CN109801723A - 一种液态燃料热管反应堆 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种液态燃料热管反应堆，属于核工程与核技术领域，特别是涉及一种液态燃料热管反应堆。解决了固态堆芯存在高温下燃料层发生形变、局部受热不均等问题。它包括热管、燃料介质和反应堆堆芯。它主要提供了一种新型的热管反应堆，用于产生热能，进而转化为电能或者动能。

Description

一种液态燃料热管反应堆
技术领域
本发明属于核工程与核技术领域，特别是涉及一种液态燃料热管反应堆。
背景技术
热管堆是现在最新的反应堆堆型，它由外部包覆燃料层的热管和石墨或插在石墨中的热管与燃料棒组成。石墨起到中子慢化的作用，裂变在燃料层中发生，产生热量传递给热管。热管中的液态金属蒸发后向冷凝段移动，传递热量后冷凝为液态，再流回反应堆开始新的循环。但是固态堆芯存在高温下燃料层发生形变、局部受热不均等问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种液态燃料热管反应堆。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种液态燃料热管反应堆，它包括热管、燃料介质和反应堆堆芯，所述燃料介质为液态燃料，所述燃料介质位于反应堆堆芯内，所述热管以六边形排布的方式直插在燃料介质中，且热管管体上段位于燃料介质以外，所述热管插入燃料介质中部分为加热段，所述热管位于燃料介质以外部分为冷凝段。
更进一步的，所述燃料介质为液态熔盐材料或液态金属材料。
更进一步的，所述热管为双层管壁结构，内部设置有液态金属，所述热管的双层管壁结构在热管内部形成金属蒸气通道和液态金属回流通道。
更进一步的，所述反应堆堆芯外部设置有反射屏蔽层。
更进一步的，所述反射屏蔽层中沿圆周方向均匀设置有若干个控制鼓。
更进一步的，所述反应堆堆芯中设置有控制棒，所述控制棒数量为一个或多个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使用液态燃料作为燃料介质，对热管结构进行简化，取消固态燃料层或燃料棒，直接实现液态燃料与热管的热交换，通过液态燃料自身的负反应性实现反应堆的控制。利用液态燃料的流动性改善反应堆内的热量与功率分布，实现堆内不同部位液态燃料的相互对流，避免出现局部温度过高的情况。同时液态燃料可以提供较大的负反应性，避免反应堆功率过高，实现了固有安全性。也可以通过在反应堆中放置控制棒，或者在反射屏蔽层中放置控制鼓等手段实现对反应堆的控制。
附图说明
图1为本发明所述的一种液态燃料热管反应堆结构示意图
图2为本发明所述的热管结构示意图
图3为本发明所述的控制鼓安装位置示意图
图4为本发明所述的控制棒安装示意图
1-热管，2-燃料介质，3-反射屏蔽层，4-反应堆堆芯，5-控制鼓，6-控制棒，7-热管外壁，8-热管内壁，9-金属蒸气通道，10-液态金属回流通道
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
参见图1-4说明本实施方式，一种液态燃料热管反应堆，它包括热管1、燃料介质2和反应堆堆芯3，所述燃料介质2为液态燃料，所述燃料介质2位于反应堆堆芯3内，所述热管1以六边形排布的方式直插在燃料介质2中，且热管1管体上段位于燃料介质2以外，所述热管1插入燃料介质2中部分为加热段，所述热管1位于燃料介质2以外部分为冷凝段。
本实施例中所述燃料介质2为液态熔盐材料或液态金属材料，改善反应堆内的热量与功率分布，热管1为双层管壁结构，内部设置有液态金属，所述热管1的双层管壁结构在热管1内部形成金属蒸气通道9和液态金属回流通道10，实施例中热管1最内层为金属蒸气通道9，热管1双层管壁之间为液态金属回流通道10，同样热管1也可为内液外气的形式，通过燃料介质2对热管1进行加热，热管中的液态金属蒸发后沿金属蒸气通道9向冷凝段移动，经过冷凝为液态后，沿液态金属回流通道10流回反应堆，以此过程为循环，通过液态熔盐材料或液态金属材料自身的在不同温度下密度的不同和多普勒效应共同产生的负反应性实现对反应堆的控制。根据使用情景的不同可在反应堆堆芯4外部设置反射屏蔽层3，实现与外部环境的隔绝，同时反射屏蔽层3中可沿圆周方向均匀设置有若干个控制鼓5，反应堆堆芯4中可设置一个或多个控制棒6，使用控制鼓5和/或控制棒6也可实现对反应堆的控制。
以上对本发明所提供的一种液态燃料热管反应堆，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种液态燃料热管反应堆，其特征在于：它包括热管(1)、燃料介质(2)和反应堆堆芯(4)，所述燃料介质(2)为液态燃料，所述燃料介质(2)位于反应堆堆芯(4)内，所述热管(1)以六边形排布的方式直插在燃料介质(2)中，且热管(1)管体上段位于燃料介质(2)以外，所述热管(1)插入燃料介质(2)中部分为加热段，所述热管(1)位于燃料介质(2)以外部分为冷凝段。
2.根据权利要求1所述的一种液态燃料热管反应堆，其特征在于：所述燃料介质(2)为液态熔盐材料或液态金属材料。
3.根据权利要求1所述的一种液态燃料热管反应堆，其特征在于：所述热管(1)为双层管壁结构，内部设置有液态金属，所述热管(1)的双层管壁结构在热管(1)内部形成金属蒸气通道(9)和液态金属回流通道(10)。
4.根据权利要求1所述的一种液态燃料热管反应堆，其特征在于：所述反应堆堆芯(4)外部设置有反射屏蔽层(3)。
5.根据权利要求4所述的一种液态燃料热管反应堆，其特征在于：所述反射屏蔽层(3)中沿圆周方向均匀设置有若干个控制鼓(5)。
6.根据权利要求1或4所述的一种液态燃料热管反应堆，其特征在于：所述反应堆堆芯(4)中设置有控制棒(6)，所述控制棒(6)数量为一个或多个。
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