CN115910395A - 一种氦氙冷却微型反应堆系统 - Google Patents

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CN115910395A
CN115910395A CN202211680338.7A CN202211680338A CN115910395A CN 115910395 A CN115910395 A CN 115910395A CN 202211680338 A CN202211680338 A CN 202211680338A CN 115910395 A CN115910395 A CN 115910395A
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伍建辉
崔勇
周俊
邹春燕
赵宏凯
陈金根
蔡翔舟
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Abstract

本发明公开了一种氦氙冷却微型反应堆系统，所述氦氙冷却微型反应堆系统包括堆芯子系统和布雷顿循环子系统；所述堆芯子系统横向设置，且设有穿设堆芯轴心的转轴；所述布雷顿循环子系统包括透平、回热器、冷却器以及压缩机；其中，所述透平设于所述堆芯的流体出口端；所述回热器和所述冷却器与所述堆芯同轴套设，所述回热器与所述堆芯的外侧壁套接，所述冷却器与所述回热器的外侧壁套接；所述压缩机设于与所述堆芯的流体出口端相对的密闭端，所述压缩机、所述堆芯和所述透平沿所述堆芯的轴向依次排布，所述转轴串联所述压缩机、所述堆芯和所述透平。本发明的氦氙冷却微型反应堆系统集热电转换与屏蔽功能为一体，可以使反应堆系统小型化与轻量化。

Description

一种氦氙冷却微型反应堆系统
技术领域
本发明涉及核能领域，具体涉及一种氦氙冷却微型反应堆系统。
背景技术
微型反应堆是一种即插即用的小型反应堆，功率小于20MW，易于组装，可采用公路、铁路以及空运，可为深空、深海探测以及偏远地区能源稳定供应提供有力保障，同时可为动力装置提供动力。由于微型反应堆的优势，其发展已受到世界各国的广泛关注，特别是核能发达国家，如美国与俄罗斯。从上世纪六十年代开式，陆续提出了多种类型的微型反应堆系统。
目前针对微型反应堆的设计与研发已开展了较为系统的研究。为尽可能提高微型堆的应用能力，在确保辐射安全的情况下，应尽可能降低微型堆的重量与体积。轻量化与小型化是微型反应堆系统设计的目标。然而实际中，由于中子与伽马射线为非带电粒子，给屏蔽带来了较大的挑战。为了能达到放射性要求，需要在反应堆系统周围布置相应的屏蔽层。对于伽马射线，需要采用高密度的重金属材料或含重金属的有机材料，如钨、铅、铅硼聚乙烯等，将不可避免地增加微型反应堆系统重量与体积，屏蔽设计已成为微型反应堆设计研究的难点。
发明内容
本发明针对现有技术中为保证反应堆辐射安全的情况下，不可避免的使得微型反应堆系统重量与体积增加的缺陷，提供一种氦氙冷却微型反应堆系统。
本发明是通过如下技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种氦氙冷却微型反应堆系统，所述氦氙冷却微型反应堆系统包括堆芯子系统和布雷顿循环子系统；
所述堆芯子系统横向设置，且设有穿设堆芯轴心的转轴；
所述布雷顿循环子系统包括透平、回热器、冷却器以及压缩机；
其中，所述透平设于所述堆芯的流体出口端；所述回热器和所述冷却器与所述堆芯同轴套设，所述回热器与所述堆芯的外侧壁套接，所述冷却器与所述回热器的外侧壁套接；
所述压缩机设于与所述堆芯的流体出口端相对的密闭端，
所述压缩机、所述堆芯和所述透平沿所述堆芯的轴向依次排布，所述转轴串联所述压缩机、所述堆芯和所述透平。
在本技术方案中，堆芯子系统横向设置便于运输，压缩机、堆芯与透平沿所述堆芯的轴向依次排布，形成三位一体的格局，回热器与堆芯的外侧壁套接，冷却器与回热器的外侧壁套接，形成集热电转换与屏蔽功能于一体的反应堆系统，去除屏蔽层的使用，大大减小反应堆系统的体积，使其微型化、小型化和轻量化。较佳地，在沿所述堆芯的轴向，所述透平还与发电机组的电机通过所述转轴连接，用于驱动发电。
较佳地，所述回热器为螺旋板式换热器，所述螺旋板式换热器包括第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道设于所述堆芯的外侧壁，所述第二换热通道叠设于所述第一换热通道的外侧壁，所述第一换热通道和所述第二换热通道同时围绕所述堆芯形成螺旋通道。
在本技术方案中，采用螺旋板式换热器，兼顾换热与屏蔽堆芯径向中子与伽马屏蔽，其包括第一换热通道与第二换热通道，能够高效实现热量交换。
较佳地，所述第一换热通道和第二换热通道符合下述条件中的一种或多种；
所述第一换热通道和第二换热通道的通道内各自独立地设有等距排列的定距柱；在本技术方案中，设置定距柱可以增大通道内的换热面积，提升换热效果。
所述第一换热通道和第二换热通道的通道间距各自独立地为10～20mm；
所述第一换热通道和第二换热通道的围绕卷数各自独立地为4～10层，较佳地为4层；
所述第一换热通道和第二换热通道的侧壁厚度各自独立地为3mm；
所述第一换热通道和第二换热通道的材料为GH3535合金。
较佳地，所述定距柱的直径为10mm，定距柱间距离为25mm。
较佳地，所述冷却器为环形套管式换热器，所述环形套管式换热器的内部包括气体管道，所述气体管道螺旋环绕所述回热器，所述环形套管式换热器的套管罩设于所述回热器，形成腔体，所述腔体包围所述气体管道，用于流通冷却剂流体。
在本技术方案中，冷却器为环形套管式换热器，兼顾换热与屏蔽堆芯径向中子与伽马屏蔽，其包括气体管道，用于冷却第一换热通道出来的热流体，其中，冷却剂腔体内采用水作为冷却液体，便于导出余热。
较佳地，所述环形套管式换热器符合下述条件中的一种或多种；
所述环形套管式换热器的套管直径为10cm-30cm，较佳地为30cm；
所述环形套管式换热器的套管厚度为2-5mm，较佳地为3mm；
所述气体管道的直径为20-30mm，较佳地为25mm；
所述气体管道的管道厚度为2.5mm。
较佳地，所述第一换热通道在所述堆芯的流体出口端设有热流体入口，用于与所述透平的出口连通；所述第一换热通道在所述堆芯的密闭端设有热流体出口；
所述气体管道的入口与所述第一换热通道的热流体出口连通，用于冷却所述第一换热通道出来的热流体；
所述压缩机远离所述堆芯的密闭端的一端设有入口，并与所述气体管道的出口连通；
所述第二换热通道在所述堆芯的密闭端设有冷流体入口；
所述压缩机的出口设于靠近所述堆芯的密闭端的一端，并与所述第二换热通道的所述冷流体入口连通；
所述第二换热通道在所述堆芯的流体出口端设有冷流体出口；
所述第二换热通道的所述冷流体出口与所述堆芯子系统的流体入口端连通。
在本技术方案中，堆芯子系统中的流体从堆芯子系统的流体出口端流入透平，从透平的出口流入第一换热通道的热流体入口后从第一换热通道的热流体出口流入冷却器的气体管道的入口，再从气体管道的出口流入压缩机的入口，从压缩机的出口流入第二换热通道的冷流体入口，最后从第二换热通道的冷流体出口流回堆芯子系统的流体入口端，从而进入堆芯。
较佳地，所述堆芯子系统自轴心向外周依次包括转轴通道、堆芯活性区、反射层和壳体；其中，
所述堆芯活性区包括填充所述堆芯活性区的慢化剂基体，所述慢化剂基体中沿轴心周向设有若干燃料棒和若干冷却剂管道；
所述反射层中设有若干控制鼓。
较佳地，所述反射层与所述壳体之间的空间形成第一腔体，所述壳体的两端面与所述慢化剂基体之间的空间形成第二腔体，所述第一腔体、所述第二腔体和所述冷却剂管道相互贯通；所述壳体上设有所述堆芯子系统的流体入口端和流体出口端。
在本技术方案中，冷流体出口与第一腔体连通，使得第二换热通道与第一腔体连通，第二换热通道流出的冷流体从第一腔体流入，进而流向第二腔体，最后进入冷却剂管道，完成流体循环。
较佳地，所述堆芯子系统符合下述条件的一种或多种；
所述慢化剂基体的材料为石墨；用于慢化中子，以及固定燃料棒与冷却剂管道；
所述转轴通道的直径为5cm-10cm，较佳地为10cm；
所述转轴通道的侧壁厚度为2cm-5cm，较佳地为2cm；
所述转轴通道的侧壁材料为含硼聚乙烯；
所述堆芯活性区的直径为50-80cm，较佳地为60cm；
所述堆芯活性区的长度为40-60cm，较佳地为50cm；
所述燃料棒的直径为10～20mm，较佳地为15mm；
所述燃料棒的燃料为碳化铀燃料，富集度≤20％，较佳地，所述碳化铀燃料的密度为13.6g/cm3；属于燃料采用高密度高热导率的碳化铀燃料；
较佳地，每根所述燃料棒周围呈六边形布置6个冷却剂管道；所述燃料棒中心与所述冷却剂管道中心之间的间距为13-17mm，较佳地为15mm；在本技术方案中，均匀设置的冷却剂管道可以高效冷却；
所述堆芯活性区沿轴心向外周的燃料富集度分为三个区，依次为5～10％、19.75％和5～10％；用于提高中子经济性，同时降低堆芯转轴通道中子通量；
所述冷却剂的通道直径为4～10mm，较佳地为5mm；
所述冷却剂的通道厚度为0.2～0.5mm，较佳地为0.2mm；
所述冷却剂管道的侧壁材料为SiC；
所述冷却剂为氦氙混合气体；较佳地，所述氦氙混合气体中Xe所占比例为8％～30％，混合气体分子量为15～42g/mol；
所述控制鼓的数量为8个；
所述控制鼓的直径为5-7cm，较佳地为5.75cm；
所述控制鼓为圆柱体，所述控制鼓中的中子吸收材料设于所述圆柱体的侧壁，长度为沿所述圆柱体周向设置60°弧度的长度，高度为所述圆柱体的高度，厚度为0.6-1.2cm，较佳地为0.8cm；
在本技术方案中，控制鼓用于堆芯反应性控制以及堆芯起停堆。
所述控制鼓的中子吸收材料为B4C；
在本技术方案中，控制鼓中B4C层绕直径为5.75的圆可自由转动，当反应堆运行时，B4C层转向堆芯外，当紧急停堆时，B4C层转向堆芯活性区，吸收中子，使堆芯反应性降至临界以下。
所述反射层的厚度为15-30cm，较佳地为20cm；
所述反射层的材料为BeO；
所述第一腔体的通道厚度为1.5-3cm，较佳地为2cm；
所述堆芯的巩固率为1～5MW，较佳地为5MW；
所述堆芯的直径与高度为25～50cm。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：堆芯子系统横向设置便于运输，压缩机、堆芯与透平沿所述堆芯的轴向依次排布，形成三位一体的格局，回热器与堆芯的外侧壁套接，冷却器与回热器的外侧壁套接，形成集热电转换与屏蔽功能于一体的反应堆系统，去除屏蔽层的使用，大大减小反应堆系统的体积，使其微型化、小型化和轻量化。进一步地，在同等条件下，相较于传统的布雷顿循环部件分散式分布反应堆系统，其中子及伽马剂量可降低2个数量级，可降低屏蔽材料需求量1个数量级。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的氦氙冷却微型反应堆系统的结构示意图。
图2为本发明较佳实施例的堆芯子系统的径向剖视图。
图3为本发明较佳实施例的堆芯活性区的结构示意图。
图4为本发明较佳实施例的回热器的轴向示意图。
图5为本发明较佳实施例的回热器的径向剖视图。
图6为本发明较佳实施例的冷却器的结构示意图。
附图标记说明：
堆芯1；转轴通道11、堆芯活性区12、燃料棒121、冷却剂管道122；反射层13、控制鼓131；壳体14；第一腔体15；第二腔体16；慢化剂基体17；
转轴2；
透平3；
回热器4；第一换热通道41、第二换热通道42、定距柱43、热流体入口44、热流体出口45、冷流体入口46、冷流体出口47；
冷却器5；气体管道51、气体管道的入口52、气体管道的出口53、冷却液入口54、冷却液出口55；
压缩机6；
发电机7；
水-空气换热器8。
具体实施方式
下面通过较佳实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
本实施例提供一种氦氙冷却微型反应堆系统，氦氙冷却微型反应堆系统包括堆芯子系统和布雷顿循环子系统；
如图1所示，堆芯子系统横向设置，且设有穿设堆芯1轴心的转轴2；
布雷顿循环子系统包括透平3、回热器4、冷却器5以及压缩机6；
其中，透平3设于堆芯1的流体出口端；回热器4和冷却器5与堆芯1同轴套设，回热器4与堆芯1的外侧壁套接，冷却器5与回热器4的外侧壁套接；
压缩机6设于与堆芯1的流体出口端相对的密闭端，
压缩机6、堆芯1和透平3沿堆芯1的轴向依次排布，转轴2串联压缩机6、堆芯1和透平3。
在本实施例中，堆芯子系统横向设置便于运输，压缩机6、堆芯1与透平3沿堆芯1的轴向依次排布，形成三位一体的格局；回热器4和冷却器5与堆芯1同轴套设回热器4与堆芯1的外侧壁套接，冷却器5与回热器4的外侧壁套接，形成集热电转换与屏蔽功能于一体的反应堆系统，去除了屏蔽层的使用，可以大大减小反应堆系统的体积，使其最大程度小型化和轻量化。
优选地，氦氙冷却微型反应堆系统还包括发电机7，压缩机6、堆芯1、透平3与发电机7沿堆芯1的轴向依次排布，转轴2串联压缩机6、堆芯1、透平3和发电机。
优选地，如图4-图5所示，回热器4为螺旋板式换热器，螺旋板式换热器包括第一换热通道41和第二换热通道42，第一换热通道41设于堆芯1的外侧壁，第二换热通道42叠设于第一换热通道41的外侧壁，第一换热通道41和第二换热通道42同时围绕堆芯1形成螺旋通道。
在本实施例中，采用螺旋板式换热器，兼顾换热与屏蔽堆芯径向中子与伽马屏蔽，可以极大程度的缩小反应堆系统的体积；同时，其包括第一换热通道41与第二换热通道42，在缩小体积的同时能够高效实现热量交换。
如图4-图5所示，优选地，第一换热通道41和第二换热通道42符合下述条件中的一种或多种；
第一换热通道41和第二换热通道42的通道内各自独立地设有等距排列的定距柱43；
在本实施例中，设置定距柱43可以增大通道内与流体接触的面积，即增加流体换热面积，提升换热效果。
第一换热通道41和第二换热通道42的通道间距各自独立地为10～20mm；
第一换热通道41和第二换热通道42的围绕卷数各自独立地为4层；
第一换热通道41和第二换热通道42的侧壁厚度各自独立地为3mm；
第一换热通道41和第二换热通道42的材料为GH3535合金。
优选地，定距柱43的直径为10mm，定距柱43间的距离为25mm。
优选地，如图6所示，冷却器5为环形套管式换热器，环形套管式换热器的内部包括气体管道51，气体管道51螺旋环绕回热器4，环形套管式换热器的套管罩设于回热器4，形成腔体，腔体包围气体管道51，用于流通冷却剂流体。
在本实施例中，冷却器5为环形套管式换热器，兼顾换热与屏蔽堆芯径向中子与伽马屏蔽，其包括气体管道51，用于冷却第一换热通道41出来的热流体，其中，冷却剂腔体内采用水作为冷却液体，便于导出余热。
在其他实施例中，冷却剂腔体内可以采用其他液体作为冷却液体。
优选地，环形套管式换热器符合下述条件中的一种或多种；
环形套管式换热器的套管直径为30cm；
环形套管式换热器的套管厚度为3mm；
气体管道的直径为25mm；
气体管道的管道厚度为2.5mm。
优选地，第一换热通道41在堆芯1的流体出口端设有热流体入口44，用于与透平3的出口连通；第一换热通道41在堆芯1的密闭端设有热流体出口45；
气体管道的入口52与第一换热通道41的热流体出口45连通，用于冷却第一换热通道41出来的热流体；
压缩机6远离堆芯1的密闭端的一端设有入口，并与气体管道的出口53连通；
第二换热通道42在堆芯1的密闭端设有冷流体入口46；
压缩机6的出口设于靠近堆芯1的密闭端的一端，并与第二换热通道42的冷流体入口46连通；
第二换热通道42在堆芯1的流体出口端设有冷流体出口47；
第二换热通道42的冷流体出口47与堆芯子系统的流体入口端连通。
在本实施例中，堆芯子系统中的流体从堆芯子系统的流体出口端流入透平3，从透平3的出口流入第一换热通道41的热流体入口44后从第一换热通道41的热流体出口45流入冷却器5的气体管道的入口52，再从气体管道的出口53流入压缩机6的入口，从压缩机6的出口流入第二换热通道42的冷流体入口46，最后从第二换热通道42的冷流体出口47流回堆芯子系统的流体入口端，从而进入堆芯，完成一次流体循环。
优选地，氦氙冷却微型反应堆系统还包括水-空气换热器8，冷却器5在气体管道的出口53的同一端还设有冷却液入口54，冷却器5在气体管道的入口52的同一端还设有冷却液出口55，冷却液入口54与水-空气换热器8的出口连通，冷却液出口55与水-空气换热器8的入口连通。
在本实施例中，通过冷却液在冷却器5与水-空气换热器8的循环导出余热至空气中。
优选地，如图2所示，堆芯子系统自轴心向外周依次包括转轴通道11、堆芯活性区12、反射层13和壳体14；其中，
堆芯活性区12包括填充堆芯活性区12的慢化剂基体17，慢化剂基体17中沿轴心周向设有若干燃料棒121和若干冷却剂管道122；
反射层13中设有若干控制鼓131。
优选地，反射层13与壳体14之间的空间形成第一腔体15，壳体14的两端面与慢化剂基体17之间的空间形成第二腔体16，第一腔体15、第二腔体16和冷却剂管道122相互贯通；壳体14上设有堆芯子系统的流体入口端和流体出口端。
在本实施例中，冷流体出口47与第一腔体15连通，使得第二换热通道42与第一腔体15连通，第二换热通道42流出的冷流体从第一腔体15流入，进而流向第二腔体16，最后进入冷却剂管道122，完成流体循环。
优选地，堆芯子系统符合下述条件的一种或多种；
慢化剂基体17的材料为石墨；
转轴通道11的直径为10cm；
转轴通道11的侧壁厚度为2cm；
转轴通道11的侧壁材料为含硼聚乙烯；
堆芯活性区12的直径为60cm；
堆芯活性区12的长度为50cm；
燃料棒121的直径为15mm；
燃料棒121的燃料为碳化铀燃料，富集度≤20％，碳化铀燃料的密度为13.6g/cm3；
优选地，如图3所示，每根燃料棒121周围呈六边形布置6个冷却剂管道122；燃料棒121中心与冷却剂管道122中心之间的间距为15mm；
在本技术方案中，均匀设置的冷却剂管道122可以高效带出燃料棒121周围的核热。
堆芯活性区12沿轴心向外周的燃料富集度分为三个区，依次为5～10％、19.75％和5～10％；
冷却剂管道122的管道直径为5mm；
冷却剂管道122的管道厚度为0.2mm；
冷却剂管道122的侧壁材料为SiC；
冷却剂为氦氙混合气体；其中，氦氙混合气体中Xe所占比例为8％～30％，混合气体分子量为15～42g/mol；
控制鼓131的数量为8个；
控制鼓131的直径为5.75cm；
控制鼓131为圆柱体，控制鼓131中的中子吸收材料设于圆柱体的侧壁，长度为沿圆柱体周向设置60°弧度的长度，高度为圆柱体的高度，厚度为0.8cm；
在本实施例中，控制鼓131用于堆芯1的反应性控制以及堆芯1起停堆。
控制鼓131的中子吸收材料为B4C；
在本实施例中，控制鼓131中B4C层绕直径为5.75的圆可自由转动，当反应堆运行时，B4C层转向堆芯外，当紧急停堆时，B4C层转向堆芯活性区12，吸收中子，使堆芯反应性降至临界以下。
反射层13的厚度为20cm；
反射层13的材料为BeO；
第一腔体15的通道厚度为2cm；
堆芯1的功率为5MW；
堆芯1的直径与高度为25～50cm，可以满足反应堆系统微型化与小型化的设计需求。
本实施例提供的氦氙冷却微型反应堆，将回热器4与堆芯1的外侧壁套接，冷却器5与回热器4的外侧壁套接，形成集热电转换与屏蔽功能于一体的反应堆系统，去除屏蔽层的使用，大大减小反应堆系统的体积，使其微型化、小型化和轻量化。进一步地，采用中子学分析软件蒙特卡罗MCNP，在同等条件下，相较于传统的布雷顿循环部件分散式分布反应堆系统，其中子及伽马剂量可降低2个数量级，可降低屏蔽材料需求量1个数量级。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种氦氙冷却微型反应堆系统，其特征在于，所述氦氙冷却微型反应堆系统包括堆芯子系统和布雷顿循环子系统；
所述堆芯子系统横向设置，且设有穿设堆芯轴心的转轴；
所述布雷顿循环子系统包括透平、回热器、冷却器以及压缩机；
其中，所述透平设于所述堆芯的流体出口端；所述回热器和所述冷却器与所述堆芯同轴套设，所述回热器与所述堆芯的外侧壁套接，所述冷却器与所述回热器的外侧壁套接；
所述压缩机设于与所述堆芯的流体出口端相对的密闭端，
所述压缩机、所述堆芯和所述透平沿所述堆芯的轴向依次排布，所述转轴串联所述压缩机、所述堆芯和所述透平。
2.如权利要求1所述的氦氙冷却微型反应堆系统，其特征在于，所述回热器为螺旋板式换热器，所述螺旋板式换热器包括第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道设于所述堆芯的外侧壁，所述第二换热通道叠设于所述第一换热通道的外侧壁，所述第一换热通道和所述第二换热通道同时围绕所述堆芯形成螺旋通道；
和/或，所述布雷顿循环子系统还包括电机，在沿所述堆芯的轴向，所述透平还与所述电机通过所述转轴连接。
3.如权利要求2所述的氦氙冷却微型反应堆系统，其特征在于，所述第一换热通道和第二换热通道符合下述条件中的一种或多种；
所述第一换热通道和第二换热通道的通道内各自独立地设有等距排列的定距柱；
所述第一换热通道和第二换热通道的通道间距各自独立地为10～20mm；
所述第一换热通道和第二换热通道的围绕卷数各自独立地为4～10层，较佳地为4层；
所述第一换热通道和第二换热通道的侧壁厚度各自独立地为3mm；
所述第一换热通道和第二换热通道的材料为GH3535合金。
4.如权利要求3所述的氦氙冷却微型反应堆系统，其特征在于，所述定距柱的直径为10mm，定距柱间距离为25mm。
5.如权利要求2所述的氦氙冷却微型反应堆系统，其特征在于，所述冷却器为环形套管式换热器，所述环形套管式换热器的内部包括气体管道，所述气体管道螺旋环绕所述回热器，所述环形套管式换热器的套管罩设于所述回热器，形成腔体，所述腔体包围所述气体管道，用于流通冷却剂流体。
6.如权利要求5所述的氦氙冷却微型反应堆系统，其特征在于，所述环形套管式换热器符合下述条件中的一种或多种；
所述环形套管式换热器的套管直径为10cm-30cm，较佳地为30cm；
所述环形套管式换热器的套管厚度为2-5mm，较佳地为3mm；
所述气体管道的直径为20-30mm，较佳地为25mm；
所述气体管道的管道厚度为2.5mm。
7.如权利要求5-6任一项所述的氦氙冷却微型反应堆系统，其特征在于，所述第一换热通道在所述堆芯的流体出口端设有热流体入口，用于与所述透平的出口连通；所述第一换热通道在所述堆芯的密闭端设有热流体出口；
所述气体管道的入口与所述第一换热通道的热流体出口连通，用于冷却所述第一换热通道出来的热流体；
所述压缩机远离所述堆芯的密闭端的一端设有入口，并与所述气体管道的出口连通；
所述第二换热通道在所述堆芯的密闭端设有冷流体入口；
所述压缩机的出口设于靠近所述堆芯的密闭端的一端，并与所述第二换热通道的所述冷流体入口连通；
所述第二换热通道在所述堆芯的流体出口端设有冷流体出口；
所述第二换热通道的所述冷流体出口与所述堆芯子系统的流体入口端连通。
8.如权利要求2所述的氦氙冷却微型反应堆系统，其特征在于，所述堆芯子系统自轴心向外周依次包括转轴通道、堆芯活性区、反射层和壳体；其中，
所述堆芯活性区包括填充所述堆芯活性区的慢化剂基体，所述慢化剂基体中沿轴心周向设有若干燃料棒和若干冷却剂管道；
所述反射层中设有若干控制鼓。
9.如权利要求8所述的氦氙冷却微型反应堆系统，其特征在于，所述反射层与所述壳体之间的空间形成第一腔体，所述壳体的两端面与所述慢化剂基体之间的空间形成第二腔体，所述第一腔体、所述第二腔体和所述冷却剂管道相互贯通；所述壳体上设有所述堆芯子系统的流体入口端和流体出口端。
10.如权利要求9所述的氦氙冷却微型反应堆系统，所述堆芯子系统符合下述条件的一种或多种；
所述慢化剂基体的材料为石墨；
所述转轴通道的直径为5cm-10cm，较佳地为10cm；
所述转轴通道的侧壁厚度为2cm-5cm，较佳地为2cm；
所述转轴通道的侧壁材料为含硼聚乙烯；
所述堆芯活性区的直径为50-80cm，较佳地为60cm；
所述堆芯活性区的长度为40-60cm，较佳地为50cm；
所述燃料棒的直径为10～20mm，较佳地为15mm；
所述燃料棒的燃料为碳化铀燃料，富集度≤20％，较佳地，所述碳化铀燃料的密度为13.6g/cm3；
较佳地，每根所述燃料棒周围呈六边形布置6个冷却剂管道；所述燃料棒中心与所述冷却剂管道中心之间的间距为13-17mm，较佳地为15mm；
所述堆芯活性区沿轴心向外周的燃料富集度分为三个区，依次为5～10％、19.75％和5～10％；
所述冷却剂管道的管道直径为4～10mm，较佳地为5mm；
所述冷却剂管道的管道厚度为0.2～0.5mm，较佳地为0.2mm；
所述冷却剂管道的侧壁材料为SiC；
所述冷却剂为氦氙混合气体；较佳地，所述氦氙混合气体中Xe所占比例为8％～30％，混合气体分子量为15～42g/mol；
所述控制鼓的数量为8个；
所述控制鼓的直径为5-7cm，较佳地为5.75cm；
所述控制鼓为圆柱体，所述控制鼓中的中子吸收材料设于所述圆柱体的侧壁，长度为沿所述圆柱体周向设置60°弧度的长度，高度为所述圆柱体的高度，厚度为0.6-1.2cm，较佳地为0.8cm；
所述控制鼓的中子吸收材料为B4C；
所述反射层的厚度为15-30cm，较佳地为20cm；
所述反射层的材料为BeO；
所述第一腔体的通道厚度为1.5-3cm，较佳地为2cm；
所述堆芯的巩固率为1～5MW，较佳地为5MW；
所述堆芯的直径与高度为25～50cm。
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