[发明专利]一种可同时生产氚和C14的熔盐堆

说明书

本发明公开了一种可同时生产氚和C14的熔盐堆，包括堆芯，所述堆芯包括若干栅格拼接而成熔盐堆的堆芯活性区，堆芯活性区外侧设置石墨反射层；栅格中设置熔盐通道，熔盐通道内流动有熔盐和石墨，熔盐溶解有燃料，燃料与中子发生裂变反应，释放出热量；侧石墨反射层上设置两个靶件孔道，两个靶件孔道内分别用于布置产氚靶件和产C14靶件，产氚靶件和产C14靶件经来自熔盐堆堆芯活性区的中子辐照后，可以生产出氚和C14；所述熔盐堆还包括一回路氚收集系统，氚收集系统内设置氚居留剂，用来收集回路中的氚。所述熔盐堆降低了熔盐堆的建造成本并丰富熔盐堆的用途，能够同时生产出工业领域与医学领域需求较大的氚和C14。

技术领域

本发明涉及核能科学与工程领域，具体涉及一种可同时生产氚和C14的熔盐堆。

背景技术

氚及其标记化合物、C14及其标记化合物在军事、医学、工业、地质等领域有着举足轻重的作用。C14是具有非常广泛经济市场应用的同位素，医用研究用神经药物、氨基酸、维生素等都可能用到C14标记化合物。氚和C14都是关乎到国计民生的重要核素。

熔盐堆是指采用熔盐作为冷却剂或者慢化剂的反应堆，现有熔盐堆的用途一般为发电、制氢、海水淡化或者纯粹的实验用途，例如美国已经运行了的熔盐实验堆、中国科学院上海应用物理研究所提出的钍基熔盐堆等等。

然而，为了使得U235的富集度低于20%的限值，就必须减少堆芯泄漏，因此往往会在熔盐堆活性区外围设置较厚的石墨反射层，这些石墨反射层能够有效地将部分中子反射回堆芯，从而增加中子经济性，进而可以使得燃料的富集度降低的情况下也能够达到临界状态。为了更加充分地利用石墨反射层，因此，本发明提出在石墨反射层布置生产氚和C14的靶件，从而利用这些靶件生产C14。此外，由于熔盐堆活性区的熔盐中含有Li6，而Li6吸收中子后有可能产生氚，因此本发明提出在熔盐堆的一回路增设一个氚的收集器，能够进一步提高氚的产量。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足和问题，本发明的目的是提供一种可同时生产氚和C14的熔盐堆。

本发明的目的至少是通过以下技术方案之一实现的。

本发明提供了一种可同时生产氚和C14的熔盐堆，包括堆芯，所述堆芯包括若干栅元拼接而成的堆芯活性区，所述栅元为内部设置有熔盐通道的栅格，熔盐通道内流动有熔盐和石墨，熔盐溶解有燃料，燃料与中子发生裂变反应，释放出热量，同时也作为载热剂；石墨作为慢化剂，起到慢化中子的作用；堆芯活性区周围外侧设置石墨反射层，为防止栅元内的中子扩散到熔盐堆外的环境中；石墨反射层上设置两个靶件孔道，两个靶件孔道分别为产氚靶件孔道和产C14靶件孔道，产氚靶件孔道内布置产氚靶件，产C14靶件孔道内布置产C14靶件，产氚靶件和产C14靶件经来自熔盐堆堆芯活性区的中子辐照后，可以生产出氚和C14；所述熔盐堆还包括连接堆芯的循环熔盐的回路，在回路上设置氚收集系统，用来收集回路中的氚。

优选地，所述栅格为方形，边长为3~6 cm。

优选地，熔盐通道的横截面为圆形，半径为0.7~2cm。

优选地，燃料为铀燃料或钍铀混合燃料。

优选地，所述石墨反射层为圆形，产氚靶件孔道和产C14靶件孔道设置在石墨反射层上，产氚靶件孔道和产C14靶件孔道的连线和圆形的直径重合；石墨反射层的厚度为30~70 cm。

优选地，产氚靶件的材料为含锂芯块；产C14靶件的材料为含氮粉末。

优选地，氚收集系统为方形容器，方形容器设置在熔盐堆回路上。

优选地，栅格的边长为4cm。

优选地，熔盐通道的横截面的半径为1.1 cm。

优选地，组成堆芯活性区的栅元的个数为300~900。