CN116615789A - 熔盐反应堆及其被动燃料注入方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了熔盐反应堆及其被动燃料注入方法。为此，提供熔盐反应堆，所述反应堆包括活性堆芯部和覆盖部，所述活性堆芯部被设置为与具有液态金属相的所述覆盖部的上部限定液‑液界面，裂变燃料通过液‑液界面从下部的覆盖部被动地供应到上部的活性堆芯部，并且增殖性燃料从上部的活性堆芯部被动地供应到下部的覆盖部，以及使用其的被动燃料注入方法。根据本发明，可以在不执行熔盐在线再处理过程的情况下以提高的效率和稳定性长时间操作熔盐反应堆，并且可以具有能够应用于具有各种结构的熔盐反应堆的优点。

Description

熔盐反应堆及其被动燃料注入方法
技术领域
本公开涉及熔盐反应堆及其被动燃料注入方法。
背景技术
核反应堆是一种通过受控核反应产生一定能量的装置，并且已经朝着加强安全和经济的方向发展了三代。最近，更安全、更可持续的所谓***反应堆的研究和开发正在积极进行，其中一个反应堆是熔盐反应堆(molten salt reactor,MSR)，受到了广泛关注。MSR指的是将盐代替燃料在高温下溶解到在熔盐中，使用盐代替燃料作为核燃料和冷却剂的核反应堆。MSR通常使用氟(F)盐或氯(Cl)盐作为溶剂，并且主要使用具有较强耐腐蚀性的合金材料，如Hastelloy-N，作为结构材料。由于熔盐反应堆在接近大气压的条件下运行，并使用熔融的堆芯，所谓严重事故的可能性很低，可以排除，而且无论如何也不会产生氢气，因此不存在发生氢气***的危险。此外，MSR具有紧急情况下宽松的残余衰变热去除和源于热膨胀的强烈负反馈效应的优点，有助于实现卓越的固有安全特征。
最著名的MSR先例研究是20世纪60年代在美国橡树岭国家实验室(ORNL)进行的熔盐研究实验(MSRE)，这是一个利用钍基燃料循环的热中子谱MSR。MSRE利用实时在线燃料后处理的概念来保持运行期间的临界状态，这是一项在核增殖阻力方面非常敏感的技术，使得商业部署不可行。此外，由于用于确保热中子频谱的石墨慢化剂的更换周期短至约5年，这还会造成与更换成本和石墨放射性废物有关的限制。因此，在排除慢化剂(moderator)的情况下，具有高转换率(CR)的快速光谱的熔盐快速反应堆(molten salt fast reactor,MSFR)的研究正在积极开展慢化剂。
在快速光谱MSFR的情况下，为了最大限度地提高燃料转换成本，使用了作为增殖性燃料(可转换燃料)如U-238的覆盖，图1是简单说明了MSFR的结构的概念视图，其中该覆盖沿径向安装。反应堆容器整体上为简化的圆柱形，并由位于充满液体燃料的活性堆芯外部的反射器包围，以提高中子经济性。与活性堆芯连接的热交换器位于反射器外侧，熔盐燃料在活性堆芯和热交换器之间循环。在MSFR使用图1所示的覆盖部的情况下，有必要在线分离该覆盖中增殖的裂变核燃料，将裂变核燃料注入熔盐燃料***的活性堆芯。然而，由于相应的在线燃料后处理过程在核增殖阻力方面是一项非常敏感的技术，MSFR很难实现商业化，而且由于后处理过程造成的***复杂性的恶化，伴随着经济性退化受到限制，使得其难以作为下一代核反应堆获得足够的竞争力。因此，为了开发具有高竞争力的MSFR，需要一种新的方法，即以极其简单和100％可靠的被动方式将生长在覆盖中的燃料注入活性堆芯，而无需在线再处理。
例如，韩国专利公开号10-2014-0123089公开了与集成熔盐反应堆(具体地，是核电站)相关的技术。该核电站包括：产生热量的熔盐反应堆(MSR)；热交换器***；设置在容器外部的辐射检测器；设置在容器外部的关闭机构；以及最终使用***。这里，MSR包括容器、设置在容器中的石墨慢化剂堆芯、以及至少在容器中循环的熔盐，熔盐将MSR产生的热量传递到热交换器***，石墨慢化剂堆芯限定了一个或多个通孔，热交换器***接收MSR产生的热量并将接收的热量提供给最终使用***，所述热交换器***包括与所述石墨慢化剂堆芯中的所述一个或多个通孔流体连通的多个热交换器，每个热交换器与各自的辐射检测器相关联，所述辐射检测器被布置成分别检测在所述热换热器中循环的冷却剂盐中存在的放射性；并且当关闭机构通过热交换器中的辐射检测器检测到超过阈值的放射性时，辐射检测器被布置成阻止在热交换器中循环的冷却剂盐的循环。然而，核电站的局限性在于必须进行在线熔盐再处理过程，并且必须更换石墨慢化剂，例如每5年更换一次。
因此，本发明的发明人研究了在熔盐反应中不需要进行在线熔盐再处理过程的情况下能够高效且长期稳定运行的熔盐反应堆，以及在熔盐反应堆中使用的被动燃料注入方法来完成本发明。
发明内容
本发明的实施方案旨在提供熔盐反应堆及其被动燃料注入方法。
根据本发明的一个方面，提供熔盐反应堆，包括活性堆芯部和覆盖部，其中，所述活性堆芯部被设置为与具有液态金属相的所述覆盖部的上部限定液-液界面，并且裂变燃料(fissile fuel)通过液-液界面从下部的覆盖部被动地供应到上部的活性堆芯部，并且增殖性燃料(fertile fuel)从上部的活性堆芯部被动地供应到下部的覆盖部。
此时在下部的覆盖部的内部经过自然循环产生的裂变燃料可能会移动到液-液界面。
根据本发明的另一方面，提供被动燃料注入方法，包括：由于在熔盐反应堆的活性堆芯部中发生的核裂变而产生中子；允许产生的中子通过液-液界面移动到覆盖部；将移动到覆盖部的中子吸收到增殖性燃料中，以在覆盖部的内部产生裂变燃料；允许产生的裂变燃料在所述覆盖部的内部经过自然循环移动到所述液-液界面；允许由于所述自然循环移动到所述液-液界面的所述裂变燃料通过所述液-液界面移动到所述活性堆芯部；以及通过所述液-液界面将所述增殖性燃料从所述活性堆芯部供应到所述覆盖部。
有益效果
根据本发明，可以在不执行熔盐在线再处理过程的情况下能够高效且长时间稳定性地运行熔盐反应堆，并且可以应用于具有各种结构的熔盐反应堆。
附图简要说明
图1是快速熔盐反应堆的概念图，其中使用了一般的覆盖层概念；
图2示出根据本发明实施方案的熔盐反应堆的概念图；
图3示出根据本发明的方法在液-液界面处钚和铀被取代的反应的示意图；
图4是示出根据本发明使用熔盐反应堆和燃料注入方法时反应堆反应性的变化的比较图；
图5是示出将本发明的结构应用于稳定盐反应堆(SSR)的示例的概念图；
图6是示出铀和铁的混合物的相图；
图7是示出钚和铁的混合物的相图；
图8是示出KCl和UCl3的混合物的相图；
图9是示出NaCl和UCl3的混合物的相图；
图10是示出用于进行根据本发明的熔盐反应堆中的钚和铀的替代比确认反应性的实验的反应堆的规格的概念图；
图11是示出根据本发明另一实施方案的熔盐反应堆的概念图；
图12是示出根据本发明另一实施方案的熔盐反应堆的概念图。
具体实施方式
本发明提供熔盐反应堆。
本发明中使用的“覆盖”和“覆盖部”包括一种配置，该配置在包含例如U-238作为增殖性燃料的同时，从活性堆芯部接收中子，并通过覆盖部内部的自然循环向活性堆芯提供U-238，还包括一种配置，在从一开始就包含例如Pu-239作为增殖性燃料的同时，用活性堆芯中的铀替换Pu-239，向活性堆芯供应Pu-239。
更具体地，本发明提供了熔盐反应堆，包括活性堆芯部和覆盖部。在熔盐反应堆中，活性堆芯部被设置为与具有液态金属相的所述覆盖部的上部限定液-液界面，裂变燃料通过液-液界面从下部的覆盖部被动地供应到上部的活性堆芯部，并且增殖性燃料从上部的活性堆芯部被动地供应到下部的覆盖部。
下面，将对本发明的熔盐反应堆的每种配置进行详细描述。
现有的快速熔盐反应堆结构如图1所示，在反应堆的径向安装了覆盖部，熔盐燃料在活性堆芯和热交换器之间来回循环。现有的熔盐反应堆需要将在覆盖部中增殖的可裂变核燃料在线分离，并将裂变核燃料注入活性堆芯熔盐燃料***，这种技术在增殖阻力方面非常敏感，因此，很难应用于商业***进行部署。本发明是为了解决这样限制的发明。
本发明涉及熔盐反应堆，包括作为熔盐燃料提供的活性堆芯部和处于液态金属状态的覆盖部，本发明的活性堆芯部和覆盖部所执行的功能与典型的快速熔盐反应堆中活性堆芯部和覆盖部所执行的功能相同。
在本发明的熔盐反应堆中，活性堆芯部被设置为与是液态金属相的所述覆盖部的上部形成液-液界面。也就是说，在本发明的熔盐反应堆中，与典型的熔盐反应堆不同，覆盖部被设置在液态金属相中，并且液-液界面与活性堆芯部一起被限定在覆盖部的上部。通过图2、11和12可以更清楚地识别本发明的熔盐反应堆的示范性结构。图2、11和12的结构说明了本发明的熔盐反应堆结构的一个例子，本发明的权利要求范围不限于图2、11和12的结构。
在本发明的熔盐反应堆中，裂变燃料通过液-液界面从下部的覆盖部被动地供应到上部的活性堆芯部，并且增殖性燃料从上部的活性堆芯部被动地供应到下部的覆盖部。也就是说，基于下部的覆盖部和上部的活性堆芯部之间存在的液-液界面，裂变燃料通过自然循环从下部的覆盖部移动到上部的活性堆芯部，而增殖性燃料经历了替代过程，其中增殖性燃料从上部的活性堆芯部转移到下部的覆盖部。
在解释上述内容时，如上所述，与现有的熔盐反应堆不同，本发明的覆盖部可以不由单独的密封结构提供，而是位于液态金属相中的熔盐反应堆的下部。因此，覆盖部的整个上表面与所述活性堆芯部的整个底表面限定了所述液-液界面。覆盖部可以由铁(Fe)和5％或更少的低浓缩铀或天然铀的合金制成。为了有效地在覆盖部增殖裂变燃料，同时保持高比例的U-238，也就是增殖性燃料，覆盖部的区域的铀具有非常低的浓缩度，为了保持液体状态，铀(U)和铁(Fe)可以以对应于铀(U)和铁(Fe)低共熔点的材料比例组成。低共熔点指的是混合物的熔点最低的材料混合条件，图6显示铀和铁的低共熔点约为700℃，铀和铁的摩尔(原子数单位)比例约为67：33。图7说明，当钚和铁的摩尔比约为90:10时，钚(Pu)和铁(Fe)的低共熔点约为400℃(图5和图7引自Moore,E.E.等人，(2019年)，开发Pu-U-Fe-Ga合金的CALPHAD热力学数据库，载于《应用科学》，9(23)，5040)。
或者，在根据本发明的熔盐反应堆中，覆盖部由单独的结构提供，沿圆周方向设置在所述熔盐反应堆的内表面上，并配置成仅仅所述覆盖部的上表面是开放的，使得所述覆盖部的上部和所述活性堆芯部限定了液-液界面。这样的结构的优点是，在确定覆盖部和活性堆芯部之间的液-液界面时，利用径向泄漏的中子的裂变燃料的增殖效率大大增加，而且还可以防止中子发生径向泄漏，有效地屏蔽了γ射线。
在上述配置中，沿圆周方向布置在熔盐反应堆内表面的覆盖部具有一个开放的半边上表面，使得该开放的半边上表面的上部和活性堆芯部限定了液-液界面。通过调整所述覆盖部的开放的上表面的面积以控制所述核反应堆的反应。例如，如图12所示，可以调整覆盖部的开放的上表面的面积，以控制覆盖部产生的裂变燃料移动到活性堆芯部的速度，从而调节核反应堆的反应。
至少一种选自NaCl、KCl、MgCl2、UCl3、PuCl3、NpCl3、AmCl3和CmCl3组成的组中的熔盐可以用作覆盖部的上部限定液-液界面的活性堆芯部熔盐燃料，并且本发明可以考虑将共熔条件下的KCl和UCl3的混合物作为燃料的例子，但在熔盐快速反应堆(MSFR)的设计中，也可以应用本发明提供的双重或三重混合熔盐，如NaCl、MgCl2和UCl3的混合物。
如图8和图9所示，KCl-UCl3和NaCl-UCl3的低共熔点摩尔比分别为47:53和65:35(图8和图9引自Yin,H.等人，(2020)，NaCl-KCl-UCl3-PuCl3体系的二组元的热力学描述Calphad,70,101783)。在MSFR中，允许用于活性堆芯部的燃料的铀浓缩度最大为19.75，如氯化物或氟化物等其他类型的盐可用作熔盐燃料。核裂变反应在活性堆芯区域中产生的大部分中子可能会泄漏到作为较低液体的覆盖部的区域，中子可能被覆盖部的区域的增殖性燃料U-238所吸收，从而增殖出作为裂变燃料的Pu-239。当然，核裂变也可能发生在覆盖部的区域，作为裂变燃料的Pu-239也可能被这个过程中产生的中子增殖出来。
由于吉布斯自由能(G)之差引起的化学反应，生长在液态覆盖部中的Pu-239燃料可能自发地移动到上层活性核的熔盐燃料区。吉布斯自由能的定义如下，它代表了在恒定温度和压力下理论上可以从体系中提取的能量，并用于预测任何反应在恒定温度和压力下自发进行的方向。
G ＝ H – TS (1)
在公式1中，H是焓，T是温度，S是熵。
当ΔG为某一化学反应前后的吉布斯自由能的变化时，表明如果ΔG为正值，则该化学反应的逆反应是自发的，如果ΔG为0，则该化学反应的逆反应是平衡的，如果ΔG为负值，则正反应是自发的。也就是说，化学反应按照G减少的方向进行。
当燃料耗尽发生在活性堆芯中时，如上所述，钚就会在燃料或覆盖部中产生。或者，在本发明的一个实施方案中，在活性堆芯部发生燃料耗竭之前，即在熔盐反应堆运行之前，可以已经包含钚239和钚241等裂变燃料。在主要增殖钚的液态覆盖部和熔盐燃料之间的界面上发生的化学反应如下。
假设反应发生时的温度为923K，满足以下公式:
在整个体系中，满足以下公式：
在这个反应中，ΔG是负值，这意味着以U和PuCl3提供的体系比以Pu和UCl3提供的体系更稳定。由于上述公式中的正向反应是一个自发反应，在液态覆盖部中产生的Pu被电离成Pu3+，向熔盐移动，而熔盐中的U3+被还原成U，向液态覆盖部移动。相应的内容在图3中作了示意性说明。
下面的表1显示了金属元素与其氯基盐之间的电位差(表1引自Koyama,T.等人，(1997)，采用固体铁阴极和液体镉阴极对铀进行熔盐电精炼，发展火法后处理的实验研究,Cited in Journal of nuclear science and technology,34(4),384-393)。在表1中，所有的数值都是负值，这意味着金属的盐比金属更稳定，随着数值的减少，金属成为氯基盐的趋势可能更强。从吉布斯自由能的角度来看，由于PuCl3的电势比UCl3的电势更负，可以看出Pu和U之间的取代反应是可能的，因为Pu比U具有更强的电离倾向。
在表1中，La、Y、Ce等元素的电势小于Pu的电势，具有更强的电离倾向，因此优先被U取代，移到熔盐中。由于上述元素是构成裂变产物的一部分的元素，这意味着，如果在液态覆盖部中产生过多的裂变产物，就会造成向熔盐供应钚的中断。因此，液态覆盖部中的产出可以尽可能低，这也是降低液态覆盖部中铀浓缩的其他原因之一。另一方面，具有高于表1中U的电位的裂变产物可能被还原并积累在液态覆盖部中，这表明液态覆盖部的作用是捕获不溶性裂变产物，如所谓的贵金属。
[表1]
下面将描述在具有液态金属相的覆盖部发生的钚-铀取代反应的影响。如果钚-铀取代反应在覆盖部产生时都会发生，则Pu-239由液态覆盖部供应，而不是在熔盐燃料中消耗U-235，并且当U-238在液态覆盖部消耗时，额外的U-238由熔盐燃料供应。因此，MSFR的反应性可以得到优化，以实现较长的寿命，同时在整个反应堆寿命中保持非常平坦的状态。
如上所述，根据本发明的熔盐反应堆定义了具有液态金属相的覆盖部和在覆盖部的上部限定液-液界面的活性堆芯部。此外，由于该内容仅涉及裂变燃料和增殖性燃料通过液-液界面的被动替代，它可适用于各种结构的熔盐反应堆，具体而言，可适用于基于快速光谱的熔盐反应堆(MSFR)或基于快速光谱的稳定盐反应堆(SSR)。例如，图5说明了典型的SSR反应堆的核燃料棒结构和包括根据本发明的结构的SSR反应堆的核燃料棒。在SSR反应堆的运行过程中，核燃料组件的***和退出有一个缺点，即导致潜在的安全限制。具有根据本发明的结构的SSR反应堆的核燃料棒可以通过在其下端包括具有液态金属相的覆盖部而容易地应用于SSR反应堆，并且通过重新供应燃料使反应性的变化最小化，可以减少或排除在线重新装载的频率。也就是说，无需重复更换燃料棒就能实现长期稳定运行。
此外，本发明还包括熔盐反应堆的活性堆芯部由于发生核裂变而产生中子的步骤，允许产生的中子通过液-液界面移动到覆盖部的步骤，将移动到覆盖部的中子吸收为增殖性燃料以在覆盖部内部产生裂变燃料的步骤，使所生成的裂变燃料在所述覆盖部的内部经过自然循环移动到所述液-液界面的步骤，使由于所述自然循环移动到所述液-液界面的所述裂变燃料通过所述液-液界面移动到所述活性堆芯部的步骤，将增殖性从活性堆芯部通过液-液界面供应给覆盖部的步骤。
下文将详细介绍本发明的燃料注入方法。下文未描述的部分与在典型的熔盐反应堆中进行的过程相同，或者因为在过程中显而易见而省略。
另一方面，在本发明的被动式燃料注入方法中，当被动式燃料注入方法中的被覆部分中已经含有Pu-239等裂变燃料时，注入方法中的活性堆芯部产生的中子可能会移动到覆盖部，这些中子可能会转化为裂变燃料，从而省略了产生裂变燃料的过程。
熔盐反应堆的活性堆芯部含有U-235、Pu-239等裂变燃料，可产生核裂变产生的中子。
以这种方式产生的中子的一部分通过形成液-液界面的活性堆芯部和液态金属的覆盖部之间的液-液界面移动到覆盖部。
移动到覆盖部的中子被存在于覆盖部的增值性燃料(如U-238)吸收，产生裂变燃料(如Pu-239)。在这里，产生的裂变燃料通过自然循环移动到液-液界面。或者，在本发明的一个实施方案中，诸如Pu-239和Pu-241等裂变燃料可能已经包含在活性堆芯中发生燃料耗尽之前，也就是说，在熔盐反应堆运行之前。
如上文所述，由于吉布斯自由能的差异而发生的化学反应，生成的裂变燃料(如Pu-239)通过液-液界面移动到上部的活性堆芯部。
当覆盖部区域通过上述过程生成钚时发生Pu-U取代反应时，在含有熔盐燃料的活性堆芯部中，U-235不是被消耗，而是由具有液态金属相的覆盖部提供Pu-239，在具有液态金属相的覆盖部中，U-238被消耗，同时，额外的U-238由活性堆芯部提供。因此，通过被动燃料注入方法，MSFR的反应性在整个反应堆寿命期间保持在非常平坦的状态，从而实现了较长的寿命。
在本发明的被动燃料注入方法中，可进一步执行由覆盖部中的增殖性燃料吸收覆盖部中核裂变产生的中子而产生核裂变燃料的过程。也就是说，不仅活性堆芯部分核裂变产生的中子，而且覆盖部中U-235、Pu-239等裂变燃料的核裂变产生的中子，都可能被U-238吸收，而U-238是增殖性燃料，产生Pu-239。
在这种情况下，在本发明的被动燃料注入方法中，覆盖部产生的一些裂变燃料可能通过液-液界面移动到活性堆芯部。替代率取决于表面面积与覆盖部体积的比率，优选替代率的范围取决于设计的堆芯的特性。物理和化学地确定取代反应的单位面积反应速率，并且由于没有提供其确切数值，本发明的效果将通过以下三个实验例来确认。
【本发明实施例】
在下文中，将通过实验实例更详细地描述本发明。然而，以下描述仅是为了详细描述本发明并查看其效果，而不打算将其解释为本发明的范围受到下文所述内容的限制。
<实验例>。
为了确认液态覆盖部和熔盐燃料的取代反应对反应性变化的影响，使用Serpent2进行了计算，这是基于蒙特卡洛的堆芯分析代码。图10显示了计算中使用的MSFR的概念图，其热输出约为300MWth。反应堆容器的内半径约为109厘米，反应堆容器的厚度约为10厘米，基于不锈钢的反射器的厚度约为40厘米。这里，包括热交换器在内的非活性芯的体积与活性芯的体积相同。假设堆芯的高度约为200厘米，液态覆盖部的高度约为70厘米，并假设熔盐的入口和出口温度分别为约600℃和约700℃，进行堆芯分析。
根据这一结果，当不发生Pu-U之间的取代反应时，作为对比例，假定在液态金属相的覆盖部产生的Pu 100％被上部熔盐区域的U所替代的情况(实施例1)，只有50％被取代的情况(实施例2)，以及只有20％被取代的情况(实施例3)。尽管所考虑的三种Pu-U替代率可能与实际的化学反应不同，但在评估反应堆长期运行的可能性的同时，可以评估反应性是否因Pu-U取代反应而变得平缓。
图4说明了当上述MSFR以约300MV的功率运行约50年时的反应性变化。当图4的燃料取代没有发生时(比较例1)，可以观察到反应性最初在大约10年内缓慢下降，而在大约10年后明显增加。虽然作为裂变材料的U-235在大约10年的早期，在活性堆芯部的熔盐燃料区稳步下降，但反应性的下降是由于Pu-239的增殖在整个堆芯包括液态覆盖部没有充分发生。然而，在大约10年后，液封区的Pu-239增殖迅速增加，因此，液封区的输出也增加，导致堆芯的反应性过度增加。因此，在没有Pu-U替代物的情况下，堆芯的寿命非常短，大约为2年。
如图4所示，当覆盖部与熔盐之间发生Pu-U取代时，堆芯的反应性发生了很大的变化。参照Pu-U燃料取代约为100％时(实施例1)和燃料取代约为50％时(实施例2)的反应性，可以确认，与未发生燃料取代的情况相比，反应性在很长一段时间内都在2,000pcm左右。特别是，当仅有约50％生长在覆盖部中的Pu-239被取代时(实施例2)，可以看到约50年的反应性变化非常小，而且基本上实现了约50年或更长时间的超长寿命。反应性的变化意味着，每当上层熔盐中的燃料被消耗时，来自下层覆盖部的燃料供应就会正常进行。因此，可以看出，MSFR可以以一种极其安全、稳定和高效的方式运行，通过基于被动化学反应将液体燃料覆盖区域生长的一部分聚氨酯供应到上部的活性堆芯部。

Claims (16)

1.熔盐反应堆，包括活性堆芯部和覆盖部，
其中，所述活性堆芯部被设置为与具有液态金属相的所述覆盖部的上部限定液-液界面，并且
裂变燃料通过液-液界面从下部的覆盖部被动地供应到上部的活性堆芯部，并且增殖性燃料从上部的活性堆芯部被动地供应到下部的覆盖部。
2.根据权利要求1所述的熔盐反应堆，其中，所述覆盖部的整个上表面与所述活性堆芯部的整个底表面限定了所述液-液界面。
3.根据权利要求1所述的熔盐反应堆，其中，所述覆盖部沿圆周方向设置在所述熔盐反应堆的内表面上，并且
仅仅所述覆盖部的上表面是开放的，使得所述覆盖部的上部和所述活性堆芯部限定了液-液界面。
4.根据权利要求3所述的熔盐反应堆，其中，调整所述覆盖部的开放的上表面的面积以控制所述核反应堆的反应。
5.根据权利要求1所述的熔盐反应堆，其中，所述活性堆芯部包括至少一种选自NaCl、KCl、MgCl2、UCl3、PuCl3、NpCl3、AmCl3和CmCl3的熔盐。
6.根据权利要求1所述的熔盐反应堆，其中，所述活性堆芯部的铀浓缩度约为19.75或更低。
7.根据权利要求1所述的熔盐反应堆，其中，所述覆盖部包括铁和5％或更少的低浓缩铀或天然铀的合金。
8.根据权利要求7所述的熔盐反应堆，其中，所述覆盖部包括铁和铀，对应于铁和铀的低共熔点。
9.根据权利要求1所述的熔盐反应堆，其中，所述覆盖部在所述熔盐反应堆运行之前已经包含裂变燃料。
10.根据权利要求1所述的熔盐反应堆，其中，由于所述下部的覆盖部的自然循环而通过所述液-液界面被动地供应到所述上部的活性堆堆芯部的所述裂变燃料包括Pu-239，
从所述上部的活性堆芯部被动地供应到所述下部的覆盖部的所述增殖性燃料包括U-238。
11.根据权利要求1所述的熔盐反应堆，其中，所述裂变燃料和所述增殖性燃料的被动供应通过由于吉布斯自由能之差而发生的化学反应来实现。
12.根据权利要求1所述的熔盐反应堆，其中，所述熔盐反应堆包括基于快速光谱的熔盐反应堆(MSFR)或基于快速光谱的稳定盐反应堆(SSR)。
13.被动燃料注入方法，包括：
由于在如权利要求1所述的熔盐反应堆的活性堆芯部中发生的核裂变而产生中子；
允许产生的中子通过液-液界面移动到覆盖部；
将移动到覆盖部的中子吸收到增殖性燃料中，以在覆盖部的内部产生裂变燃料；
允许产生的裂变燃料在所述覆盖部的内部经过自然循环移动到所述液-液界面；
允许由于所述自然循环移动到所述液-液界面的所述裂变燃料通过所述液-液界面移动到所述活性堆芯部；以及
通过所述液-液界面将所述增殖性燃料从所述活性堆芯部供应到所述覆盖部。
14.根据权利要求13所述的被动燃料注入方法，其中，还包括在所述覆盖部吸收核裂变产生的中子，从而将所述覆盖部内的增殖性燃料转化为裂变燃料。
15.根据权利要求13所述的被动燃料注入方法，其中，允许所述裂变燃料通过所述液-液界面移动到所述活性堆芯部，并且通过所述液-液界面将所述增殖性燃料从所述活性堆芯部供应到所述覆盖部是由吉布斯自由能之差引起的化学反应被动地进行的。
16.根据权利要求13所述的被动燃料注入方法，其中，所述覆盖部从所述活性堆芯部移动的中子产生所述裂变燃料之前就包含所述裂变燃料。
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