascendente, seja na direção descendente, através dos canais 808 com um orifício acima da região de combustível 802 e outro orifício abaixo da região de combustível 802. Em ainda outras implementações, o material refletor de nêutrons 804 pode compreender um fluxo semiestagnado ou gradual através dos canais 808. Em ainda outras implementações, o material refletor de nêutrons 804 pode fluir através dos orifícios de entrada e de saída radiais dispostos entre os trocadores de calor 806.

[0068] O material refletor de nêutrons fluente 804 está em comuni cação térmica com os trocadores de calor 806. Os trocadores de calor 806 podem conter um ou mais tipos de refrigerante líquido que circula através dos mesmos. Como um material refletor de nêutrons fluente 804 troca calor com os trocadores de calor 806, os trocadores de calor 806 podem transportar o calor para longe da montagem de refletor de nêutrons 800 como parte de um circuito de refrigerante secundário. O circuito de refrigerante secundário pode suprir calor para o equipamento de geração de eletricidade, tal como, por exemplo, uma turbina acionada a vapor. Em uma implementação, o sal de combustível fundido pode fluir ascendentemente através da região de combustível 802 e descendentemente através dos trocadores de calor 806, trocando assim calor como parte de um circuito de refrigerante principal. Em outras palavras, os trocadores de calor 806 podem trocar calor tanto com o sal de combustível fundido como com o material refletor de nêutrons fluente 804. A taxa de fluxo do material refletor de nêutrons 804 pode ser ajustada para variar o tempo de contato com os trocadores de calor 806 para variar a temperatura do material refletor de nêutrons 804.

[0069] A montagem de refletor 800 inclui membros de desloca mento volumétrico moderadores de nêutrons 812 inseridos nos canais de fluido 808. Com a inserção de membros moderadores 812, o volume do líquido refletor 804 no canal é reduzido. Com volume reduzido, o material refletor de nêutrons restante 804 no canal apresenta uma característica de refletividade de nêutrons alterada, e é, portanto, menos propenso a refletir nêutrons do que antes de o membro moderador 812 ter sido inserido. A presença de membro moderador 812 na área que circunda a região de combustível 802 torna mais provável a terma- lização de nêutrons, tal como, por exemplo, o nêutron termalizado 810. Uma maior termalização irá tender a aumentar a combustão do material físsil na região de combustível 802.

[0070] Os membros moderadores de deslocamento volumétrico 812 podem ser inseridos em canais 808 individualmente ou em qualquer pluralidade de membros. Os membros moderadores de deslocamento volumétrico 812 podem assumir uma forma cilíndrica, uma forma de prisma quadrada ou retangular, uma forma de prisma triangular, uma forma de prisma poligonal e semelhante. Em outra implementa- ção, os membros moderadores de deslocamento volumétrico 812 podem incluir um conjunto de membros (não mostrado). A seleção da forma geométrica e do número de membros moderadores de deslocamento volumétrico 812 por canal 808 irá determinar a relação do material moderador - material refletor nos canais 808. A inserção seletiva de membros moderadores de deslocamento volumétrico 812 permite o ajuste da taxa de regeneração e reatividade na região de combustível 802 e permite a manutenção do nível de combustão desejado. Em uma implementação, uma taxa de combustão é mantida dentro de um limite superior e inferior desejado com a inserção e a remoção seletivas de pelo menos um subconjunto de membros moderadores de deslocamento volumétrico 812.

[0071] A Figura 9 é uma vista esquemática de cima para baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido com uma região de combustível 902 circundada por uma montagem de refletor de nêutrons 900 com um material refletor de nêutrons fluente 904 que flui através dos canais 908. Na Figura 9, o material refletor de nêutrons 904 flui ascendentemente na direção do espectador. Em uma implementação, o material refletor de nêutrons 904 pode circular nos canais 908 com orifícios de entrada e de saída acima da região de combustível 902 de tal modo que nenhum acessório ou orifício se faça necessário abaixo do reator. Em outras implementações, o refletor de nêutrons líquido 904 pode fluir em apenas uma direção, seja na direção ascendente, seja na direção descente, através dos canais 908 com um orifício acima da região de combustível 902 e outro orifício abaixo da região de combustível 902. Em ainda outras implementa-ções, o refletor de nêutrons líquido 904 pode compreender um fluxo semiestagnado ou gradual através dos canais 908. Em ainda outras implementações, o refletor de nêutrons líquido 904 pode fluir através dos orifícios de entrada e de saída radiais dispostos entre os trocado- res de calor 914.

[0072] O material refletor de nêutrons fluente 914 está em comuni cação térmica com os trocadores de calor 914. Os trocadores de calor 914 podem conter um ou mais tipos de refrigerante líquido que circula através deles. Visto que o material refletor de nêutrons fluente 904 troca calor com os trocadores de calor 914, os trocadores de calor 914 podem transportar o calor para longe da montagem de refletor de nêutrons 900 como parte de um circuito refrigerante secundário. O circuito de refrigerante secundário pode suprir calor para o equipamento de geração de eletricidade, tal como, por exemplo, uma turbina acionada a vapor. Em uma implementação, o sal de combustível fundido pode fluir ascendentemente através da região de combustível 902 e descendentemente através dos trocadores de calor 914, trocando assim calor como parte de um circuito de refrigerante principal. Em outras palavras, os trocadores de calor 914 podem trocar calor tanto com o sal de combustível fundido como com o material refletor de nêutrons fluente 904. A taxa de fluxo do material refletor de nêutrons 904 pode ser ajustada para variar o tempo de contato com os trocadores de calor 914 para variar a temperatura do material refletor de nêutrons 904. Visto que a temperatura do material refletor de nêutrons 904 varia, sua densidade muda de acordo. Mudanças na densidade do material refletor de nêutrons 904 alteram suas características refletoras de nêutrons, visto que líquidos mais densos têm uma maior massa por unidade de volume e são, portanto, mais propensos a refletir nêutrons.

[0073] A montagem de refletor 900 inclui membros de absorção de nêutrons seletivamente inseridos 906 e membros de deslocamento volumétrico seletivamente inseridos 910. Os membros de absorção de nêutrons 906 e os membros de deslocamento volumétrico 910 podem ser de qualquer forma geométrica compatível com a forma dos canais 908. Os membros de absorção de nêutrons 906 e os membros de des- locamento volumétrico 910 deslocam um volume de material refletor de nêutrons fluente 904 no canal 908 no qual eles são inseridos, diminuindo assim a refletividade de nêutrons desse canal. A seleção seletiva dos membros de absorção de nêutrons 906 e dos membros de deslocamento volumétrico 910 ajusta a refletividade de nêutrons no núcleo do reator nuclear com a alteração da composição do material na montagem de refletor de nêutrons. Diversos cenários são possíveis para os nêutrons rápidos que se deslocam para os membros de deslocamento volumétrico 910, tal como o nêutron rápido exemplificativo 910. O nêutron rápido 912 pode passar através do membro 910 (não mostrado na Figura 9), o nêutron rápido 912 pode ser refletido pelo material refletor de nêutrons fluente restante 904 no canal, ou o nêutron rápido 912 pode ser refletido por outra superfície (não mostrada). É menos provável que o nêutron rápido exemplificativo 912 seja refletido de volta na região de combustível 902, quando um membro de deslocamento volumétrico 910 for inserido do que quando o canal estiver cheio do material refletor de nêutrons fluente 904.

[0074] A inserção do membro de absorção de nêutrons 906 é ou tra maneira de ajustar a refletividade de nêutrons no núcleo do reator nuclear com a alteração da composição do material na montagem de refletor de nêutrons. Quando o membro de absorção de nêutrons 906 for inserido em um canal 908, o nêutron rápido exemplificativo 912 poderá atingir o membro de absorção 906 e ser absorvido pelo mesmo. Outros cenários são também possíveis. Nêutrons rápidos exemplifica- tivos podem ser refletidos com o fluxo do material refletor de nêutrons 904 que não foi deslocado pelo membro de absorção 906, ou podem sair da região de núcleo em que eles podem ser refletidos ou absorvidos por outro material (não mostrado). Em outra implementação, os membros de absorção de nêutrons 906 podem ser inseridos em um canal 908 enquanto o material refletor de nêutrons fluente 904 é remo- vido do canal.

[0075] Será entendido que os membros de deslocamento volumé trico 910 e os membros de absorção de nêutrons 906 podem ser sele-tivamente inseridos nos canais 908 em qualquer configuração desejada e em qualquer combinação com outros membros não mostrados na Figura 9, tais como os membros moderadores de nêutrons. Qualquer número de membros de deslocamento volumétrico 910 e membros de absorção de nêutrons 906 pode ser inserido em um único canal, sozinho ou em combinação com outros membros inseríveis. Os membros de deslocamento volumétrico 910 e os membros de absorção de nêutrons 906 podem ser inseridos em apenas alguns dos canais 908, ou apenas em canais em uma porção do refletor dinâmico 900. Pode ser desejável focar a localização da regeneração ou queima na região de combustível 902 com a escolha de uma configuração de inserção que concentra a atividade de nêutrons desejada em uma localização desejada. Por exemplo, uma maior regeneração pode ser induzida na metade superior da região de combustível 902 com a remoção seletiva de membros inseridos na metade superior da montagem de refletor 900 para permitir que o material refletor de nêutrons 904 encha os canais 908 na metade superior da montagem de refletor 900. Em outro exemplo, uma maior queima pode ser induzida na metade inferior da região de combustível 902 com a inserção seletiva de membros moderadores de nêutrons nos canais 908 na metade inferior da montagem de refletor 900. Em ainda outro exemplo, a reatividade em uma porção da região de combustível 902 pode ser reduzida com a inserção seletiva de membros de absorção de nêutrons 906 nos canais 908 localizados no lado desejado da montagem de refletor 900.

[0076] Na implementação da Figura 9, um material refletor de nêu trons fluente 904 nos canais 908 está em comunicação térmica com os trocadores de calor 914. A variação da taxa de fluxo de material refle- tor de nêutrons fluente 904 nos canais 908 pode alterar a temperatura do líquido refletor fluente, e, portanto, sua densidade e suas características de reflexão de nêutrons. A alteração da densidade do material refletor de nêutrons fluente 904 é outro modo de ajustar a refletividade de nêutrons no núcleo do reator nuclear com a alteração da composição do material na montagem de refletor de nêutrons. Por meio dos trocadores de calor 914, o material refletor de nêutrons fluente 904 nos canais 908 é um refrigerante secundário para a região de combustível 902 porque pode operar para trocar calor com o sal de combustível fundido na região de combustível 902 no lado de fora do núcleo do reator via os trocadores de calor 914.

[0077] A Figura 10 é uma vista esquemática lateral de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido circundado por uma montagem de refletor de nêutrons dinâmico 1000 com um material refletor de nêutrons 1002 em comunicação térmica com um sal de combustível nuclear fundido 1004 em um trocador de calor de casco e tubo. O líquido refletor fluente 1002 flui através das entradas 1006 e para os canais externos 1008. Os canais externos 1008 proveem uma camada refletora de nêutrons a partir da qual nêutrons rápidos que emanam da região de combustível 1004 podem ser refletidos de volta na região de combustível 1004. Depois de deixar os canais externos 1012, o líquido refletor fluente 1002 flui através dos canais inferiores 1012. Os canais inferiores 1012 proveem uma camada refletora de nêutrons a partir da qual nêutrons rápidos que emanam do sal de combustível 1004 podem ser refletidos de volta para o sal de combustível 1004. Depois de deixar os canais inferiores 1012, o material refletor de nêutrons fluente 1002 flui ascendentemente através dos tubos 1014.

[0078] Os tubos 1014 estão em comunicação térmica com o sal de combustível fundido 1004 que flui descendentemente nos canais 1016 que circunda os tubos 1014 em uma configuração de casco e tubo, e, portanto, funcionam como um refrigerante secundário para o núcleo do reator. Os tubos 1014 podem ser configurados como qualquer número de tubos de qualquer diâmetro e geometria de seção transversal. A configuração dos tubos 1014 pode ser escolhida para um contato de área de superfície desejado com o sal de combustível fundido fluente 1002 na região 1016 para uma troca térmica desejada entre o material refletor de nêutrons fluente 1002 e o sal de combustível fundido 1004. Depois de deixar os tubos 1014, o material refletor de nêutrons fluente 1002 entra no canal superior 1020. O canal superior 1020 provê uma camada refletora a partir da qual nêutrons que emanam da região de combustível 1004 podem ser refletidos de volta para a região de combustível 1004. Trocadores de calor (não mostrados) podem estar em comunicação térmica com o material refletor de nêutrons fluente 1002. Em uma implementação, os trocadores de calor podem ser dispostos fora do canal 1008. Em outra implementação, os trocadores de calor podem ser dispostos acima da entrada do material refletor de nêutrons fluente 1006 ou da saída 1022. Por meio dos trocadores de calor, o material refletor de nêutrons fluente 1002 é um refrigerante secundário para a região de combustível 1004 porque pode operar para trocar calor com o sal de combustível fundido no lado de fora do núcleo do reator.

[0079] A refletividade de nêutrons no núcleo do reator nuclear po de ser ajustada com a alteração da composição do líquido refletor nos canais 1008, 1012, 1020. Por exemplo, o volume do material refletor de nêutrons fluente 1002 pode ser ajustado com o bombeamento de uma quantidade do material refletor de nêutrons fluente 1002 para dentro e para fora do tanque de transbordamento 1010, aumentando ou diminuindo assim a refletividade, respectivamente. Em outro exemplo, a densidade do material refletor de nêutrons fluente 1002 através dos canais 1008, 1012, 1020 pode ser ajustada. Uma maior densidade do material refletor de nêutrons fluente 1002 pode levar a uma maior refletividade de nêutrons enquanto uma densidade mais baixa do material refletor de nêutrons fluente 1002 pode levar a uma menor refleti- vidade de nêutrons. A densidade do material refletor de nêutrons fluente 1002 pode ser ajustada com a variação da temperatura. A temperatura do material refletor de nêutrons fluente 1002 pode ser ajustada com a variação da taxa de fluxo, e, portanto, com o tempo de contato térmico com o sal de combustível fundido 1004. Alternativa ou adicionalmente, a direção de fluxo do material refletor de nêutrons fluente 1002 pode ser invertida. Assim, o material refletor de nêutrons fluente 1002 pode fluir em uma direção descendente através dos tubos 1014 e para acima através dos canais 1008 no tanque de transbordamento 1010. A direção de fluxo do sal de combustível nuclear fundido 1004 pode ser também invertida. Assim, o sal de combustível nuclear fundido 1004 pode fluir em uma direção descendente no centro da região de fissão e fluir em uma direção ascendente em torno dos tubos 1014.

[0080] A Figura 11 é uma vista esquemática de cima para baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido com a região de combustível 1102 circundada por uma montagem de refletor de nêutrons 1100 com um material refletor de nêutrons 1104 que flui através dos canais 1110, e que flui através dos tubos 1108 nos canais 1112, os tubos 1108 estando em comunicação térmica com um sal de combustível nuclear fundido que flui através da região de combustível 1102 e através dos canais 1112 em um trocador de calor tipo casco e tubo. A partir do ponto de vista da Figura 11, o sal de combustível fundido flui ascendentemente através da região de combustível 1102 e descendentemente através dos canais 1112. O líquido refletor fluente flui descendentemente através dos canais 1110 e ascendentemente através dos tubos 1108. Nesta implementação, o líquido refletor fluente 1104 é também um refrigerante secundário para o combustível na região de combustível 1102. Os tubos 1108 podem ter uma variedade de configurações, incluindo, sem limitação, qualquer número de tubos em cada canal 1112 ou tubos de qualquer forma geométrica. A seleção do número de tubos 1108 por canal 1112 e a forma dos tubos 1108 irão determinar a área de superfície em contato com o sal de combustível fundido que flui ascendentemente no canal 1112, e alterar a quantidade de calor trocado entre o líquido refletor fluente 1104 e o sal de combustível fundido 1102. Embora pares de tubos 1108 por canal 1112 sejam mostrados na Figura 11, uma variedade de configurações é possível. Por exemplo, os tubos 1108 podem ter um percurso sinuoso através dos canais 1112 para aumentar a área de superfície termicamente exposta ao sal de combustível fundido. Em outra implementação, os canais 1112 podem conter uma série de chicanas ao redor das quais o sal de combustível fundido tem que fluir em um padrão indireto entre os orifícios de entrada e de saída. O padrão de fluxo indireto aumenta o contato térmico entre o sal de combustível fundido e os tubos, e aumenta o ângulo entre os tubos e o fluxo de sal de combustível fundido para aumentar a comunicação térmica.

[0081] Em uma concretização, nêutrons rápidos exemplificativos 1114 que emanam da região de combustível 1102 podem ser refletidos com o fluxo de líquido refletor 1104 contido nos tubos 1108 ou ser refletidos com o fluxo de líquido refletor 1104 contido nos canais 1110, e de volta para a região de combustível 1102. Os nêutrons rápidos, tal como o nêutron rápido exemplificativo 1116 que emana do sal de combustível fundido que flui nos canais 1112, podem ser também refletidos pelo material refletor fluente 1104 nos tubos 1108 ou nos canais 1110, e de volta para a região de combustível 1102.

[0082] A Figura 12 representa um diagrama de fluxo de operações exemplificativas 1200 de deslocamento de espectro dinâmico em um reator rápido a sal de combustível nuclear fundido. Uma operação de sustentação 1202 sustenta uma reação de fissão nuclear em um núcleo do reator nuclear circundado por uma montagem de refletor de nêutrons dinâmico. A montagem de refletor de nêutrons pode ter pelo menos um material refletor de nêutrons. Uma montagem de refletor de nêutrons pode circundar um núcleo do reator nuclear ao ser disposta radialmente em torno, acima e/ou abaixo do núcleo do reator. A montagem de refletor de nêutrons pode ser formada em uma peça contígua, formada em peças distintas distribuídas em torno do núcleo do reator, dispostas ao redor do núcleo em peças distintas com lacunas no meio, e/ou segmentadas em seções regulares ou irregulares. A montagem de refletor pode conter um ou mais canais para conduzir um material refletor fluente. A montagem de refletor pode conter um ou mais níveis de canais de tal modo que um material refletor fluente flua em uma direção em um nível, e flua em outra direção em um ou mais outros níveis. Por exemplo, a montagem de refletor pode conter um canal externo com o material refletor fluente que flui descendentemente, e outro canal interno com material refletor fluente que flui ascendentemente para impedir qualquer encanamento de entrada ou saída abaixo do núcleo do reator.

[0083] A montagem de refletor pode adicionalmente estar em co municação térmica com um ou mais trocadores de calor, e, portanto, funcionar como um refrigerante secundário para o núcleo do reator. Em uma implementação, os trocadores de calor são termicamente acoplados a canais para conduzir o material refletor fluente. Outra implementação pode utilizar um trocador de calor de casco e tubo em que um primeiro canal conduz um material refletor fluente em uma primeira direção, e um ou mais canais adicionais conduzem o material refletor fluente em uma segunda direção através de um ou mais tubos circundados pelo sal de combustível fundido fluente.

[0084] Uma operação de ajuste 1204 ajusta o fluxo de nêutrons rápidos e o fluxo de nêutrons térmicos dentro do núcleo do reator nuclear durante a reação de fissão nuclear sustentada com a alteração das características de refletividade do material refletor na montagem de refletor de nêutrons. A alteração das características de refletividade do material refletor na montagem de refletor de nêutrons pode incluir qualquer um ou mais dos seguintes procedimentos: modificar o volume do material refletor na montagem de refletor, modificar a densidade do material refletor na montagem de refletor, modificar a composição do material refletor na montagem de refletor, inserir e/ou remover membros moderadores de nêutrons na montagem de refletor, inserir e/ou remover membros de absorção de nêutrons na montagem de refletor, e/ou inserir e/ou remover membros de deslocamento volumétrico na montagem de refletor.

[0085] A Figura 13 representa um diagrama de fluxo de outras operações exemplificativas 1300 de deslocamento de espectro dinâmico em um reator rápido a sal de combustível nuclear fundido. Uma operação de sustentação 1302 sustenta uma reação de fissão nuclear em um núcleo do reator nuclear circundado por uma montagem de refletor de nêutrons. A montagem de refletor de nêutrons pode ter pelo menos um material refletor de nêutrons. Uma montagem de refletor de nêutrons pode circundar um núcleo do reator nuclear ao ser disposta radialmente em torno, acima e/ou abaixo do núcleo do reator. A montagem de refletor de nêutrons pode ser formada em uma peça contígua, formada em peças distintas distribuídas em torno no núcleo do reator, disposta em torno do núcleo em peças distintas com lacunas no meio, e/ou segmentada em seções regulares ou irregulares. A montagem de refletor pode conter um ou mais canais para conduzir um material refletor fluente. A montagem de refletor pode conter um ou mais níveis de canais de tal modo que um material refletor fluente flua em uma direção em um nível, e flua em outra direção em um ou mais ou- tros níveis. Por exemplo, a montagem de refletor pode conter um canal externo com material refletor fluente que flui descendentemente, e outro canal interno com material refletor fluente que flui ascendentemente para impedir qualquer encanamento de entrada ou saída abaixo do núcleo do reator.

[0086] A montagem de refletor pode estar adicionalmente em co municação com um ou mais trocadores de calor, e, portanto, funcionar como um refrigerante secundário para o núcleo do reator. Em uma implementação, os trocadores de calor são termicamente acoplados aos canais para conduzir o material refletor fluente. Outra implementação pode utilizar um trocador de calor de casco e tubo aonde um primeiro canal conduz um material refletor fluente em uma primeira direção, e um ou mais canais adicionais conduzem o material refletor fluente em uma segunda direção através de um ou mais tubos circundados pelo sal de combustível fundido fluente.

[0087] Uma operação de ajuste 1304 ajusta o fluxo de nêutrons rápidos e o fluxo de nêutrons térmicos dentro do núcleo do reator durante a reação de fissão nuclear sustentada com a modificação do volume do material refletor na montagem de refletor de nêutrons. Em uma implementação, o volume de material refletor fluente pode ser alterado por uma bomba e válvula fluidicamente acopladas a um reservatório de transbordamento. Um volume do material refletor fluente pode ser bombeado através da válvula e para o reservatório de trans- bordamento para reduzir o volume do material refletor na montagem de refletor, e reduzir, portanto, o fluxo de nêutrons rápidos e/ou térmicos dispersos no núcleo do reator. Contrariamente, um volume do material fluente pode ser bombeado através da válvula para fora do reservatório de transbordamento para aumentar o volume da montagem de refletor, e aumentar, portanto, a refletividade de nêutrons no núcleo do reator.

[0088] Em outra implementação, a alteração da composição de material na montagem de refletor de nêutrons pode incluir a inserção ou remoção seletiva de um membro de deslocamento volumétrico em um ou mais canais que conduzem um material refletor fluente. Em implementações, um membro de deslocamento volumétrico pode ser um membro moderador de nêutrons, um membro absorvedor de nêutrons, ou um membro de deslocamento volumétrico que não influencia o fluxo de nêutrons (por exemplo, um membro oco ou um membro formado de materiais não influenciadores de nêutrons). A inserção de um membro de deslocamento volumétrico em um canal que conduz material refletor fluente que circunda um núcleo do reator reduz o volume do material refletor em um canal, e altera assim as características de refletividade da montagem de refletor com a redução da dispersão de nêutrons porque menos nêutrons são propensos a ser dispersos devido a um volume reduzido de material refletor. A remoção de um membro de deslocamento volumétrico de um canal que conduz um material refletor fluente que circunda um núcleo do reator nuclear pode aumentar o volume do material refletor fluente, e alterar assim as característi-cas de refletividade da montagem de refletor com o aumento da dispersão de nêutrons porque o material refletor fluente pode retornar para a montagem de refletor no espaço desocupado pelo membro de deslocamento volumétrico retirado, aumentando assim a probabilidade de nêutrons que emanam de um núcleo do reator venham a ser dispersos devido a um maior volume de material refletor.

[0089] A Figura 14 representa um diagrama de fluxo de outras operações exemplificativas 1400 do deslocamento de espectro dinâmico em um reator rápido a sal de combustível nuclear fundido. Uma operação de sustentação 1402 sustenta uma reação de fissão nuclear em um núcleo do reator nuclear circundado por uma montagem de refletor de nêutrons. A montagem de refletor de nêutrons pode ter pelo menos um material refletor de nêutrons. Uma montagem de refletor de nêutrons pode circundar um núcleo do reator nuclear ao ser disposta radialmente em torno, acima, e/ou abaixo do núcleo do reator. A montagem de refletor de nêutrons pode ser formada em uma peça contígua, formada em peças distintas distribuídas ao redor do núcleo do reator, disposta em torno do núcleo em peças distintas com lacunas no meio, e/ou segmentada em seções regulares ou irregulares. A montagem de refletor pode conter um ou mais canais para conduzir um material refletor fluente. A montagem de refletor pode conter um ou mais níveis de canais de tal modo que um material refletor fluente flua em uma direção em um nível, e flua em outra direção em um ou mais outros níveis. Por exemplo, a montagem de refletor pode conter um canal externo com material refletor fluente que flui descendentemente, e outro canal interno com material refletor fluente que flui ascendentemente para impedir qualquer encanamento de entrada ou saída abaixo do núcleo do reator.

[0090] A montagem de refletor pode estar adicionalmente em co municação térmica com um ou mais trocadores de calor, e, portanto, funcionar como um refrigerante secundário para o núcleo do reator. Em uma implementação, os trocadores de calor são termicamente acoplados a canais para conduzir o material refletor fluente. Outra implementação pode utilizar um trocador de calor de casco e tubo em que um primeiro canal conduz um material refletor fluente em uma primeira direção, e um ou mais canais adicionais conduzem o material refletor fluente em uma segunda direção através de um ou mais tubos circundados pelo sal de combustível fundido fluente.

[0091] Uma operação de ajuste 1404 ajusta o fluxo de nêutrons rápidos e o fluxo de nêutrons térmicos dentro do núcleo do reator durante a reação de fissão nuclear sustentada com a modificação da densidade do material refletor na montagem de refletor de nêutrons. A densidade do material refletor na montagem de refletor de nêutrons pode ser modificada com a alteração da temperatura de um material refletor de nêutrons fluente na montagem de refletor. Em temperaturas mais altas, um material refletor de nêutrons fluente tende a ter uma densidade mais baixa, e, em temperaturas mais baixas, um material refletor de nêutrons fluente tende a ter uma maior densidade. Mudanças na densidade irão alterar as características de refletividade da montagem de refletor porque há uma maior probabilidade de nêutrons rápidos e térmicos que emanam do núcleo do reator serem dispersos pelo material refletor dependendo da probabilidade de uma colisão com os núcleos do material refletor na montagem de refletor. Uma maneira de alterar a temperatura de um material refletor de nêutrons fluente é alterar sua taxa de fluxo, e, portanto, o tempo de contato térmico do material refletor fluente com um sal de combustível fundido. Uma maior taxa de fluxo pode reduzir o tempo de contato com um sal de combustível quente, diminuindo assim a temperatura do material refletor fluente e aumentando a densidade do material refletor fluente. Uma menor taxa de fluxo pode deixar o material refletor fluente em contato térmico com o sal de combustível quente por um período relativamente mais longo de tempo, aumentando assim sua temperatura e diminuindo a densidade do material refletor fluente.

[0092] Em outra concretização, um trocador de calor de casco e tubo pode ser empregado para trocar calor entre o material refletor fluente e o sal de combustível fundido. O trocador de calor de casco e tubo pode ser configurado com chicanas para direcionar o sal de combustível fundido em um percurso sinuoso em torno de tubos que conduzem o material refletor fluente. As chicanas móveis podem aumentar ou diminuir o tempo de contato térmico entre o material refletor fluente e o sal de combustível fundido. Conforme descrito acima, uma mudança no tempo de contato térmico entre o material refletor fluente e o sal de combustível fundido pode tender a alterar a temperatura e, portanto, a densidade, do material refletor fluente.

[0093] A Figura 15 representa um diagrama de fluxo de outras operações exemplificativas 1500 de deslocamento de espectro dinâmico em um reator rápido a sal de combustível nuclear fundido. Uma operação de sustentação 1502 sustenta uma reação de fissão nuclear em um núcleo do reator nuclear circundado por uma montagem de refletor de nêutrons dinâmico. A montagem de refletor de nêutrons pode ter pelo menos um material refletor de nêutrons. Uma montagem de refletor de nêutrons pode circundar um núcleo do reator nuclear ao ser disposta radialmente em torno, acima e/ou abaixo do núcleo do reator. A montagem de refletor de nêutrons pode ser formada em uma peça contígua, formada em peças distintas distribuídas em torno do núcleo do reator, disposta em torno do núcleo em peças distintas com lacunas no meio, e/ou segmentada em seções regulares ou irregulares. A montagem de refletor pode conter um ou mais canais para conduzir um material refletor fluente. A montagem de refletor pode conter um ou mais níveis de canais de tal modo que um material refletor fluente flua em uma direção em um nível, e flua em outra direção em um ou mais outros níveis. Por exemplo, a montagem de refletor pode conter um canal externo com o material refletor fluente que flui descendentemente, e outro canal interno com o material refletor fluente que flui ascendentemente para impedir qualquer encanamento de entrada ou saída abaixo do núcleo do reator.

[0094] A montagem de refletor pode estar adicionalmente em co municação térmica com um ou mais trocadores de calor, e, portanto, funcionar como um refrigerante secundário para o núcleo do reator. Em uma implementação, os trocadores de calor são termicamente acoplados a canais para conduzir o material refletor fluente. Outra implementação pode utilizar um trocador de calor de casco e tubo em que um primeiro canal conduz um material refletor fluente em uma primeira direção, e um ou mais canais adicionais conduzem o material refletor fluente em uma segunda direção através de um ou mais tubos circundados pelo sal de combustível fundido fluente.

[0095] Uma operação de ajuste 1504 ajusta o fluxo de nêutrons rápidos e o fluxo de nêutrons térmicos dentro do núcleo do reator durante a reação de fissão nuclear sustentada com a inserção de um membro moderador de nêutrons na montagem de refletor de nêutrons. A inserção de um membro moderador de nêutrons pode introduzir núcleos na montagem de refletor que podem tender a causar colisões elásticas com nêutrons rápidos. A presença destes núcleos pode dispersar nêutrons térmicos de volta para o núcleo do reator nuclear, aumentando assim a queima. A operação de ajuste 1504 pode também ter um efeito sobre as características de refletividade de nêutrons da montagem de refletor de nêutrons porque o membro moderador de nêutrons irá deslocar um volume de material refletor de nêutrons fluente da montagem de refletor de nêutrons. O decréscimo em volume de material refletor de nêutrons fluente irá tender a diminuir a quantidade de colisões elásticas com os nêutrons que emanam do núcleo do reator nuclear, reduzindo assim a probabilidade de dispersar nêutrons rápidos que emanam do núcleo do reator nuclear de volta para o núcleo do reator para regenerar material fértil em material físsil.

[0096] A Figura 16 representa um diagrama de fluxo de outras operações exemplificativas 1600 de deslocamento de espectro dinâmico em um reator rápido a sal de combustível nuclear fundido. Uma operação de sustentação 1602 sustenta uma reação de fissão nuclear em um núcleo do reator nuclear circundado por uma montagem de refletor de nêutrons dinâmico. A montagem de refletor de nêutrons pode ter pelo menos um material refletor de nêutrons. Uma montagem de refletor de nêutrons pode circundar um núcleo do reator nuclear ao ser disposta radialmente em torno, acima e/ou abaixo do núcleo do reator. A montagem de refletor de nêutrons pode ser formada em uma peça contígua, formada em peças distintas distribuídas em torno do núcleo do reator, disposta em torno do núcleo em peças distintas com lacunas no meio, e/ou segmentada em seções regulares ou irregulares. A montagem de refletor pode conter um ou mais canais para conduzir um material refletor fluente. A montagem de refletor pode conter um ou mais níveis de canais de tal modo que um material refletor fluente flua em uma direção em um nível, e flua em outra direção em um ou mais outros níveis. Por exemplo, a montagem de refletor pode conter um canal externo com o material refletor fluente que flui descendentemente, e outro canal interno com o material refletor fluente que flui ascendentemente para impedir qualquer encanamento de entrada ou saída abaixo do núcleo do reator.

[0097] A montagem de refletor pode estar adicionalmente em co municação térmica com um ou mais trocadores de calor, e, portanto, funcionar como um refrigerante secundário para o núcleo do reator. Em uma implementação, trocadores de calor são termicamente acoplados a canais para conduzir o material refletor fluente. Outra implementação pode utilizar um trocador de calor de casco e tubo aonde um primeiro canal conduz um material refletor fluente em uma primeira direção, e um ou mais canais adicionais conduzem o material refletor fluente em uma segunda direção através de um ou mais tubos circundados pelo sal de combustível fundido fluente.

[0098] Uma operação de ajuste 1604 ajusta o fluxo de nêutrons rápidos e o fluxo de nêutrons térmicos dentro do núcleo do reator durante a reação de fissão nuclear sustentada com a remoção de um membro moderador de nêutrons fora da montagem de refletor de nêutrons. A remoção de um membro moderador de nêutrons irá reduzir os núcleos disponíveis na montagem de refletor que podem tender a cau- sar colisões elásticas com os nêutrons rápidos. A presença reduzida destes núcleos irá dispersar menos nêutrons térmicos de volta para o núcleo do reator nuclear, diminuindo assim a queima. A operação de ajuste 1504 pode também ter um efeito sobre as características de re- fletividade de nêutrons da montagem de refletor de nêutrons porque o membro moderador de nêutrons removido pode ter deslocado um volume de material refletor de nêutrons fluente quando havia sido inserido na montagem de refletor de nêutrons. Um aumento no volume de material refletor de nêutrons fluente pode tender a aumentar a quantidade de colisões elásticas com os nêutrons que emanam do núcleo do reator nuclear, aumentando assim a probabilidade de dispersar nêu-trons rápidos que emanam do núcleo do reator nuclear de volta para o núcleo do reator para regenerar material fértil em material físsil.

[0099] A Figura 17 representa uma vista esquemática de cima pa ra baixo de uma montagem de refletor de nêutrons exemplificativa 1700. A montagem de refletor de nêutrons 1700 inclui duas submonta- gens, uma submontagem de refletor de nêutrons estático principal 1712 e uma submontagem de refletor de nêutrons dinâmico secundária 1716. Na Figura 17, percursos exemplificativos de nêutrons de espectro rápido 1706, 1714 são indicados por linhas que terminam em setas duplas, tais como as linhas 1708 que indicam nêutrons de espectro rápido exemplificativos. Em uma implementação, a montagem de refletor de nêutrons fluente 1700 substancialmente circunda uma região de combustível nuclear 1704 a partir da qual emanam os nêutrons de espectro 1706, 1714.

[00100] A submontagem de refletor de nêutrons estático principal 1712 pode conter um material refletor de nêutrons. O material refletor de nêutrons contido na submontagem de refletor de nêutrons estático principal 1712 pode ser um material refletor de nêutrons sólido, líquido ou fluido, ou uma combinação dos mesmos. A submontagem de refle- tor de nêutrons estático principal 1712 pode substancialmente circundar uma região de combustível 1704. Em outra implementação, a submontagem de refletor de nêutrons estático principal 1712 pode parcialmente circundar a região de combustível 1704 de maneira contínua, segmentada e/ou modular. Os nêutrons de espectro rápido exemplificativos 1714 que emanam da região de combustível nuclear 1704 são inelasticamente dispersos (ou refletidos) da submontagem de refletor de nêutrons estático principal 1712 e seguem de volta para a região de combustível nuclear 1704, aumentando assim uma taxa de regeneração de combustível fértil na região de combustível 1704. Outros nêutrons de espectro rápido exemplificativos, tais como os nêutrons exemplificativos 1706, podem passar através de submontagem de refletor de nêutrons estático principal 1712, e ser inelasticamente dispostos (ou refletidos) da submontagem de refletor de nêutrons dinâmico secundária 1716, conforme explicado em maiores detalhes abaixo.

[00101] A submontagem de refletor de nêutrons estático principal 1712 pode ser disposta adjacente à região de combustível nuclear 1704 e/ou em contato térmico com a mesma. Devido ao posicionamento da submontagem de nêutrons estática principal 1712 com relação à região de combustível nuclear 1704, a submontagem de refletor de nêutrons estático principal 1712 pode experimentar altos níveis de exposição a forças que podem causar danos ou desgaste. Por exemplo, a submontagem de refletor de nêutrons estático principal pode ser exposta a altos níveis de calor e a vários tipos de radiação que emanam da região de combustível nuclear 1704, incluindo, sem limitação, partículas alfa, partículas beta, e/ou raios gama. A exposição prolongada ao calor e/ou à radiação pode fazer com que a submontagem de refletor de nêutrons estático principal 1712 sofra uma degradação estrutural excessiva durante um período de tempo. A submontagem de refletor de nêutrons estático principal 1712 pode, portanto, ser removível da montagem de refletor de nêutrons fluente 1700. Em outras palavras, a submontagem de refletor de nêutrons estático principal ou partes modulares da mesma podem ser deslizavelmente ajustadas em um alojamento (não mostrado) para permitir a substituição seletiva da submontagem, que pode ser executada de acordo com um cronogra- ma de manutenção periódica ou com base em inspeção periódica da submontagem de refletor de nêutrons estático principal 1712.

[00102] A Figura 17 também ilustra uma submontagem de refletor de nêutrons dinâmico secundária 1716. A submontagem de refletor de nêutrons dinâmico secundária 1716 pode ser usada para incrementalmente deslocar o espectro de nêutrons na região de combustível nuclear 1704 ao seletivamente encher cada dos canais 1702 com um volume de material refletor de nêutrons. A montagem de refletor de nêutrons dinâmico secundária 1716 pode incluir uma pluralidade de luvas de revestimento refratário 1702 para conduzir um material refletor de nêutrons fluente através das mesmas. Na Figura 17, o material refletor de nêutrons flui ascendentemente através de um canal de revestimento refratário 1702 na direção do espectador. Em uma implementação, o material refletor de nêutrons pode circular em canais 1702 (por exemplo, células, luvas, condutos, etc.) com orifícios de entrada e de saída acima da região de combustível nuclear 1704 de tal modo que nenhum acessório ou orifício se faça necessário abaixo do reator. Em outras implementações, o material refletor de nêutrons pode fluir em apenas uma direção, seja na direção ascendente, seja na direção descendente, através dos canais 1702 com um orifício acima da região de combustível nuclear 1704 e outro orifício abaixo da região de combustível 1704. Em ainda outras implementações, o material refletor de nêutrons pode compreender um fluxo semiestagnado ou gradual através dos canais 1702. Em ainda outras implementações, o material re- fletor de nêutrons pode fluir através de orifícios de entrada e de saída radiais.

[00103] A submontagem de refletor de nêutrons dinâmico secundária 1716 está em comunicação térmica com o trocador de calor 1710 disposto no lado oposto da região de combustível 1704. É apreciado que a montagem de refletor de nêutrons dinâmico e/ou o trocador de calor poderiam estar no lado de dentro, ou ser dispostos entre a sub- montagem de refletor estático. O trocador de calor 17170 pode conter um ou mais tipos de refrigerante líquido que circula através do mesmo. Visto que a submontagem de refletor de nêutrons dinâmico secundária 1716 troca calor com o trocador de calor 1710, o trocador de calor 1710 pode transportar o calor para longe da submontagem de refletor de nêutrons dinâmico secundária 1716 como parte de um circuito de refrigerante secundário. O circuito de refrigerante secundário pode suprir calor para o equipamento de geração de eletricidade, tal como, por exemplo, uma turbina acionada a vapor. Em uma implementação, o sal de combustível fundido pode fluir ascendentemente através da região de combustível nuclear 1704 e descendentemente através do trocador de calor 1710, trocando assim calor como parte de um circuito de refrigerante principal. Em outras palavras, os trocadores de calor podem trocar calor tanto com o sal de combustível fundido como com o refletor de nêutrons fluente nos canais 1702. A taxa de fluxo de material refletor de nêutrons pode ser ajustada para variar o tempo de contato com os trocadores de calor para variar a temperatura do material refle-tor que flui nos canais 1702. Visto que a temperatura do material refletor varia, sua densidade muda de acordo. Mudanças na densidade do material refletor alteram suas características refletoras de nêutrons, visto que materiais mais densos têm uma massa maior por unidade de volume e são, portanto, mais propensos a refletir nêutrons.

[00104] A Figura 18 é uma vista esquemática de cima para baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido com uma região de combustível 1802 circundada por uma montagem de refletor de nêutrons 1800. A montagem de refletor de nêutrons inclui um canal anular interno 1808 e um canal anular externo 1810 que circundam a região de combustível 1802. Os canais anulares interno e externo 1808, 1810 podem conter materiais refletores de nêutrons 1804 e 1806, respectivamente. Os materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 podem ser iguais ou podem diferir entre si em termos de suas respectivas propriedades refletoras de nêutrons ou outras propriedades que possam afetar o desempenho da montagem de refletor de nêutrons (viscosidade, densidade, valor térmico específico, etc.). Os materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 podem tender a refletir nêutrons rápidos exemplificativos 1812 de volta para a região de combustível 1802.

[00105] Os materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 podem ser seletivamente acrescentados, removidos e/ou substituídos nos canais 1808, 1810 para dinamicamente alterar as características refletoras de nêutrons da montagem de refletor de nêutrons 1800 ao longo do tempo. Em uma implementação, um ou ambos os materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 podem ser completamente removidos de seus respectivos canais 1808, 1810 para alterar as características refletoras de nêutrons da montagem de refletor de nêutrons 1800. Em outra implementação, os materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 podem ser o mesmo material. Em ainda outra implementação, os materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 poderão ser seletivamente acres-centados, removidos e/ou substituídos para prover uma menor reflexão de nêutrons perto do início da vida do reator quando houver uma maior regeneração do combustível fértil, e ser seletivamente acrescentados, removidos e/ou substituídos para prover uma maior reflexão de nêutrons, visto que o reator envelhece e a combustão começa a domi- nar na região de combustível 1802. Em outra implementação, os materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 podem se misturar dentro de um ou ambos os canais 1808, 1810. Em ainda outra implementação, um ou ambos os materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 podem ser acrescentados ao longo do tempo aos canais 1808, 1810 para alterar a relação entre os dois materiais e, portanto, a refletividade de nêutrons da montagem. Se mais de dois materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 forem misturados dentro dos canais 1808, 1810, um componente separador (não mostrado) poderá operar para separar os materiais, caso desejado, e poderá operar de qualquer maneira adequada para separar os dois ou mais materiais refletores de nêutrons incluindo um ou mais processos químicos, mecânicos, magnéticos, elétricos e com base no tempo adequados baseados nas propriedades químicas e físicas de dois ou mais materiais refletores de nêutrons. Em outra concretização, os materiais refletores de nêutrons misturados 1804, 1806 podem ser separados via uma operação de descarga. Alternativamente, os materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 podem ser mantidos em reservatórios separados (não mostrados) para seletivamente originar os fluxos em um ou ambos os canais 1808, 1810.

[00106] Em uma implementação, os materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 podem circular nos canais 1808, 1810 com orifícios de entrada e de saída acima da região de combustível 1802 de tal modo que nenhum acessório ou orifício se faça necessário abaixo do reator. Em outras implementações, os materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 podem fluir em apenas uma direção, seja em uma direção ascendente, seja em uma direção descendente, através dos canais 1808, 1810 com um orifício acima da região de combustível 1802 e outro orifício abaixo da região de combustível 1802. Em ainda outras implementações, os materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 podem compreender um fluxo semiestagnado ou gradual através dos ca- nais 1808, 1810. Em ainda outras implementações, materiais refletores de nêutrons 1804, 1806 podem fluir através de orifícios de entrada e de saída radiais.

[00107] Em outra implementação, os canais 1808, 1810 podem ser seletivamente enchidos com materiais que não são refletores de nêutrons. Em um exemplo, os canais 1808, 1810 podem ser cheios com materiais moderadores de nêutrons, materiais absorvedores de nêutrons, ou materiais neutronicamente translúcidos. Em outra implementação um ou ambos os canais 1808, 1810 podem incluir membros de deslocamento volumétrico seletivamente inseríveis 1814. Os membros de deslocamento volumétrico 1814 podem conter materiais moderadores de nêutrons, materiais absorvedores de nêutrons, ou materiais neutronicamente translúcidos. Com a inserção dos membros de deslocamento volumétrico 1814, é reduzido o volume do líquido refletor 1804, 1806 no canal no qual o membro de deslocamento volumétrico foi inserido. Com volume reduzido, o material refletor de nêutrons restante 1804, 1806 no canal apresenta uma característica de refletivida- de de nêutrons alterada, e é menos propenso, portanto, a refletir nêutrons do que antes de o membro de deslocamento volumétrico 1814 ter sido inserido.

[00108] A Figura 19 é uma vista esquemática de cima para baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido com uma região de combustível 1902 circundada por uma montagem de refletor de nêutrons 1900. A montagem de refletor de nêutrons inclui um canal anular interno 1908 e um canal anular externo 1910 que circundam a região de combustível 1902. Os canais anulares interno e externo 1908, 1910 podem conter um material refletor de nêutrons 1904. Em uma implementação, o material refletor de nêutrons 1904 pode circular nos canais 1908, 1910 com os orifícios de entrada e de saída acima da região de combustível 1902 de tal modo que nenhum acessório ou orifício se faça necessário abaixo do reator. Em outras implementações, o material refletor de nêutrons 1904 pode fluir em apenas uma direção, seja na direção ascendente, seja na direção descendente, através dos canais 1908, 1910 com um orifício acima da região de combustível 1902 e outro orifício abaixo da região de combustível 1902. Em ainda outras implementações, o material refletor de nêutrons 1904 pode compreender um fluxo semiestagnado ou gradual através dos canais 1908, 1910. Em ainda outras implementações, o material refletor de nêutrons 1904 pode fluir através dos orifícios de entrada e de saída radiais.

[00109] Em uma implementação, o material refletor de nêutrons 1904 pode fluir através dos canais 1908, 1910 em períodos de tempo perto do início da vida do reator com a região de combustível 1902. Visto que o reator regenera combustível fértil ao longo do tempo, a eficácia da montagem de refletor de nêutrons 1900 poder diminuir porque o estoque de combustível nuclear regenerado pode exceder a quantidade necessária para abastecer o reator. Pode ser desejável, portanto, substituir uma porção do material refletor de nêutrons em parte da montagem de refletor de nêutrons, conforme mostrado na Figura 20, para alterar a forma da montagem de refletor de nêutrons 1900 ao longo do tempo.

[00110] A Figura 20 é uma vista esquemática de cima para baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido com uma região de combustível 2002 circundada por uma montagem de refletor de nêutrons 2000. Na Figura 20, os conteúdos do material refletor de nêutrons dos canais 2008 são seletivamente substituídos por sal de combustível adicional da região de combustível 2002. Como resultado, o reator irá experimentar menos "vazamento de nêutrons". Nêutrons rápidos exemplificativos 2012 podem continuar a experimentar a reflexão contra o material refletor de nêutrons 2006 no canal 2010. Por isso, é possível iniciar uma reação de fissão no núcleo do reator com um volume menor de sal de combustível perto do início da vida do reator porque materiais combustíveis mais físseis podem ser regenerados à medida que o reator opera. O combustível regenerado adicional pode substituir um volume do material refletor de nêutrons nos canais 2008. Isto pode diminuir o custo inicial de operar o reator e aprimorar a regeneração do reator posteriormente em vida quando a regeneração for mais desafiadora devido, pelo menos em parte, aos produtos de fissão incorporados. Os materiais refletores de nêutrons 2006 podem tender a refletir os nêutrons rápidos exemplificativos 2012 de volta para o sal de combustível, em que os nêutrons rápidos exem- plificativos 2012 emanam da região de combustível 2002 ou de canais 2008.

[00111] A Figura 21 é uma vista esquemática de cima para baixo de um núcleo do reator rápido a sal de combustível nuclear fundido com uma região de combustível 2102 circundada por uma montagem de refletor de nêutrons 2100. A montagem de refletor de nêutrons inclui uma pluralidade de canais anulares 2104 que circunda a região de combustível 2101. Os canais anulares 2104 podem conter uma pluralidade de tubos 2108 contendo um material refletor de nêutrons fluente 2106 em comunicação neutrônica com a região de combustível 2102. Em uma implementação, a pluralidade de tubos 2108 são tubos cilíndricos. O material refletor de nêutrons fluente 2106 pode ser circulado nos tubos 2108 com os orifícios de entrada e de saída acima da região de combustível 2102 de tal modo que nenhum acessório ou orifício se faça necessário abaixo do reator. Em outras implementações, o material refletor de nêutrons 2106 pode fluir em apenas uma direção, seja na direção ascendente, seja na direção descendente, através dos tubos 2108 com um orifício acima da região de combustível 2102 e outro orifício abaixo da região de combustível 2102. Em ainda outras imple- mentações, o material refletor de nêutrons 2106 pode compreender um fluxo semiestagnado ou gradual através dos tubos 2108. Os tubos 2108 são dispostos de tal modo que o raio de todos os tubos 2108 não seja igual. Assim, uma pluralidade de tubos 2108 com valores de raio variados pode ser disposta em um canal 2104. Em uma implementação, os tubos 2108 de raio variado podem fluir material refletor de nêutrons em um volume que ocupa uma área em seção transversal de 80% da área em seção transversal dos canais 2104. Numerais não foram atribuídos a cada tubo para aperfeiçoar a legibilidade devido ao grande número de tubos 2108 representados na Figura 21. Esta descrição será entendida como indicando que cada tubo mostrado nos canais 2104 é um tubo 2108 contendo material refletor de nêutrons 2106, mesmo aqueles que não são assim numerados no mesmo.

[00112] Conforme discutido acima, em algumas concretizações, refletores ou porções de refletores podem ficar completamente sólidas em temperaturas de operação, por exemplo, entre 300-350°C e 800°C, ou poderiam ser um material refletor líquido encerrado em um recipiente fechado no qual as paredes do recipiente ficam sólidas em temperatura de operação. Exemplos de materiais refletores sólidos incluem urânio, urânio-tungstênio, carbonetos de urânio ou de urânio-tungstê- nio, e óxido de magnésio. Exemplos de materiais refletores que poderiam ser usados como um refrigerante líquido incluem chumbo, ligas de chumbo, eutético de PbBi, PbO, ligas de ferro-urânio incluindo euté- tico de ferro-urânio, grafite, carboneto de tungstênio, Densalloy, carboneto de titânio, ligas de urânio empobrecido, tungstênio de tântalo, e ligas de tungstênio. Em ainda outra concretização, o sal de combustível pode ser usado como um material refletor. Em uma concretização, refrigerante líquido inclui materiais que são líquidos na temperatura de operação do reator e que apresentam uma densidade maior do que 10 gramas/cm3. Em uma concretização alternativa, o refrigerante líquido inclui materiais que são líquidos na temperatura de operação do reator e que exibem uma seção transversal elástica de 0,1 barns ou superior para nêutrons de 0,001 MeV.

[00113] Conforme discutido acima, exemplos de combustíveis nucleares líquidos incluem sais contendo um ou mais de PuCl3, UCl4, UCl3F, UCl3, UCl2F2, UClF3, sais de combustível de brometo, tal como UBr3 ou UBr4, e sais de combustível de cloreto de tório (por exemplo, ThCl4). Além disso, um sal de combustível pode incluir um ou mais sais não físseis, tais como, mas não limitado a NaCl, MgCl2, CaCl2, BaCl2, KCl, SrCl2, VCl3, CrCl3, TiCl4, ZrCl4, ThCl4, AcCl3, NpCl4, AmCl3, LaCl3, CeCl3, PrCl3 e/ou NdCl3. É notado que temperaturas operacionais mínimas e máximas do combustível dentro de um reator podem variar dependendo do sal de combustível usado a fim de manter o sal dentro da fase líquida por todo o reator. Temperaturas mínimas podem ser tão baixas quanto 300-350°C e temperaturas máximas podem ser tão altas quanto 1400°C ou mais. Similarmente, exceto quando explicitamente discutido de outro modo, os trocadores de calor serão geral-mente apresentados nesta descrição como trocadores de calor simples, de passagem simples, e de casco e tubo apresentando um conjunto de tubos com folhas de tubo em cada extremidade. Entretanto, será entendido que, em geral, qualquer design de trocador de calor pode ser usado, embora alguns designs possam ser mais adequados do que outros. Por exemplo, além dos trocadores de calor de casco e tubo, podem ser adequados trocadores de calor de placa, de placa e casco, de circuito impresso, e de aleta de placa.

[00114] A Figura 22 ilustra uma vista em seção transversal de uma concretização de um reator 2200 que utiliza um material refletor circulante. A ilustração mostra a metade do reator 2200 a partir do centro para a borda esquerda do vaso de contenção 2218. O reator 2200 inclui um núcleo do reator 2204 definido por um refletor superior 2208A, um refletor inferior 2208B e um refletor interno 2208C. Na concretização mostrada, o refletor inferior 2208B também se estende lateralmente e para cima dos lados do vaso de contenção 2218 para uma maior proteção à cabeça do vaso 2238. O trocador de calor principal 2210 é configurado para ter um fluxo de refrigerante no lado do casco (ilustrado por linhas pontilhadas 2214), o refrigerante entrando através de um canal de entrada de refrigerante 2230 e refrigerante aquecido saindo do canal de saída de refrigerante 2236. Na concretização mostrada, o combustível flui (ilustrado por linhas pontilhas 2206) do núcleo do reator 2204, via um canal superior através do refletor interno 2208C, e para o trocador de calor 2210 através da folha de tubo de entrada 2232. Depois de passar através do conjunto de tubos, o combustível agora resfriado sai da folha de tubo inferior 2231 e flui de volta para o núcleo do reator 2204 via um canal inferior através do refletor interno 2208C. O fluxo de combustível é impulsionado por uma montagem de bomba 2212 que inclui um impulsor no circuito de combustível (nesta concretização, ilustrado abaixo da folha de tubo inferior 2231) conectada por um eixo a um motor (nesta concretização, localizado acima do refletor superior 2208A).

[00115] Na Figura 22, os refletores 2208A, 2208B, 2208C estão em comunicação de fluido permitindo que o material refletor líquido seja circulado em torno do núcleo do reator 2204. O fluxo do material refletor é ilustrado na Figura 22 pelas grandes setas cinzas 2234. Na concretização mostrada, o material refletor flui através de uma entrada na cabeça do vaso 2238 para o reator 2200 ao longo da superfície interna do vaso de contenção 2218 e então ao longo do fundo do vaso de contenção 2218 antes de subir e fazer uma curva em U para fluir adjacente ao fundo do núcleo do reator 2204. O material refletor flui então para cima através do refletor interno 2208C para o refletor superior 2208A a partir do qual pode ser removido via uma saída na cabeça do vaso 2238 ou recirculado para a superfície interna do vaso de contenção 2218.

[00116] O material refletor circulante na Figura 22 pode ser usado para auxiliar no resfriamento do núcleo do reator 2204. Nesta configuração, o material refletor aquecido pode ser removido do vaso de contenção 2218 e passado através de um trocador de calor (não mostrado) externo ao reator 2200. Em uma concretização, o mesmo loop de refrigerante principal que remove o calor diretamente do combustível via o trocador de calor 2210 pode ser também usado para remover o calor do material refletor. Em uma concretização alternativa, um sistema de resfriamento separado e independente pode ser usado para remover o calor do material refletor que pode usar o mesmo tipo de refrigerante que o refrigerante principal ou um tipo diferente de refrigerante. Em ainda outra concretização, o resfriamento do material refletor pode ser incorporado em um sistema de resfriamento auxiliar que provê resfriamento de emergência ao material refletor no caso de uma perda de fluxo no loop de refrigerante principal.

[00117] Na concretização mostrada, quando o material refletor for parte de um loop de resfriamento, um benefício da configuração ilustrada na Figura 22 será o de que o vaso de contenção é tanto ativamente resfriado quanto protegido do fluxo excessivo de nêutrons. Devido ao fato de o material refletor resfriado ser primeiramente escoado ao longo das superfícies internas do vaso de contenção 2218 antes de fluir para localizações perto do núcleo do reator 2204, a temperatura inicial do material refletor resfriado poderá ser usada para controlar a temperatura do vaso de contenção 2218.

[00118] Em ainda outra concretização, uma jaqueta de resfriamento (não mostrada) pode ser provida na superfície externa do vaso de contenção 2218, que serve para remover o calor do material refletor circulante na superfície interna do vaso de contenção 2218. Isto pode ser feito em adição ao ou no lugar de um circuito de resfriamento de material refletor externo.

[00119] Conforme descrito acima, toda a refletividade da configuração de refletor da Figura 22 pode ser controlada com o controle da taxa de fluxo do material refletor através dos refletores bem como com a inserção ou a remoção de hastes ou outros componentes contendo materiais moderadores ou materiais de diferente refletividade a partir daquela do material refletor circulante.

[00120] A Figura 23 ilustra uma concretização de um reator com uma configuração de trocador de calor de refrigerante principal no lado do tubo/combustível no lado do casco usando a mesma vista em seção transversal da metade do reator como na Figura 22. O núcleo do reator 2304 é circundado por um refletor superior 2308A, um refletor inferior 2308B, e um refletor interno 2308C que separa o núcleo do reator do trocador de calor principal 2310. Os canais são providos através dos refletores 2308A, 2308B, 2308C permitindo a circulação do sal de combustível (ilustrado por uma linha tracejada 2306) do núcleo do reator 2304 através do refletor interno 2308C para o casco do trocador de calor principal 2310. O combustível flui através do casco em torno do conjunto de tubos, transferindo assim calor para o refrigerante principal. O combustível resfriado sai então do casco e passa através do refletor interno 2308C de volta para o fundo do núcleo do reator 2304. As chicanas 2312 são providas no casco para forçar o sal de combus-tível a seguir um percurso tortuoso em torno dos tubos do trocador de calor para uma transferência de calor mais eficaz.

[00121] O refrigerante flui através do lado do tubo do trocador de calor 2310, mas antes de entrar no fundo do trocador de calor, flui primeiramente através de uma entrada na cabeça do vaso 2338 até o comprimento de um canal de entrada de refrigerante 2330 adjacente à uma porção do refletor inferior 2308B. O refrigerante principal entra nos tubos do trocador de calor 2310 ao fluir através da folha de tubo inferior 2331, que é ilustrada como sendo nivelada com o fundo do núcleo do reator. A folha de tubo inferior 2331 pode estar no nível ou abaixo do nível do refletor inferior 2308B dependendo da concretização. O refrigerante sai dos tubos do trocador de calor na folha de tubo superior 2332, que está localizada na Figura 23 a certa distância acima do núcleo do reator 2304 e do vaso de contenção 2318. O fluxo do refrigerante é também ilustrado por uma linha tracejada 2314.

[00122] A Figura 23 ilustra uma região 2334 dentro do casco do trocador de calor que está acima do nível de sal no núcleo do reator 2304. Esta região pode ser sólida, exceto para os tubos de penetração, ou pode ser um espaço livre cheio de gás inerte.

[00123] Uma ou mais bombas (não mostradas) podem ser providas para auxiliar na circulação de sal de combustível, na circulação do refrigerante principal ou em ambas. Por exemplo, um impulsor pode ser provido em um ou em ambos os canais de entrada de sal de combustível aquecido no topo do núcleo do reator 2304 ou (conforme discuto em maiores detalhes abaixo), nos canais de saída de combustível resfriado no fundo do núcleo do reator 2304. Igualmente, um impulsor pode ser provido no canal de entrada de refrigerante 2330 para auxiliar no controle do fluxo de refrigerante principal.

[00124] Na Figura 23, os refletores 2308A, 2308B, 2308C estão em comunicação de fluido permitindo que o material refletor líquido seja circulado em torno do núcleo do reator 2304. O fluxo do material refletor é ilustrado na Figura 23 pelas grandes setas cinzas 2334. Na concretização mostrada, o material refletor flui para o reator 2300 através de uma entrada na cabeça do vaso 2338 e então ao longo da superfície interna do lado do vaso de contenção 2318 em um canal refletor. O canal do refletor segue então o fundo do vaso de contenção 2318 antes de formar uma volta em U e subir para fluir adjacente ao fundo do núcleo do reator 2304. O material refletor flui então para cima através do refletor interno 2308C e para o refletor superior 2308A a partir do qual ele pode ser removido em uma localização central via uma saída na cabeça do vaso 2338, conforme mostrado, ou recirculado para a superfície interna do vaso de contenção 2318.

[00125] Conforme discutido com referência à Figura 22, o material refletor circulante na Figura 23 pode ser usado para auxiliar no resfriamento do núcleo do reator 2304. Nesta configuração o material refletor aquecido pode ser removido do vaso de contenção 2318 e passado através de um trocador de calor (não mostrado) externo ao reator 2300. Quando o material refletor for parte de um loop de resfriamento, um benefício da configuração ilustrada na Figura 23 será o de que o vaso de contenção é tanto ativamente resfriado quanto protegido do fluxo excessivo de nêutrons. Devido ao fato de o material refletor resfriado ser primeiramente escoado ao longo da superfície interna do vaso de contenção 2318 antes de fluir para localizações perto do núcleo do reator 2304, a temperatura inicial do material refletor resfriado poderá ser usada para controlar a temperatura do vaso de contenção 2318.

[00126] Conforme descrito acima, toda a refletividade da configuração do refletor da Figura 23 poderá ser controlada com o controle da taxa de fluxo do material refletor através dos refletores bem como com a inserção ou a remoção das hastes ou outros componentes contendo materiais moderadores ou materiais de diferente refletividade daquela do material refletor circulante.

[00127] Conforme discutido acima, ainda outra abordagem para resfriar o reator é a de utilizar um refletor líquido como o refrigerante principal. Neste design, o refrigerante principal executa tanto a função dos refletores quanto as funções de resfriamento principais. Em uma concretização, um material refletor será líquido na temperatura de sal de combustível operacional mínima (por exemplo, entre 300°C e 800°C) e terá uma densidade maior do que 10 gramas/cm3. Em uma concretização alternativa, um material refletor pode ser um material apresentando uma baixa seção transversal de absorção de nêutrons e uma alta seção transversal de dispersão e que pode passar por (n, 2n) reações.

[00128] A Figura 24 ilustra tal concretização de um reator resfriado de refletor. Na concretização, metade do reator 2400 é ilustrada em seção transversal como nas Figuras 22 e 23. O núcleo do reator 2404 é circundado por um refletor superior 2408A e um refletor inferior 2408B. Material refletor fundido, tal como chumbo, que flui através do canal de entrada de refrigerante, conforme ilustrado pela seta cinza 2412, atua como o refletor interno 2408C como também como o refrigerante principal.

[00129] Qualquer tipo de sistema pode ser usado para circular o material refletor. Na concretização da Figura 24, por exemplo, uma bomba 2413, conforme descrito com referência à Figura 22, é provida no canal de entrada de material resfriado. Tal bomba 2413 pode estar localizada de modo que o impulsor fique em qualquer localização conveniente no loop de refrigerante refletor de nêutrons para auxiliar ou impulsionar a circulação do refrigerante refletor de nêutrons líquido.

[00130] Na concretização mostrada, o combustível está no lado do casco e o material refletor, que é também o refrigerante, está no lado do tubo. O casco e os tubos são formados de certo material estrutural que fica sólido em temperaturas de operação. A circulação do sal de combustível (ilustrada por uma linha tracejada 2406) se dá do núcleo do reator 2404 para e através do lado do casco do trocador de calor principal 2410 e de volta para o fundo do núcleo do reator 2404. Chicanas 2412 são providas no casco para forçar o sal de combustível a seguir um percurso tortuoso em torno dos tubos do trocador de calor.

[00131] O refletor/refrigerante flui através do lado do tubo do tro cador de calor 2410, mas antes de entrar no fundo do trocador de calor, flui primeiro descendentemente no comprimento de um canal de entrada de refrigerante adjacente aos lados e fundo do vaso de contenção 2418. Em uma concretização, uma camada sólida do material refletor pode se formar na superfície interna do vaso de contenção, especialmente se o exterior do vaso de contenção 2418 for resfriado. Isto é aceitável enquanto não interfere com o fluxo do refle- tor/refrigerante. O refletor/refrigerante entra então nos tubos do trocador de calor ao fluir através da folha de tubo inferior 2431, que é ilus-trada como estando nivelada com o fundo do núcleo do reator 2404. O refletor/refrigerante sai dos tubos do trocador de calor na folha de tubo superior 2432, que é localizada na Figura 24 a certa distância acima do núcleo do reator 2404 e do vaso de contenção 2418.

[00132] A Figura 24 ilustra uma região 2434 dentro do casco do trocador de calor que está acima do nível do sal de combustível no núcleo do reator 2404. Esta região pode ser enchida, exceto para os tubos de penetração, com qualquer material refletor ou moderador, por exemplo, enchida com um material refletor diferente ou com o mesmo material refletor que o refletor/refrigerante.

[00133] Na Figura 24, o refletor superior 2408A e o refletor inferior 2408B são ilustrados como distintos do material refletor/refrigerante circulante. Em uma concretização alternativa, o refletor superior 2408A, o refletor inferior 2408B e o refletor interno 2408C podem estar todos em comunicação de fluido, conforme mostrado nas Figuras 22 e 23. Por exemplo, o material refletor pode ser direcionado para o reator 2400 ao longo da superfície interna do lado do vaso de contenção 2418, conforme mostrado, mas então direcionado ao longo do fundo do vaso de contenção 2418 antes de subir e fazer uma curva em U para fluir adjacente ao fundo do núcleo do reator 2404, conforme mos- trado na Figura 23. O material refletor pode ser também direcionado para o refletor superior 2308A a partir do qual ele pode ser removido em uma localização central, também mostrada na Figura 23.

[00134] Uma bomba (não mostrada), ou pelo menos o impulsor de uma bomba, pode ser provida para auxiliar na circulação de sal de combustível ou na circulação de refletor/refrigerante. Por exemplo, um impulsor pode ser provido em uma ou em ambas as entradas de sal de combustível aquecido do trocador de calor principal no topo do núcleo do reator 2404 ou (conforme discutido em maiores detalhes abaixo) na saída do combustível resfriado do casco do trocador de calor principal no fundo do núcleo do reator 2404.

[00135] Em ainda outra concretização, o refrigerante refletor pode ser escoado através de refletores axiais superior e inferior para afastar qualquer calor gerado nestes refletores em um loop de circulação que é separado do loop de resfriamento principal.

[00136] Em ainda outra concretização de um design de refletor, uma 'manta de regeneração e queima' pode ser provida circundando o núcleo principal. Nesta concretização, uma 'manta' refletora contendo urânio poderia ser provida, seja como o único refletor, seja como um segundo refletor localizado dentro (entre o núcleo e o refletor principal) ou fora do refletor principal. O urânio no refletor poderia ser ou líquido ou sólido, e poderia ser metal de urânio, óxido de urânio, sal de urânio ou qualquer outro composto de urânio. O urânio no refletor irá refletir nêutrons, mas irá também regenerar plutônio ao longo do tempo, se tornando assim uma fonte de combustível.

[00137] Não obstante as reivindicações anexas, a descrição é também definida pelas seguintes cláusulas: 1. Reator nuclear de combustível fundido que compreende: um vaso de contenção e uma cabeça de vaso; um núcleo do reator encerrado dentro do vaso de conten- ção e da cabeça do vaso, o núcleo do reator apresentando uma região superior e uma região inferior; e um trocador de calor encerrado dentro do vaso de contenção e da cabeça do vaso, o trocador de calor configurado para transferir calor de um combustível líquido no núcleo do reator para um refrigerante refletor de nêutrons líquido. 2. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 1, no qual o refrigerante refletor de nêutrons é selecionado de chumbo, ligas de chumbo, eutético de chumbo-bismuto, óxido de chumbo, ligas de ferro-urânio, eutético de ferro-urânio, grafite, carboneto de tungstênio, Densalloy, carboneto de titânio, ligas de urânio empobrecido, tungstênio de tântalo, e ligas de tungstênio. 3. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 1, no qual o refrigerante refletor de nêutrons exibe uma seção transversal elástica de 0,1 barns ou superior para nêutrons de 0,001 MeV. 4. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 1, no qual o refrigerante refletor de nêutrons é líquido e apresenta uma densidade maior do que 10 gramas/cm3 na temperatura de operação do reator. 5. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 1, no qual o trocador de calor é um trocador de calor de casco e tubo. 6. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 5, no qual o combustível líquido é passado através do casco do trocador de calor e o refrigerante refletor de nêutrons líquido é passado através dos tubos do trocador de calor. 7. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 5, no qual o combustível líquido é passado através dos tubos do trocador de calor e o refrigerante refletor de nêutrons líquido é pas- sado através do casco do trocador de calor. 8. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer das cláusulas 1-7, no qual o trocador de calor é fluidicamente conectado à região superior do núcleo do reator por um canal superior e fluidicamente conectado à região inferior do núcleo do reator por um canal inferior, o núcleo do reator, o trocador de calor e os canais superior e inferior formando um loop de combustível. 9. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer das cláusulas 1-8, que adicionalmente compreende: uma entrada de refrigerante refletor líquido na cabeça do vaso fluidicamente conectada ao trocador de calor que recebe refrigerante refletor de nêutrons líquido resfriado; e uma saída de refrigerante refletor líquido na cabeça do vaso fluidicamente conectada ao trocador de calor que descarrega refrigerante refletor de nêutrons líquido aquecido. 10. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer das cláusulas 1-9, que adicionalmente compreende: um canal de transporte de refrigerante de entrada interno a uma primeira porção do vaso de contenção entre a entrada de refrigerante refletor líquido na cabeça do vaso e o trocador de calor e em contato com esta primeira porção, em que o canal de transporte de refrigerante de entrada recebe refrigerante refletor de nêutrons líquido resfriado da entrada de refrigerante refletor líquido, resfriando assim a primeira porção do vaso de contenção. 11. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 10, no qual a primeira porção do vaso de contenção inclui pelo menos parte de uma parede lateral do vaso de contenção. 12. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 10, no qual a primeira porção do vaso de contenção inclui pelo menos parte de uma parede inferior do vaso de contenção. 13. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 10, no qual a primeira porção do vaso de contenção inclui pelo menos parte de uma parede lateral e parte de uma parede inferior do vaso de contenção. 14. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer das cláusulas 1-13, no qual o sal de combustível inclui um ou mais dos seguintes sais físseis: UF6, UF4, UF3, ThCl4, UBr3, UBr4, PuCl3, UCl4, UCl3, UCl3F, ou UCl2F2. 15. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer das cláusulas 1-14, no qual o sal de combustível inclui um ou mais dos seguintes sais não físseis: NaCl, MgCl2, CaCl2, BaCl2, KCl, SrCl2, VCl3, CrCl3, TiCl4, ZrCl4, ThCl4, AcCl3, NpCl4, AmCl3, LaCl3, CeCl3, PrCl3 ou NdCl3. 16. Reator nuclear de combustível fundido que compreende: um vaso de contenção e uma cabeça de vaso; um núcleo do reator encerrado dentro do vaso de contenção e da cabeça do vaso, o núcleo do reator apresentando uma região superior e uma região inferior; um primeiro trocador de calor encerrado dentro do vaso de contenção e da cabeça do vaso, o trocador de calor configurado para transferir calor de um combustível líquido no núcleo do reator para um refrigerante principal; um refletor de nêutrons contendo pelo menos certo líquido refletor de nêutrons; e um sistema de circulação que circula pelo menos certo refrigerante refletor de nêutrons no refletor de nêutrons. 17. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 16, no qual o líquido refletor de nêutrons é selecionado de chumbo, ligas de chumbo, eutético de chumbo-bismuto, óxido de chumbo, ligas de ferro-urânio, eutético de ferro-urânio, grafite, carboneto de tungstênio, Densalloy, carboneto de titânio, ligas de urânio empobrecido, tungstênio de tântalo, e ligas de tungstênio. 18. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer das cláusulas 16-17, no qual o líquido refletor de nêutrons exibe uma seção transversal elástica de 0,1 barns ou superior para nêutrons de 0,001 MeV. 19. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer das cláusulas 16-18, no qual o líquido refletor de nêutrons está líquido e apresenta uma densidade maior do que 10 gramas/cm3 na temperatura de operação do reator. 20. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer das cláusulas 16-19, que adicionalmente compreende: um segundo trocador de calor que remove calor do líquido refletor de nêutrons aquecido e descarrega líquido refletor de nêutrons resfriado. 21. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 20, no qual o segundo trocador de calor está fora do vaso de reator. 22. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer das cláusulas 16-21, que adicionalmente compreende: uma entrada de refrigerante refletor líquido na cabeça do vaso fluidicamente conectada ao trocador de calor que recebe o líquido refletor de nêutrons líquido resfriado; e uma saída de refrigerante refletor líquido na cabeça do vaso fluidicamente conectada ao trocador de calor que descarrega líquido refletor de nêutrons líquido aquecido. 23. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer das cláusulas 16-22, que adicionalmente compreende: um canal de transporte de refletor de entrada interno a uma primeira porção do vaso de contenção entre a entrada de refrigerante refletor líquido e a saída de refrigerante refletor líquido e em contato com esta primeira porção, em que o canal de transporte de refrigerante de entrada recebe líquido refletor de nêutrons resfriado da entrada de refrigerante refletor líquido, resfriando assim a primeira porção do vaso de contenção. 24. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 23, no qual a primeira porção do vaso de contenção inclui pelo menos parte de uma parede lateral do vaso de contenção. 25. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 23, no qual a primeira porção do vaso de contenção inclui pelo menos parte de uma parede inferior do vaso de contenção. 26. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a cláusula 23, no qual a primeira porção do vaso de contenção inclui pelo menos parte de uma parede lateral e parte de uma parede inferior do vaso de contenção. 27. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer das cláusulas 16-26, no qual o sal de combustível inclui um ou mais dos seguintes sais físseis: UF6, UF4, UF3, ThCl4, UBr3, UBr4, PuCl3, UCl4, UCl3, UCl3F, ou UCl2F2. 28. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer das cláusulas 16-27, no qual o sal de combustível inclui um ou mais dos seguintes sais não físseis: NaCl, MgCl2, CaCl2, BaCl2, KCl, SrCl2, VCl3, CrCl3, TiCl4, ZrCl4, ThCl4, AcCl3, NpCl4, AmCl3, LaCl3, CeCl3, PrCl3 ou NdCl3.

[00138] Ficará evidente que os sistemas e os métodos aqui descritos são bem adaptados para atingir as finalidades e as vantagens mencionadas bem como aquelas inerentes contidas nos mesmos. Aqueles versados na técnica irão reconhecer que os métodos e os sistemas dentro deste relatório descritivo podem ser implementados de muitas maneiras e, desse modo, não são limitados pelas concretizações exemplificativas e exemplos anteriores. Sob este aspecto, qualquer número das características das diferentes concretizações aqui descritas pode ser combinado em uma única concretização, sendo possíveis concretizações alternativas apresentando menos ou mais do que todas as características aqui descritas.

[00139] Enquanto várias concretizações foram descritas para fins desta descrição, várias mudanças e modificações poderão ser feitas, as quais estão dentro do escopo contemplado pela presente descrição. Inúmeras outras mudanças poderão ser feitas, as quais serão prontamente sugeridas àqueles versados na técnica e que são abrangidas no espírito da descrição.

Claims (23)

1. Reator nuclear de combustível fundido (2200), caracterizado pelo fato de que compreende: um vaso de contenção (2218) e uma cabeça de vaso (2238); um núcleo do reator (2204) configurado para conter um sal combustível fundido encerrado dentro do vaso de contenção e da cabeça do vaso, o núcleo do reator apresentando uma região superior e uma região inferior; um trocador de calor (2210) encerrado dentro do vaso de contenção e da cabeça do vaso, o trocador de calor configurado para transferir calor do sal combustível fundido no núcleo do reator para um refrigerante refletor de nêutrons líquido; e um refletor de nêutrons (2208) contendo pelo menos algum líquido refletor de nêutrons no refletor de nêutrons.

2. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o refrigerante refletor de nêutrons é selecionado de chumbo, ligas de chumbo, eutético de chumbo-bismuto, óxido de chumbo, ligas de ferro-urânio, eutético de ferro-urânio, grafite, carboneto de tungstênio, Densalloy, carboneto de titânio, ligas de urânio empobrecido, tungstênio de tântalo, e ligas de tungstênio.

3. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o refrigerante refletor de nêutrons exibe uma seção transversal elástica de 0,1 barns ou superior para nêutrons de 0,001 MeV.

4. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o refrigerante refletor de nêutrons está líquido e apresenta uma densidade maior do que 10 gramas/cm3 na temperatura de operação de reator.

5. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor é um trocador de calor de casco ou tubo.

6. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o combustível líquido é passado através do casco do trocador de calor e o refrigerante refletor de nêutrons líquido é passado através dos tubos do trocador de calor.

7. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o combustível líquido é passado através dos tubos do trocador de calor e o refrigerante refletor de nêutrons líquido é passado através do casco do trocador de calor.

8. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor é fluidicamente conectado à região superior do núcleo do reator por um canal superior e fluidicamente conectado à região inferior do núcleo do reator por um canal inferior, o núcleo do reator, o trocador de calor e os canais superior e inferior formando um loop de combustível.

9. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: uma entrada de refrigerante refletor líquido na cabeça do vaso fluidicamente conectada ao trocador de calor que recebe refrigerante refletor de nêutrons líquido resfriado; e uma saída de refrigerante refletor líquido na cabeça do vaso fluidicamente conectada ao trocador de calor que descarrega o refrigerante refletor de nêutrons líquido aquecido.

10. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: um canal de transporte de refrigerante de entrada interno a e em contato com uma primeira porção do vaso de contenção entre a entrada de refrigerante refletor líquido na cabeça do vaso e o trocador de calor, em que o canal de transporte de refrigerante de entrada recebe refrigerante refletor de nêutrons líquido resfriado da entrada de refrigerante refletor líquido, resfriando assim a primeira porção do vaso de contenção.

11. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a primeira porção do vaso de contenção inclui pelo menos parte de uma parede lateral do vaso de contenção.

12. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a primeira porção do vaso de contenção inclui pelo menos parte de uma parede inferior do vaso de contenção.

13. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a primeira porção do vaso de contenção inclui pelo menos parte de uma parede lateral e parte de uma parede inferior do vaso de contenção.

14. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema de circulação que circula pelo menos certo líquido refletor de nêutrons no refletor de nêutrons.

15. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor é um primeiro trocador de calor e adicionalmente compreende: um segundo trocador de calor que remove calor do líquido refletor de nêutrons aquecido e descarrega líquido refletor de nêutrons resfriado.

16. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o segundo trocador de calor está fora do vaso de reator.

17. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: uma entrada de refrigerante refletor líquido na cabeça do vaso fluidicamente conectada ao segundo trocador de calor que recebe o líquido refletor de nêutrons resfriado; e uma saída de refrigerante refletor líquido na cabeça do vaso fluidicamente conectada ao segundo trocador de calor que descarrega líquido refletor de nêutrons aquecido.

18. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: um canal de transporte de refletor de entrada interno, e em contato com, a uma primeira porção do vaso de contenção entre a entrada de refrigerante refletor líquido e a saída de refrigerante refletor líquido, em que o canal de transporte de refletor de entrada recebe líquido refletor de nêutrons resfriado da entrada de refrigerante refletor líquido, resfriando assim a primeira porção do vaso de contenção

19. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a primeira porção do vaso de contenção inclui pelo menos parte de uma parede lateral do vaso de contenção.

20. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a primeira porção do vaso de contenção inclui pelo menos parte de uma parede inferior do vaso de contenção.

21. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a primeira porção do vaso de contenção inclui pelo menos parte de uma parede lateral e parte de uma parede inferior do vaso de contenção.

22. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sal de combustível líquido inclui um ou mais dos seguintes sais físseis: UF6, UF4, UF3, ThCl4, UBr3, UBr4, PuCl3, UCl4, UCl3, UCl3F, ou UCl2F2.

23. Reator nuclear de combustível fundido, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o sal de combustível inclui um ou mais dos seguintes sais não físseis: NaCl, MgCl2, CaCl2, BaCl2, KCl, SrCl2, VCl3, CrCl3, TiCl4, ZrCl4, ThCl4, AcCl3, NpCl4, AmCl3, LaCl3, CeCl3, PrCl3 ou NdCl3.

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