[发明专利]熔盐堆装卸料系统

说明书

本发明公开了一种熔盐堆装卸料系统，其包括至少一个基盐罐、至少一个加料盐罐、反应堆罐和第一换热器，所述反应堆罐的外壁面设有基盐进口、燃料盐进口和燃料盐出口，所述基盐罐连接于所述基盐进口且所述基盐罐与所述反应堆罐相连通，所述加料盐罐连接于所述反应堆罐并与所述反应堆罐相连通，所述燃料盐出口和所述燃料盐进口分别连接于所述第一换热器的进口和出口，且所述反应堆罐与所述第一换热器形成有燃料盐回路。本发明的熔盐堆装卸料系统，基盐罐和加料盐罐能够分别将基盐和加料盐加入至反应堆罐内，通过燃料盐回路的运转使得燃料盐回路内的基盐和加料盐实现均匀混合，均匀混合快速方便，操作简单，同时，成本低。

技术领域

本发明涉及一种熔盐堆装卸料系统。

背景技术

在第四代核能系统国际论坛(Generation IV International Forum，GIF)上，国际知名核能系统专家对第四代堆型的技术方向形成共识，并选出了六种第四代堆的候选堆型，其目标是2030年达到商业化的程度，其主要特点是经济性高、安全性好、核废料产生量少，并能防止核扩散。在第四代堆六种候选堆型中，熔盐堆是唯一的液态燃料反应堆。燃料盐可采用熔融状态氟盐(如LiF-BeF₂-ZrF₄-UF₄、LiF-BeF₂-UF₄-ThF₄、NaF-ZrF₄-UF₄等)、熔融状态氯盐(如UCl₄-UCl₃-NaCl、NaCl-UCl₃、NaCl-UCl₄)或者熔融状态其他熔盐(如UCl₃F等)。在熔盐堆中，燃料盐兼做冷却剂，反应堆工作在低压，可大大降低事故风险；堆芯出口温度可高达700℃，甚至1000℃，反应堆除供电外，还可以用于供热、高温制氢等；燃料盐可做在线处理，灵活选择燃料循环，有效利用核燃料资源并防止核扩散；提高了反应堆的经济性和安全性；便于小型化和模块化，可降低投资成本，实现灵活部署。

美国在上个世纪60年代开展了熔盐实验堆(MSRE)的研究工作，于1965年首次临界，于1969年关闭。其加料流程简述如下，首先将4560kg基盐(64.75％LiF-30.09％BeF₂-5.16％ZrF₄)和236kg贫铀加料盐(73％LiF-27％²³⁸UF₄)前后从转运罐注入储盐罐内，在两个储盐罐内多次倒料将其混合均匀，混合均匀后将储盐罐内的熔盐经过传输管道至反应堆容器内；待反应稳定后，记录中子探测器的测量结果，将反应堆容器内的燃料盐再经过传输管道排回到储盐罐内，完成临界外推；根据计算结果，再向储盐罐中注入一定量的高浓铀加料盐(73％LiF-27％UF₄,²³⁵U 93wt％)，与之前从反应堆容器内注入的燃料盐通过两个储盐罐内多次倒料将其混合均匀，混合均匀后再次注入至反应堆容器中；重复上述过程多次，通过上述过程能够实现在燃料盐中加入大量的高浓铀燃料，在外推结果显示还需加入约1kg的高浓铀燃料，即还需要加入小量的高浓铀燃料时；通过泵中的加料口，逐步加入燃料胶囊，每个燃料胶囊内装载150g高浓加料盐(73％LiF-27％UF₄，²³⁵U 93wt％)，其中含²³⁵U 85g；燃料胶囊为铜材质，有孔，固态熔盐经高温融化后可从燃料胶囊的孔道中流出，通过泵的运转，将其混入反应堆容器内的燃料盐中，完成首次临界。