CN109830309B - 一种分离式核反应堆堆芯 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种分离式核反应堆堆芯，属于核反应堆技术领域，特别是涉及一种分离式核反应堆堆芯。解决了飞行器用核反应堆紧急状态下达到临界对地面或海洋造成放射性危害的问题。它包括堆芯芯块、导轨束和风阻板。它主要用于实现飞行器用核反应堆在紧急状态下的安全自主停堆。

Description

一种分离式核反应堆堆芯
技术领域
本发明属于核反应堆技术领域，特别是涉及一种分离式核反应堆堆芯。
背景技术
目前在美国与俄罗斯已经开始或即将准备在航天器中使用核反应堆来做为廉价、高效、可持续性强的动力来源。在现有的航空航天核动力系统实践中，最为强调的是要求所使用核反应堆在发射失败或者紧急情况下重返大气层时，不会由于达到临界而对地面造成放射性危害。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种分离式核反应堆堆芯。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种分离式核反应堆堆芯，它包括堆芯芯块、导轨束和风阻板，所述堆芯芯块数量为若干个，所述若干个堆芯芯块均分别具有独立包壳并沿径向聚合，所述导轨束由若干个导轨组成，所述导轨数量与堆芯芯块数量相同，所述导轨位置与堆芯芯块位置对应，所述堆芯芯块嵌入在对应位置的导轨上并沿导轨滑动，所述导轨束包括聚合段、过渡段和分离段，所述分离段横截面直径大于聚合段横截面直径，所述过渡段连接聚合段和分离段，所述聚合段与飞行器前段相连，所述分离段与飞行器后段相连，所述风阻板数量与堆芯芯块数量相同，所述风阻板与堆芯芯块外壁铰接。
更进一步的，所述核反应堆堆芯以固态或液态物质作为燃料。
更进一步的，所述核反应堆堆芯以航天器或航空器作为载具。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明从根本上避免了飞行器用核反应堆紧急状态下达到临界对底面造成放射性危害的问题。反应堆堆芯及风阻板采用被动相应的方式，充分利用了自然属性来实现反应堆堆芯固有的安全特性，避免了人为干预失效或计算机失效所带来的失去控制造成的潜在风险，实现自动安全停堆。
附图说明
图1为本发明所述的一种分离式核反应堆堆芯聚合状态结构示意图
图2为本发明所述的一种分离式核反应堆堆芯展开过程结构示意图
图3为本发明所述的一种分离式核反应堆堆芯分离状态结构示意图
1-堆芯芯块，2-导轨束，3-风阻板，4-飞行器前段，5-飞行器后段，201-聚合段，202-过渡段，203-分离段
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1-3说明本实施方式，一种分离式核反应堆堆芯，它包括堆芯芯块1、导轨束2和风阻板3，所述堆芯芯块1数量为若干个，所述若干个堆芯芯块1均分别具有独立包壳并沿径向聚合，所述导轨束2由若干个导轨组成，所述导轨数量与堆芯芯块1数量相同，所述导轨位置与堆芯芯块1位置对应，所述堆芯芯块1嵌入在对应位置的导轨上并沿导轨滑动，所述导轨束2包括聚合段201、过渡段202和分离段203，所述分离段203直径大于聚合段201直径，所述过渡段202连接聚合段201和分离段203，所述聚合段201与飞行器前段4相连，所述分离段203与飞行器后段5相连，所述风阻板3数量与堆芯芯块1数量相同，所述风阻板3与堆芯芯块1外壁铰接。
本实施例所述核反应堆堆芯以固态或液态物质作为燃料，冷却剂不限于液态和气态冷却剂，还可以包括以石墨等固态物质做为慢化剂的反应堆等，所述核反应堆堆芯以航天器或航空器作为载具，所述每一个堆芯芯块1均独立封装，具有独立的包壳，为堆芯芯块1提供足够的机械强度。在正常工作时，全部堆芯芯块1位于导轨束2的聚合段201上，全部堆芯芯块1围绕着导轨束2聚合在一起，由于裂变物质在一定空间内达到足够的密度，达到临界，发生裂变反应，放出热量。当反应堆载具正常工作时，反应堆芯块外部与空气阻力形成的摩擦力小于等于堆芯芯块1与导轨之间的摩擦力，因此堆芯芯块1在导轨上不发生相对运动，而是保持静止。当反应堆载具失去控制，在大气层中自行坠落时，在空气阻力的作用下设置在堆芯芯块1外壁上的风阻板3自动伸出，当自由落体达到足够的速度后，空气阻力对风阻板3的作用力将大于堆芯芯块1与导轨之间的摩擦力，从而推动堆芯芯块1沿导轨束向飞行器后段5运动，原本位于聚合段201上的堆芯芯块1，经过过渡段202运动至分离段203，原本聚合在一起的堆芯芯块1在此运动过程中将在径向上相互远离，使各个堆芯芯块1之间产生足够的距离，减少反应堆的反应性，直至次临界，实现安全自动停堆。
以上对本发明所提供的一种分离式核反应堆堆芯，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 (3)

1.一种分离式核反应堆堆芯，其特征在于：它包括堆芯芯块(1)、导轨束(2)和风阻板(3)，所述堆芯芯块(1)数量为若干个，所述若干个堆芯芯块(1)均分别具有独立包壳并沿径向聚合，所述导轨束(2)由若干个导轨组成，所述导轨数量与堆芯芯块(1)数量相同，所述导轨位置与堆芯芯块(1)位置对应，所述堆芯芯块(1)嵌入在对应位置的导轨上并沿导轨滑动，所述导轨束(2)包括聚合段(201)、过渡段(202)和分离段(203)，所述分离段(203)横截面直径大于聚合段(201)横截面直径，所述过渡段(202)连接聚合段(201)和分离段(203)，所述聚合段(201)与飞行器前段(4)相连，所述分离段(203)与飞行器后段(5)相连，所述风阻板(3)数量与堆芯芯块(1)数量相同，所述风阻板(3)与堆芯芯块(1)外壁铰接。
2.根据权利要求1所述的一种分离式核反应堆堆芯，其特征在于：所述核反应堆堆芯以固态或液态物质作为燃料。
3.根据权利要求1所述的一种分离式核反应堆堆芯，其特征在于：所述核反应堆堆芯以航天器或航空器作为载具。
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