[发明专利]一种聚变裂变反应堆的包层系统

说明书

本发明公开了一种聚变裂变反应堆的包层系统，包括：若干瓣包层模块，所述包层模块拼接包裹在聚变靶室外而形成360°的包层系统，所述包层系统的顶部设有换靶机构安装口，底部设有堆芯余氚回收口，每瓣包层模块包括若干连接的产氚模块、若干连接的燃料模块及支承装置，所述支承装置具有朝向聚变靶室中心的内凹部，所述内凹部内表面覆盖有产氚模块及燃料模块，所述产氚模块设于燃料模块的外层。本发明的技术目的在于提供一种模块化结构的聚变裂变反应堆的包层系统。

技术领域

本发明涉及核聚变裂变反应堆技术领域，特别涉及一种聚变裂变反应堆的包层系统。

背景技术

能源是现代经济社会发展的物质基础，也是经济社会发展的重要制约因素，能源安全事关经济安全和国家安全，能源消耗对生态环境的影响日益突出。中国作为世界第一人口大国和最大的发展中国家，已是全球第二大能源生产国和消费国。面对日益紧张的能源局势，我国大力提倡节能降耗，并不断提高现有能源的生产和利用效率。我国当前的能源消费以煤为主，不仅煤炭的供给能力面临极大压力，煤炭大量生产和使用中存在的资源回采率低、烟尘、粉尘、NOx以及CO2排放量都将对生态环境造成极大压力，可见，要实现建设“低碳”社会的目标，我国需要大力改善能源结构。中国《核电中长期发展规划（2005 -2020年）》指出核能是一种安全、清洁、可靠的能源，同时，将核电发展战略由“适度发展”转变为“积极发展”。核能的大规模部署，需协调解决好资源利用效率以及乏燃料后处理等问题。热中子堆的铀资源利用效率仅有1%，中长期持续大规模发展受到铀资源利用效率低的限制。快中子反应堆可将铀资源利用效率提高到60%，目前技术发展也比较成熟，有望成为新一代的主力核能系统，但快堆初装堆芯需大量浓缩铀和钚，燃料后处理需要同位素分离和铀钚分离，且燃料增殖速度与安全性之间存在制约关系，因而燃料倍增周期很长，在本世纪中叶甚至更长时间都难以大规模部署。在可以预见的一段时期内，纯聚变的商业化能源应用还无法实现，主要受到材料耐辐照性能、实现商业发电所需的高Q（聚变释放能量与实现聚变所需提供的加热能量之比）值困难的限制，长期来看还要受到氚资源的限制。传统概念的混合堆主要是进行核燃料增殖与核废料嬗变，他们大都有系统复杂、需要燃料后处理、经济性较差和受限于纯聚变堆芯的科学技术难题等特点，因而传统功能定位的混合堆难以得到较大发展。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的技术目的在于提供一种模块化结构的聚变裂变反应堆的包层系统，这种包层系统能够对低浓度的铀资源进行利用，使得U238发生大规模裂变反应将能量放大，次临界裂变包层的能量输出系统将次临界裂变包层产生的热能载出，避免对核废料的处理。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明的聚变裂变反应堆的包层系统，包括：若干瓣包层模块，所述包层模块拼接包裹在聚变靶室外而形成360°的包层系统，所述包层系统的顶部设有换靶机构安装口，底部设有堆芯余氚回收口，每瓣包层模块包括若干连接的产氚模块、若干连接的燃料模块及支承装置，所述支承装置具有朝向聚变靶室中心的内凹部，所述内凹部内表面覆盖有产氚模块及燃料模块，所述产氚模块设于燃料模块的外层。

本发明的聚变裂变反应堆的包层系统，所述产氚模块与燃料模块之间还设有工程通道。

本发明的聚变裂变反应堆的包层系统，所述包层模块为18瓣，所述包层系统沿纵轴的截面形状为六边形，所述六边形沿纵轴对称，所述支承装置包括横向筋骨和极向纵骨，横向筋骨将极向纵骨连接固定。

本发明的聚变裂变反应堆的包层系统，所述燃料模块包括依次连接的上部燃料模块、中部燃料模块和下部燃料模块，上部燃料模块与下部燃料模块为梯形结构，中部燃料模块为矩形结构。