[发明专利]一种分离式热管反应堆

权利要求书

1.一种分离式热管反应堆，其特征在于：整个分离式热管反应堆的堆芯包括两个相同的半堆芯(1)，两个半堆芯(1)向心布置，在中间形成有一定间距的中心间隙(9)，并通过调节中心间隙的间距来进行反应性控制；半堆芯(1)的基本组件是堆芯热管(2)和燃料元件(11)，堆芯热管(2)在燃料元件(11)间布置；在反应堆堆芯的径向上增加了一个带隔热层的径向反射层(12)，径向反射层(12)既能够反射中子，还能够承受来自反应堆堆芯的径向热膨胀载荷；反应堆中堆芯热管(2)穿过轴向反射层(13)，在反应堆堆芯外形成热交换器(3)，热交换器(3)带有长热管(5)，在轴向反射层(13)和燃料元件(11)间有一个裂变气体腔室(14)，能够容纳燃料元件释放的裂变气体；长热管(5)的蒸发段插入热交换器(3)中，绝热段穿过屏蔽层(6)，冷凝段与能量转换装置相连，实现热能到电能的转换；屏蔽层(6)布置在反应堆堆芯和能量转换系统之间，防止能量转换装置受到来自堆芯的辐照损伤；反应堆的一个半堆芯(1)固定在屏蔽层(6)上，另一半堆芯(1)连接到一个机械摆臂(4)上，机械摆臂(4)的一端与屏蔽层(6)外的一个枢轴(7)连接，通过机械摆臂(4)的摆动来控制两个半堆芯(1)之间的中心间隙(9)的间距，进而来控制反应堆的反应性；在两个半堆芯(1)的临近端布置有安全板(10)，防止大的反应性输入；在整个反应堆的上端布置有一个反应性输入安全锁(8)，用来限制机械摆臂(4)摆动时引入的反应性大小，以免引入大的反应性，同时还能够实现反应堆的紧急停堆。

2.根据权利要求1所述的一种分离式热管反应堆，其特征在于：所述燃料元件(11)由裂变材料、含有4％体积分数的钨和20％的孔隙率组成，其中裂变材料由富集有U233或U235的金属陶瓷燃料碳化铀组成，其中钨用来在U-C-W系统中获得化学平衡，20％的孔隙率用来吸收裂变产物。

3.根据权利要求1所述的一种分离式热管反应堆，其特征在于：所述堆芯热管(2)的管壁和吸液芯材料为不锈钢，其内工质为钠。

4.根据权利要求1所述的一种分离式热管反应堆，其特征在于：所述长热管(5)的绝热段以弯曲的形态穿过屏蔽层(6)，以保证屏蔽层的有效屏蔽。

5.根据权利要求1所述的一种分离式热管反应堆，其特征在于：所述反应性输入安全锁(8)由安全锁驱动机构(82)和连杆(81)组成，连接杆(81)的一端与半堆芯(1)固定在一起，另一端连接安全锁驱动机构(82)；通过安全锁驱动机构(82)驱动控制连杆(81)来控制两个半堆芯(1)，反应性输入安全锁(8)用来限制机械摆臂(4)摆动过大而引入大的反应性，起到保护堆芯的作用；同时，在反应堆发生事故时，反应性输入安全锁(8)通过将两个半堆芯分开来实现反应堆的紧急停堆。

6.根据权利要求1所述的一种分离式热管反应堆，其特征在于：所述安全板(10)布置于半堆芯(1)的底端，安全板(10)与径向反射层(12)和轴向反射层(13)共同构成一个密闭空间并将整个反应堆活性区包覆，以防止裂变产物释放到反应堆外。