CN115101221A - 一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯 - Google Patents

一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯 Download PDF

Info

Publication number
CN115101221A
CN115101221A CN202210937620.2A CN202210937620A CN115101221A CN 115101221 A CN115101221 A CN 115101221A CN 202210937620 A CN202210937620 A CN 202210937620A CN 115101221 A CN115101221 A CN 115101221A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
reactor core
assembly
area
beryllium oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210937620.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115101221B (zh
Inventor
吴宏春
雷铠灰
郑友琦
曹良志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202210937620.2A priority Critical patent/CN115101221B/zh
Publication of CN115101221A publication Critical patent/CN115101221A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115101221B publication Critical patent/CN115101221B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/04—Thermal reactors ; Epithermal reactors
    • G21C1/06—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
    • G21C1/08—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated moderator being highly pressurised, e.g. boiling water reactor, integral super-heat reactor, pressurised water reactor
    • G21C1/10—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated moderator being highly pressurised, e.g. boiling water reactor, integral super-heat reactor, pressurised water reactor moderator and coolant being different or separated
    • G21C1/12—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated moderator being highly pressurised, e.g. boiling water reactor, integral super-heat reactor, pressurised water reactor moderator and coolant being different or separated moderator being solid, e.g. Magnox reactor or gas-graphite reactor
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00—Reactor types
    • G21C1/32—Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/42—Selection of substances for use as reactor fuel
    • G21C3/58—Solid reactor fuel Pellets made of fissile material
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C5/00—Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator
    • G21C5/12—Moderator or core structure; Selection of materials for use as moderator characterised by composition, e.g. the moderator containing additional substances which ensure improved heat resistance of the moderator
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
    • G21C9/02—Means for effecting very rapid reduction of the reactivity factor under fault conditions, e.g. reactor fuse; Control elements having arrangements activated in an emergency
    • G21C9/027—Means for effecting very rapid reduction of the reactivity factor under fault conditions, e.g. reactor fuse; Control elements having arrangements activated in an emergency by fast movement of a solid, e.g. pebbles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯，堆芯由燃料区、控制转鼓、紧急停堆安全装置、径向反射层和轴向反射层组成；燃料区由氧化铍基体燃料组件和氢化钇基体燃料组件按正六边形栅阵分圈分区紧密排列而成，其内部不同尺寸的流道和柱状燃料区根据堆芯寿期和换热要求呈交错分区式布置，柱状燃料区均采用基于碳化铀的事故容错型球状TRISO颗粒燃料；控制转鼓由弧状吸收体和控制转鼓基体组成，布置于径向反射层中并紧挨燃料区最外层组件；紧急停堆安全装置由紧急停堆板和停堆板滑槽组成并嵌于堆芯燃料区与径向反射层连接处；本发明提出的堆芯设计方案具有结构紧凑、安全性高、便于运输的特点，可用于大功率武器、偏远基地、灾区救援等多场景供电。

Description

一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯
技术领域
本发明属于核反应堆工程技术领域，具体涉及一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯。
背景技术
移动式气冷微型动力反应堆通常指采用纯氦、氦氙混合气体或者超临界二氧化碳作为冷却剂工质且输出电功率小于10MW的可移动式动力反应堆，可应用于偏远基地、大功率武器以及灾区救援供电等多个场景。气冷式微型动力反应堆一般基于布雷顿循环使用气体冷却剂工质将热量从堆芯带出并推动涡轮机转动以进行发电。其热效率虽然高，但是正常运行温度也非常高。考虑到气体换热性能有限，其设计一般采用较大的换热面积和选取耐温性能优异的慢化剂材料如石墨等。然而石墨对中子的慢化能力较差且疏松多孔，往往导致堆芯体积过大且有少量放射性物质进入到冷却剂工质中，从而影响到反应堆的机动性和安全性。
当前，国际上设计的移动式气冷微型动力反应堆的典型代表是美国马里兰大学设计的基于石墨慢化剂的“Holos”反应堆方案，此方案的堆芯体积仅在单套停堆***设计下已达6.9m3。而且在反应堆设计中一般需要两套独立运行的停堆***来保证反应堆安全，额外增加的***空间无疑给反应堆机动性带来更大的挑战。此外，为展平堆芯功率分布以降低功率峰因子，当前反应堆设计常采用不同富集度的燃料，这又给核燃料的制造工艺增加了负担。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯，其热功率为3MW，可在不换料的情况下连续满功率运行6年。此堆芯具有体积小，机动性强，安全性好，核燃料制造难度相对较低的特点。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯，堆芯由内向外依次由燃料区、控制转鼓、紧急停堆安全装置、径向反射层7和轴向反射层8组成；所述燃料区设置在堆芯中央处并且由氧化铍基体燃料组件1和氢化钇基体燃料组件2两种组件以正六边形栅阵紧密排列而成，燃料区内圈布置氧化铍基体燃料组件1，外圈布置氢化钇基体燃料组件2；所述控制转鼓由弧状吸收体3和控制转鼓基体4组成，弧状吸收体3紧密贴在控制转鼓基体4上，整个控制转鼓布置在径向反射层7中并且紧挨燃料区最外层；所述紧急停堆安全装置由紧急停堆板5和停堆板滑槽6组成，停堆板滑槽6设置在燃料区和径向反射层7连接处，轴向贯穿径向反射层7和轴向反射层8，紧急停堆板5设置在停堆板滑槽6内且当堆芯发生安全事故时可沿停堆板滑槽6径向***燃料区使反应堆紧急停堆；所述径向反射层7紧挨燃料区径向最外层，所述轴向反射层8紧密连接在燃料区轴向两端。
所述氧化铍基体燃料组件1和氢化钇基体燃料组件2均呈正六边形，包括组件包壳15以及分布在组件包壳15内的慢化剂基体16，组件包壳15内部由内至外依次设置有1个中心柱状燃料区10、6个组件内流道11和6个边缘柱状燃料区12，组件包壳15外周圈相间隔设置6个边心流道13和6个边角流道14；所述氧化铍基体燃料组件1的慢化剂基体16采用氧化铍材料，所述氢化钇基体燃料组件2的慢化剂基体16采用氢化钇材料；所述组件包壳15材料为Mo-14Re合金。
所述中心柱状燃料区10和边缘柱状燃料区12由随机均匀弥散在石墨基体23且富集度为19.75％的球状TRISO颗粒燃料组成；所述球状TRISO颗粒燃料由内至外依次为碳化铀燃料颗粒内核18、疏松热解碳层19、内致密热解碳层20、碳化硅层21和外致密热解碳层22，其中碳化铀燃料颗粒内核18半径为0.275mm，疏松热解碳层19厚度为0.07mm，内致密热解碳层20厚度为0.04mm，碳化硅层21厚度为0.035mm，外致密热解碳层22厚度为0.04mm。
所述中心柱状燃料区10半径为0.9cm，组件内流道11半径为0.45cm，边缘柱状燃料区12半径为0.7cm，边心流道13半径为0.6cm，边角流道14半径为0.35cm，组件包壳15厚度为0.5mm；所述氧化铍基体燃料组件1和氢化钇基体燃料组件2的对边距均为6cm，高度均为1.2m。
所述燃料区中氧化铍基体燃料组件1个数为37个，氢化钇基体燃料组件2个数为72个；所述燃料区中氧化铍基体燃料组件1和氢化钇基体燃料组件2在径向方向由内至外总共布置7圈，前3圈及第5圈为氧化铍基体燃料组件1，第4、第6和第7圈为氢化钇基体燃料组件2。
所述控制转鼓基体4采用氧化铍材料且外径为9cm，弧状吸收体3材料采用硼-10富集度为92％的碳化硼且其厚度为2cm。
所述紧急停堆板5材料采用硼-10富集度为92％的碳化硼，整体形状呈长方体，其紧挨停堆板滑槽6的两侧表面布置有等距排列的半圆形的减阻流道17供冷却剂通过，以减小冷却剂轴向流动时对紧急停堆板5轴向侧面的冲击；当紧急停堆板5未***燃料区时，停堆板滑槽6可供冷却剂轴向流动使用；所述紧急停堆板5和停堆板滑槽6在轴向上贯穿整个堆芯。
所述径向反射层7和轴向反射层8材料均为氧化铍材料；所述轴向反射层8紧密连接布置在燃料区轴向两端，内部设置有反射层内冷却剂流道9供冷却剂沿轴向通过且反射层内冷却剂流道9与氧化铍基体燃料组件1和氢化钇基体燃料组件2的流道一一对应。
所述整个堆芯的几何形状为正六棱柱，高度为1.7m，对边距为1.373m。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明将紧急停堆安全装置中的紧急停堆板和停堆板滑槽直接布置在堆芯燃料区最外层与径向反射层连接处，这种嵌入式的一体设计既保证堆芯拥有包括控制转鼓在内的两套独立运作的停堆***，同时又减小了紧急停堆安全装置引入带来所占用的空间。此外，停堆板滑槽还能供冷却剂轴向流动使用，可有效增加堆芯换热面积，提升换热能力，从而有效减缓材料的耐温性问题。
2、本发明堆芯燃料区组件使用燃料富集度相同但慢化剂基体分别为氧化铍和氢化钇的两种形式的燃料组件，并且根据其慢化剂基体材料的耐温性能和慢化性能的差异在燃料区分圈分区布置，既展平了堆芯功率分布，减小了堆芯功率峰因子，又降低了燃料富集度不同带来的核燃料制造难度。此外，氢化钇材料优异的慢化性能以及高温失氢引入负反应性的特性既降低了燃料富集度的要求，减小了堆芯体积，又增强了堆芯的固有安全性。
3、本发明在氧化铍基体燃料组件和氢化钇基体燃料组件中的中心柱状燃料区和边缘柱状燃料区均使用了以碳化铀为燃料内核的球状TRISO颗粒燃料，此燃料属于事故容错燃料，能从燃料本身保证堆芯的安全性，其中碳化铀的高铀密度既保证了堆芯的寿期要求，同时又减小了堆芯的体积，增强了堆芯的机动性。
4、本发明在燃料组件的不同位置处采用不同尺寸的柱状燃料区和流道设计，在满足堆芯寿期要求的前提下能极大地增加换热面积，从而提升堆芯的换热能力。此外，燃料组件从TRISO颗粒燃料到冷却剂流道，中间设有石墨基体、组件包壳、慢化剂基体等多层材料结构，可有效地减缓放射性物质迁移到冷却剂中，从而降低放射性物质外泄风险。
附图说明
图1是一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯径向示意图。
图2是图1沿A-A处横截面示意图。
图3是堆芯燃料组件单组件示意图。
图4是弥散于石墨基体的球状TRISO颗粒燃料结构示意图。
图5是紧急停堆安全装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明结构进行详细说明。
如图1所示，一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯，堆芯在径向上由内向外依次由燃料区、控制转鼓、紧急停堆安全装置、径向反射层7组成，整个堆芯的几何形状为正六棱柱，对边距为1.373m。堆芯中央处为燃料区，燃料区由氧化铍基体燃料组件1和氢化钇基体燃料组件2两种组件以正六边形栅阵紧密排列而成，其中氧化铍基体燃料组件1个数为37个，氢化钇基体燃料组件2个数为72个。为展平堆芯功率分布，减小堆芯功率峰因子，燃料区中氧化铍基体燃料组件1和氢化钇基体燃料组件2在径向方向由内至外总共布置7圈，前3圈及第5圈为氧化铍基体燃料组件1，第4、第6和第7圈为氢化钇基体燃料组件2。
如图1所示，为保证反应堆正常运行时反应性控制及紧急事故下堆芯的安全，反应堆堆芯设置有两套以不同工作原理独立运行的停堆***，即控制转鼓和紧急停堆安全装置。在正常运行工况下，反应堆堆芯的反应性控制及正常停堆由控制转鼓完成，而在事故工况下，反应堆紧急停堆则由紧急停堆安全装置完成。对于控制转鼓，控制转鼓由弧状吸收体3和控制转鼓基体4组成，弧状吸收体3紧密贴在控制转鼓基体4上。为满足反应堆正常控制需要及安全分析准则，整个控制转鼓布置在径向反射层7中并且紧挨燃料区最外层，其中，控制转鼓基体4采用氧化铍材料且外径为9cm，弧状吸收体3材料优选为硼-10富集度为92％的碳化硼且其厚度为2cm。对于紧急停堆装置，为尽量减小紧急停堆安全装置占用空间，紧急停堆安全装置采用嵌入式一体设计，其布置在燃料区和径向反射层7连接处并由紧急停堆板5和停堆板滑槽6组成，紧急停堆板5设置在停堆板滑槽6内。当堆芯发生安全事故时可沿停堆板滑槽6径向***燃料区使反应堆紧急停堆。
如图1和图2所示，径向反射层7紧挨堆芯燃料区径向最外层，轴向反射层8紧密连接在燃料区轴向两端，堆芯的紧急停堆安全装置轴向贯穿径向反射层7和轴向反射层8。为减小中子泄漏提高反应堆堆芯中子经济性，径向反射层7和轴向反射层8材料均优选为氧化铍材料且径向反射层7的厚度为34cm，轴向反射层8的厚度为25cm。其中，轴向反射层8内部设置有反射层内冷却剂流道9供冷却剂沿轴向通过且反射层内冷却剂流道9与氧化铍基体燃料组件1和氢化钇基体燃料组件2的流道一一对应。整个堆芯轴向高度为1.7m。
如图1和图3所示，为保证堆芯结构的紧凑性，氧化铍基体燃料组件1和氢化钇基体燃料组件2均采用正六边形设计，其对边距均为6cm，高度均为1.2m。为了同时满足堆芯寿期要求以及堆芯换热要求，这两种组件在不同位置处均采用不同尺寸的柱状燃料区和流道设计，氧化铍基体燃料组件1和氢化钇基体燃料组件2均包括组件包壳15以及分布在组件包壳15内的慢化剂基体16，组件包壳15内部由内至外依次设置有1个中心柱状燃料区10、6个组件内流道11和6个边缘柱状燃料区12，组件包壳15外周圈相间隔设置6个边心流道13和6个边角流道14，其中组件的中心柱状燃料区10半径为0.9cm，组件内流道11半径为0.45cm，边缘柱状燃料区12半径为0.7cm，边心流道13半径为0.6cm，边角流道14半径为0.35cm，组件包壳15厚度为0.5mm。在氧化铍基体燃料组件1中，慢化剂基体16采用氧化铍材料，而在氢化钇基体燃料组件2中，慢化剂基体16则采用氢化钇材料。对于组件包壳15，其材料优选为抗辐照和力学性能较好的Mo-14Re合金。
如图3和图4所示，氧化铍基体燃料组件1和氢化钇基体燃料组件2的中心柱状燃料区10和边缘柱状燃料区12均采用随机均匀弥散在石墨基体23且富集度为19.75％的球状TRISO颗粒燃料，此属于事故容错燃料，能从燃料本身保证堆芯的安全性，而且利用球状TRISO颗粒燃料的多层结构和组件的组件包壳15以及慢化剂基体16可形成多道屏障，进而有效减缓放射性物质迁移到冷却剂中，降低放射性物质外泄风险。为满足堆芯的寿期要求和尽量减小堆芯体积，球状TRISO颗粒燃料的燃料内核选用高铀密度的碳化铀材料。整个球状TRISO颗粒燃料由内至外依次为碳化铀燃料颗粒内核18、疏松热解碳层19、内致密热解碳层20、碳化硅层21和外致密热解碳层22，其中碳化铀燃料颗粒内核18半径为0.275mm，疏松热解碳层19厚度为0.07mm，内致密热解碳层20厚度为0.04mm，碳化硅层21厚度为0.035mm，外致密热解碳层22厚度为0.04mm。
如图1和图5所示，为满足事故情况下反应堆紧急停堆需要，紧急停堆板5材料优选为硼-10富集度为92％的碳化硼，整体形状呈长方体，厚度为3.46cm，高度为1.7m，长度为26cm，其紧挨停堆板滑槽6的两侧表面布置有以距离为3.33cm等距排列的半径为0.7cm的半圆形减阻流道17供冷却剂通过，以减小冷却剂轴向流动时对紧急停堆板5轴向侧面的冲击。此外，在正常运行工况下，即紧急停堆板5未***燃料区时，停堆板滑槽6可供冷却剂轴向流动使用以增加堆芯换热面积，提升换热能力，从而有效减缓材料的耐温性问题。

Claims (9)

1.一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯，其特征在于：堆芯由内向外依次由燃料区、控制转鼓、紧急停堆安全装置、径向反射层(7)和轴向反射层(8)组成；所述燃料区设置在堆芯中央处并且由氧化铍基体燃料组件(1)和氢化钇基体燃料组件(2)两种组件以正六边形栅阵紧密排列而成，燃料区内圈布置氧化铍基体燃料组件(1)，外圈布置氢化钇基体燃料组件(2)；所述控制转鼓由弧状吸收体(3)和控制转鼓基体(4)组成，弧状吸收体(3)紧密贴在控制转鼓基体(4)上，整个控制转鼓布置在径向反射层(7)中并且紧挨燃料区最外层；所述紧急停堆安全装置由紧急停堆板(5)和停堆板滑槽(6)组成，停堆板滑槽(6)设置在燃料区和径向反射层(7)连接处，轴向贯穿径向反射层(7)和轴向反射层(8)，紧急停堆板(5)设置在停堆板滑槽(6)内且当堆芯发生安全事故时可沿停堆板滑槽(6)径向***燃料区使反应堆紧急停堆；所述径向反射层(7)紧挨燃料区径向最外层，所述轴向反射层(8)紧密连接在燃料区轴向两端。
2.根据权利要求1所述的一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯，其特征在于：所述氧化铍基体燃料组件(1)和氢化钇基体燃料组件(2)均呈正六边形，包括组件包壳(15)以及分布在组件包壳(15)内的慢化剂基体(16)，组件包壳(15)内部由内至外依次设置有1个中心柱状燃料区(10)、6个组件内流道(11)和6个边缘柱状燃料区(12)，组件包壳(15)外周圈相间隔设置6个边心流道(13)和6个边角流道(14)；所述氧化铍基体燃料组件(1)的慢化剂基体(16)采用氧化铍材料，所述氢化钇基体燃料组件(2)的慢化剂基体(16)采用氢化钇材料；所述组件包壳(15)材料为Mo-14Re合金。
3.根据权利要求2所述的一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯，其特征在于：所述中心柱状燃料区(10)和边缘柱状燃料区(12)由随机均匀弥散在石墨基体(23)且富集度为19.75％的球状TRISO颗粒燃料组成；所述球状TRISO颗粒燃料由内至外依次为碳化铀燃料颗粒内核(18)、疏松热解碳层(19)、内致密热解碳层(20)、碳化硅层(21)和外致密热解碳层(22)，其中碳化铀燃料颗粒内核(18)半径为0.275mm，疏松热解碳层(19)厚度为0.07mm，内致密热解碳层(20)厚度为0.04mm，碳化硅层(21)厚度为0.035mm，外致密热解碳层(22)厚度为0.04mm。
4.根据权利要求2所述的一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯，其特征在于：所述中心柱状燃料区(10)半径为0.9cm，组件内流道(11)半径为0.45cm，边缘柱状燃料区(12)半径为0.7cm，边心流道(13)半径为0.6cm，边角流道(14)半径为0.35cm，组件包壳(15)厚度为0.5mm；所述氧化铍基体燃料组件(1)和氢化钇基体燃料组件(2)的对边距均为6cm，高度均为1.2m。
5.根据权利要求2所述的一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯，其特征在于：所述燃料区中氧化铍基体燃料组件(1)个数为37个，氢化钇基体燃料组件(2)个数为72个；所述燃料区中氧化铍基体燃料组件(1)和氢化钇基体燃料组件(2)在径向方向由内至外总共布置7圈，前3圈及第5圈为氧化铍基体燃料组件(1)，第4、第6和第7圈为氢化钇基体燃料组件(2)。
6.根据权利要求1所述的一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯，其特征在于：所述控制转鼓基体(4)采用氧化铍材料且外径为9cm，弧状吸收体(3)材料采用硼-10富集度为92％的碳化硼且其厚度为2cm。
7.据权利要求1所述的一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯，其特征在于：所述紧急停堆板(5)材料采用硼-10富集度为92％的碳化硼，整体形状呈长方体，其紧挨停堆板滑槽(6)的两侧表面布置有等距排列的半圆形的减阻流道(17)供冷却剂通过，以减小冷却剂轴向流动时对紧急停堆板(5)轴向侧面的冲击；当紧急停堆板(5)未***燃料区时，停堆板滑槽(6)可供冷却剂轴向流动使用；所述紧急停堆板(5)和停堆板滑槽(6)在轴向上贯穿整个堆芯。
8.根据权利要求1所述的一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯，其特征在于：所述径向反射层(7)和轴向反射层(8)材料均为氧化铍材料；所述轴向反射层(8)紧密连接布置在燃料区轴向两端，内部设置有反射层内冷却剂流道(9)供冷却剂沿轴向通过且反射层内冷却剂流道(9)与氧化铍基体燃料组件(1)和氢化钇基体燃料组件(2)的流道一一对应。
9.根据权利要求1所述的一种一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯，其特征在于：所述整个堆芯的几何形状为正六棱柱，高度为1.7m，对边距为1.373m。
CN202210937620.2A 2022-08-05 2022-08-05 一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯 Active CN115101221B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210937620.2A CN115101221B (zh) 2022-08-05 2022-08-05 一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210937620.2A CN115101221B (zh) 2022-08-05 2022-08-05 一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115101221A true CN115101221A (zh) 2022-09-23
CN115101221B CN115101221B (zh) 2023-05-02

Family

ID=83300238

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210937620.2A Active CN115101221B (zh) 2022-08-05 2022-08-05 一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115101221B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024140096A1 (zh) * 2022-12-30 2024-07-04 中广核研究院有限公司 全固态全静态微型反应堆

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3149043A (en) * 1962-12-26 1964-09-15 Goldstein Lester Nuclear reactor
FR1472116A (fr) * 1965-02-08 1967-03-10 Atomic Energy Authority Uk Réacteurs nucléaires à ralentisseur liquide
DE1589802B1 (de) * 1963-02-18 1971-04-22 Gulf Atomic Inc Leisternkernreaktor mit negativem Temperaturkoeffizienten der Reaktivitaet
FR2953319A1 (fr) * 2009-12-02 2011-06-03 Commissariat Energie Atomique Dispositif et procede d'assistance au chargement et dechargement du coeur d'un reacteur nucleaire a caloporteur sodium et reacteur nucleaire a caloporteur sodium comprenant un tel dispositif
CN110232979A (zh) * 2019-06-13 2019-09-13 西安交通大学 一种开放栅格式气冷空间核反应堆堆芯
CN110827998A (zh) * 2019-11-21 2020-02-21 中国核动力研究设计院 一种氧化铍慢化金属冷却反应堆小型化设计方法及反应堆
CN110853777A (zh) * 2019-11-07 2020-02-28 西安交通大学 一种增强气冷快堆温度负反馈的燃料组件结构及堆芯结构
CN112410600A (zh) * 2020-10-30 2021-02-26 北京科技大学 铀-氢化锆和铀-氢化钇燃料芯块的闪速烧结制备方法
CN113270205A (zh) * 2021-03-29 2021-08-17 中国核电工程有限公司 一种模块化压力管式气冷微堆堆芯
CN114068043A (zh) * 2021-10-09 2022-02-18 中广核研究院有限公司 颗粒密实燃料元件

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3149043A (en) * 1962-12-26 1964-09-15 Goldstein Lester Nuclear reactor
DE1589802B1 (de) * 1963-02-18 1971-04-22 Gulf Atomic Inc Leisternkernreaktor mit negativem Temperaturkoeffizienten der Reaktivitaet
FR1472116A (fr) * 1965-02-08 1967-03-10 Atomic Energy Authority Uk Réacteurs nucléaires à ralentisseur liquide
FR2953319A1 (fr) * 2009-12-02 2011-06-03 Commissariat Energie Atomique Dispositif et procede d'assistance au chargement et dechargement du coeur d'un reacteur nucleaire a caloporteur sodium et reacteur nucleaire a caloporteur sodium comprenant un tel dispositif
CN110232979A (zh) * 2019-06-13 2019-09-13 西安交通大学 一种开放栅格式气冷空间核反应堆堆芯
CN110853777A (zh) * 2019-11-07 2020-02-28 西安交通大学 一种增强气冷快堆温度负反馈的燃料组件结构及堆芯结构
CN110827998A (zh) * 2019-11-21 2020-02-21 中国核动力研究设计院 一种氧化铍慢化金属冷却反应堆小型化设计方法及反应堆
CN112410600A (zh) * 2020-10-30 2021-02-26 北京科技大学 铀-氢化锆和铀-氢化钇燃料芯块的闪速烧结制备方法
CN113270205A (zh) * 2021-03-29 2021-08-17 中国核电工程有限公司 一种模块化压力管式气冷微堆堆芯
CN114068043A (zh) * 2021-10-09 2022-02-18 中广核研究院有限公司 颗粒密实燃料元件

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘利民;张大林;郑美银;秋穗正;苏光辉;田文喜;: "固态钍基熔盐堆堆芯物理参数计算" *
杨谢;佘顶;石磊;: "棱柱式高温气冷空间核反应堆初步方案设计与中子物理分析", 原子能科学技术 *
王立鹏;江新标;赵柱民;张信一;陈立新;: "热管式锂冷空间快堆中子学计算分析" *
秦雪;李满仓;廖鸿宽;于颖锐;秦冬;蒋朱敏;王帅;蔡云;郭锐;: "基于FCM燃料的商业压水堆中子学分析", 核技术 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024140096A1 (zh) * 2022-12-30 2024-07-04 中广核研究院有限公司 全固态全静态微型反应堆

Also Published As

Publication number Publication date
CN115101221B (zh) 2023-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230112687A1 (en) Integrated in-vessel neutron shield
CN113270208B (zh) 一种模块化横置棱柱式气冷微堆堆芯***
CN113270210B (zh) 一种低铀装量的轻量化热管堆堆芯结构
CN115101221B (zh) 一体化移动式气冷微型动力反应堆堆芯
CN110867262B (zh) 基于提高燃料利用率的液态金属冷却反应堆及管理方法
CN110853774B (zh) 一种氢化锆慢化金属冷却反应堆小型化设计方法及反应堆
CN110491533B (zh) 一种双层冷却堆芯发电***
CN113270206B (zh) 冷却剂通道密集排布的小型棱柱式环形气冷微堆堆芯***
WO2022206072A1 (zh) 一种气冷微堆堆芯及气冷微堆
CN114121308A (zh) 一种具有超高通量的铅铋冷却快中子研究堆堆芯结构
CN112331369B (zh) 一种海洋静默式热管反应堆动力***
CN116110619A (zh) 气冷微堆燃料组件及气冷微堆堆芯***
CN114496314B (zh) 一种快中子热中子同心圆式分区的超高通量反应堆堆芯
CN115938613A (zh) 可运输的气冷微堆堆芯***
CN113205892B (zh) 一种棱柱式气冷微堆的堆芯***
Ohashi et al. Modular high temperature reactor (Modular HTR) contributing the global environment protection
CN115171924A (zh) 铅铋冷却固体反应堆堆芯***
CN114822881A (zh) 一种分区布置的石墨基弥散燃料热管堆堆芯结构
CN112366010A (zh) 一种fcm燃料应用于百万千瓦压水堆的首循环装载方法
CN112216408A (zh) 燃料元件、高温气冷堆、高温气冷反应堆***
CN114496313B (zh) 一种快中子热中子扇形分区的超高通量反应堆堆芯
CN217214160U (zh) 一种分区布置的石墨基弥散燃料热管堆堆芯结构
US20240079153A1 (en) Thermal bridge
CN116612908A (zh) 一种具有固有安全性的铅铋冷却反应堆堆芯结构
CN213815564U (zh) 燃料元件、高温气冷堆、高温气冷反应堆***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant