[发明专利]一种熔盐快堆

说明书

本发明公开了一种熔盐快堆。该熔盐快堆包括活性区壁和位于所述活性区壁内部的活性区；所述活性区包括嬗变棒和燃料盐区，所述嬗变棒内设有容纳空间，所述燃料盐区用于容纳燃料盐；所述嬗变棒排列于所述燃料盐区内，且所述嬗变棒设于所述活性区的中部；所述中部的等效直径与所述活性区的等效直径的比值为0.6～0.9。本发明的熔盐快堆嬗变量高，缓发中子流失低，堆芯安全性高。

技术领域

本发明涉及一种熔盐快堆。

背景技术

乏燃料是经过辐照、使用过的但未燃尽的核燃料。对于目前占主流的商业压水堆，当乏燃料从堆芯卸出100年后，其放射性毒性主要来自超铀核素(TRU)的贡献。嬗变TRU可大幅减少乏燃料放射性毒性并显著提高核燃料利用率。由于TRU在快中子能谱下具有较大的裂变俘获比，嬗变TRU需要消耗大量的高能中子，因此TRU更适合采用快堆嬗变装置，例如具有快中子能谱的加速器驱动次临界系统(ADS)和固态临界快堆(例如钠冷快堆、铅冷快堆和气冷快堆)等。为了进一步改善快堆嬗变装置的TRU嬗变能力，需增加TRU装载量或延长嬗变装置运行周期。然而，TRU元素的高装载量会显著减弱固态燃料嬗变装置的堆芯安全特性，嬗变装置运行周期的增加则会提高堆芯安全控制要求或加速器技术要求，从而限制TRU嬗变能力。

作为液态燃料反应堆，熔盐快堆有望解决固态嬗变装置中高效嬗变TRU的技术挑战。液态燃料盐的密度效应可以补偿TRU高装载量引起的温度负反馈的减弱，同时在线后处理与在线添料使得熔盐快堆在不需要较高的初始剩余反应性前提下延长堆芯运行周期，从而降低了控制要求并提高嬗变能力。但是，目前熔盐快堆的载体盐一般为氟盐或氯盐，TRU在氟盐和氯盐中的溶解度较低，溶解度最高分别为30％(如FLiNaK)和45％(如NaCl)，这在一定程度上限制了熔盐快堆的TRU嬗变能力。此外，液态燃料盐的流动引起缓发中子的损失，也会减弱熔盐快堆的安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了解决现有技术中的液态燃料熔盐快堆存在超铀元素在载体盐中溶解度低而导致嬗变能力低以及缓发中子损失大等缺陷，而提供了一种熔盐快堆。本发明的熔盐快堆嬗变量高，缓发中子流失低，堆芯安全性高。

本发明通过下述技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种熔盐快堆，其包括活性区壁和位于所述活性区壁内部的活性区；

所述活性区包括嬗变棒和燃料盐区，所述嬗变棒内设有容纳空间，所述燃料盐区用于容纳燃料盐；

所述嬗变棒排列于所述燃料盐区内，且所述嬗变棒设于所述活性区的中部；

所述中部的等效直径与所述活性区的等效直径的比值为0.6～0.9。

本发明中，所述活性区壁的材料可为本领域常规，较佳地为镍基合金、钼铼合金和铌锆合金中的一种或多种，更佳地为镍基合金。

本发明中，较佳地，所述活性区壁包括上壁、侧壁和下壁。

其中，较佳地，所述上壁的厚度为1～3cm；所述侧壁的厚度为1～5cm；所述下壁的厚度为1～3cm。

其中，较佳地，所述上壁为具有弧度的圆锥形；所述下壁为具有弧度的圆锥形。

其中，较佳地，所述上壁的中心设有燃料盐出口；所述下壁的中心设有燃料盐进口。所述燃料盐进口较佳地为圆柱形；所述燃料盐出口较佳地为圆柱形。

较佳地，所述活性区壁内还包括上腔室，所述上腔室位于所述活性区和所述上壁之间，所述上腔室的底部与所述活性区连通。所述上腔室的高度较佳地为1～20cm。

较佳地，所述活性区壁内还包括下腔室，所述下腔室位于所述活性区和所述下壁之间，所述下腔室的顶部与所述活性区连通。所述下腔室的高度较佳地为1～20cm。