[实用新型]一种非中心对称的单束流加速器驱动次临界堆

说明书

本实用新型公开一种非中心对称的单束流加速器驱动次临界堆，该单束流加速器驱动次临界堆包括质子束流、散裂靶、燃料区和辐射屏蔽层，辐射屏蔽层包覆在所述燃料区的外围，散裂靶位于所述燃料区内的非中心位置，且沿轴向贯穿插入所述燃料区，质子束流沿所述散裂靶的轴向一端插在所述散裂靶内。本实用新型提供的单束流加速器驱动次临界堆将质子束流和散裂靶设置在燃料区的非中心位置，在同等参数下，本实用新型提供的单束流加速器驱动次临界堆中子倍增因子相比中心对称ADS提高了0.02399，在未增加装料量的情况下提高了反应堆的整体能效，具有很高的经济优势，且明显简化了换料机构的换料操作，工程实现更简便、更安全、经济性更好。

技术领域

本实用新型涉及核反应堆技术领域，尤其是一种非中心对称的单束流加速器驱动次临界堆。

背景技术

近代以来，化石能源一直主导着整个能源类型的走向，随着化石能源的枯竭以及其对环境伤害的日益增大，传统的产能方式逐渐趋于弱化地位。而核能作为一种新型、高能量密度型的清洁能源，正成为主流。但核能发展过程中，核废料问题是世界性的难题。为解决该问题，核工业界提出了加速器驱动次临界堆(ADS)的概念。ADS由质子加速器、散裂进水靶和次临界堆芯构成，利用加速器加速重带电粒子(如质子、氘离子)来轰击重金属靶来产生散裂中子，进而嬗变核废料。

目前ADS主流设计主要采用位于堆芯中心的单质子束流驱动方式。有效中子增殖因子是ADS的核心参数，ADS能量输出与有效中子增殖因子、外中子源强有关。基于安全考虑，且由于是次临界堆，ADS的有效中子增殖因子应该小于1，且应尽可能高。而现有ADS的有效中子增殖因子较小，不能满足需求。此外，现有的中心对称ADS包括复杂的大旋塞、小旋塞和堆内换料机组成的三级曲柄连杆机构的堆内换料系统运动，换料操作涉及到大旋塞和小旋塞围绕自身轴线的自转、小旋塞绕大旋塞轴线的公转和堆内换料机绕小旋塞轴线的公转等复杂运动，不易操作。

实用新型内容

本实用新型提供一种非中心对称的单束流加速器驱动次临界堆，用于克服现有技术中有效中子增殖因子偏低、堆内换料系统设计复杂且不易操作等缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提出一种非中心对称的单束流加速器驱动次临界堆，所述单束流加速器驱动次临界堆包括质子束流、散裂靶、燃料区和辐射屏蔽层；

所述辐射屏蔽层包覆在所述燃料区的外围；

所述散裂靶位于所述燃料区内的非中心位置，且沿轴向贯穿插入所述燃料区；

所述质子束流沿所述散裂靶的轴向一端插在所述散裂靶内。

优选地，所述散裂靶和质子束流为同轴心圆柱体，所述散裂靶的径向厚度为24.246cm、轴向厚度为190cm，所述质子束流的径向厚度为10cm、轴向厚度为70cm。

优选地，所述散裂靶的材质为液态铅铋。

优选地，以燃料区径向截面的中心点为起点，以燃料区径向厚度方向为偏移方向，所述散裂靶径向截面的中心点沿所述偏移方向偏移的距离为11～110cm。

优选地，所述燃料区的材质包括57％的液态铅铋、16.67％的T91钢和24.33％的超铀弥散金属燃料。

优选地，所述燃料区的径向厚度为110.75cm、轴向厚度为100cm。

优选地，所述辐射屏蔽层包括径向反射层、轴向反射层、径向屏蔽层和轴向屏蔽层；

所述燃料区、轴向反射层和轴向屏蔽层轴向同轴心，轴向反射层包覆在燃料区的轴向外侧，轴向屏蔽层包覆在轴向反射层轴向外侧；

所述燃料区、径向反射层和径向屏蔽层径向同轴心，径向反射层包覆在燃料区径向外侧，径向屏蔽层包覆在径向反射层径向外侧。

优选地，所述轴向反射层和轴向屏蔽层的材质均为质量比为57:43的液态铅铋和T91钢；