[发明专利]应用于陆上移动式电源的紧凑堆芯及陆上移动式电源

说明书

本发明提供了一种应用于陆上移动式电源的紧凑堆芯及陆上移动式电源，涉及核反应堆技术领域，为解决目前陆用小型气冷核反应堆的结构不够紧凑的问题而设计。该应用于陆上移动式电源的紧凑堆芯包括堆芯活跃区、包覆在堆芯活跃区外围的反射层以及包覆在反射层外围的承压层，堆芯活跃区包括多个呈六边形的燃料元件，多个燃料元件呈蜂巢状紧密排布，燃料元件的中心为横截面为圆形的燃料棒，六角为冷却剂入口通道；燃料棒包括碳化铀燃料；冷却剂为氦氙混合气体。该陆上移动式电源包括上述应用于陆上移动式电源的紧凑堆芯。本发明提供的应用于陆上移动式电源的紧凑堆芯及陆上移动式电源在同样功率的前提下，结构更加紧凑。

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，具体而言，涉及一种应用于陆上移动式电源的紧凑堆芯及陆上移动式电源。

背景技术

目前，陆用小型核反应堆技术路线主要以热管堆和气冷堆为主。对于热管堆而言，尽管理论上能够达到更高的输出功率，但是其功率输出对热管的尺寸和数量较为敏感，同时在基体上钻出数十万根毫米级通道对工业制造来说是极大的挑战。因此，从可行性角度出发，气冷核反应堆将是更优的方案。

通常，气冷核反应堆包括堆芯，其中，堆芯内为燃料元件，气体作为冷却剂直接流过上述燃料元件。燃料元件中间为燃料，燃料元件的两端设置了轴向反射层，以减少中子泄漏。轴向反射层后放置了一个气体间隙和裂变气体静压箱，用于吸收裂变气体和平衡裂变气体压力。燃料元件的两端设置有流体导向装置，用于控制冷却剂流量。

然而，目前气冷核反应堆的结构不够紧凑。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种应用于陆上移动式电源的紧凑堆芯，以解决目前陆用小型气冷核反应堆的结构不够紧凑的技术问题。

本发明提供的应用于陆上移动式电源的紧凑堆芯，包括堆芯活跃区、包覆在所述堆芯活跃区外围的反射层以及包覆在所述反射层外围的承压层，所述堆芯活跃区包括多个呈六边形的燃料元件，多个所述燃料元件呈蜂巢状紧密排布，所述燃料元件以石墨为基体，所述燃料元件的中心为横截面为圆形的燃料棒，所述燃料元件的六角为冷却剂入口通道；所述燃料棒包括碳化铀燃料；所述冷却剂为氦氙混合气体。

进一步地，所述冷却剂入口通道包覆有包壳。

进一步地，所述包壳的材质为钼合金。

进一步地，所述承压层包括第一承压层和环绕所述第一承压层设置的第二承压层，所述第二承压层与所述第一承压层之间具有间隔，所述间隔形成冷却剂出口通道。

进一步地，所述反射层的材质为铍。

进一步地，所述燃料棒中的铀元素富集度在19％-20％之间。

进一步地，所述应用于陆上移动式电源的紧凑堆芯开设有中心轴孔。

进一步地，所述承压层的材质为不锈钢。

进一步地，所述六边形为正六边形。

本发明应用于陆上移动式电源的紧凑堆芯带来的有益效果是：

通过设置主要由堆芯活跃区、反射层和承压层组成的应用于陆上移动式电源的紧凑堆芯，其中，反射层包覆在堆芯活跃区的外围，通过散射将从堆芯活跃区泄漏的中子反射回堆芯活跃区，以提高核反应堆的中子利用效率，使得靠近反射层的堆芯功率出现回升；承压层包覆在反射层外围，为应用于陆上移动式电源的紧凑堆芯起到支持、保护和包容的作用，同时也作为辐射防护屏障。堆芯活跃区包括多个燃料元件，燃料元件呈六边形，多个燃料元件呈蜂巢状紧密排布，燃料元件以石墨为基体，其中心为横截面为圆形的燃料棒，六角为冷却剂入口通道；燃料棒包括碳化铀燃料；冷却剂为氦氙混合气体。