[发明专利]一种核反应堆

说明书

本发明涉及核反应堆，包括反应堆容器、热交换装置、驱动装置和供水装置，反应堆容器内有液体冷却剂和气腔，热交换装置设置于反应堆容器，其中内层壁面形成容纳堆芯的第一空腔，外层壁面和内层壁面共同限定出第二空腔，驱动装置一端与气腔连接，另一端靠近堆芯设置，供水装置与第二空腔连通。当核堆正常运行时，通过驱动装置使堆芯顶部以上的液体冷却剂平均密度小于堆芯底部下腔室的平均密度，进而产生重力差，驱动液体冷却剂在反应堆容器内循环流动，传递堆芯产生的热量，当核堆故障时，供水装置中循环冷源水通过在第二空腔中循环不断与堆芯进行热交换排出堆芯余热，本发明无需设置大体积主泵，降低成本，提高核反应堆的安全可靠性。

技术领域

本申请涉及核电设备技术领域，特别是涉及一种核反应堆。

背景技术

为了满足特定应用场景(如偏远矿区、极地科考、应急救灾等)的供电供热需求，国际上开展了具有固有安全、系统简单、具有工厂全预制和快速拼装能力的小型移动核反应堆研究，通常为了便于反应堆的安装、固定和运输，小型移动核反应堆的安全壳设置为圆筒状，由此产生的问题是反应堆堆芯和换热器之间的高度差较小，循环能力较弱。

当反应堆发生意外紧急情况(事故工况)时，反应堆正常的热量排出系统无法正常排出反应堆一次侧和堆芯的热量，反应堆的一次侧将会出现高温的状态，为了避免堆芯进一步升温导致燃料损坏，反应堆内产生的衰变热必须排出，防止出现升压失控，此时就需要有核反应堆能够发挥作用，带走反应堆一回路和堆芯热量，将意外发生后核反应堆安全壳的内部压力在尽可能短的时间内恢复到正常状态。

相关技术中的核反应堆大多需借助电源动力和类似主泵的能动部件，同时由于常规反应堆的一回路阻力较大，为了驱动冷却剂循环，往往需要配置多个大体积的主泵，采用能动部件使整个系统的复杂化，提高了造价成本，也无法避免失效造成的系统可靠性较低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对相关技术中核反应堆由于采用能动部件进行循环而造成的系统设计复杂化，造价提高，以及可靠性较低的问题，提供一种不依赖能动部件的非能动热量排出系统，提高反应堆安全性，同时简化系统设计方案，降低整体系统造价的核反应堆。

一种核反应堆，包括：

反应堆容器，所述反应堆容器内设置有液体冷却剂，所述反应堆容器内位于所述液体冷却剂上方的部分形成气腔；

热交换装置，所述热交换装置设置于所述反应堆容器内且位于所述液体冷却剂的液面以下，所述热交换装置包括内层壁面和外层壁面，所述内层壁面围绕形成用于容纳堆芯的第一空腔，所述外层壁面和所述内层壁面共同限定出密闭的第二空腔；

驱动装置，所述驱动装置设置于所述反应堆容器且位置高于所述液体冷却剂液面，包括有抽吸端和回注端，所述抽吸端与所述气腔连通，所述回注端伸入所述第一空腔且靠近堆芯设置；

供水装置，所述供水装置与所述第二空腔连通，用于提供所述热交换装置所需的循环冷源水。

在其中一个实施例中，所述第二空腔相对的两侧壁面上设置有多个散热翅片，多个所述散热翅片沿所述第二空腔两侧壁面周向间隔设置，所述散热翅片沿所述第二空腔侧壁竖直方向延伸设置。

在其中一个实施例中，所述反应堆容器内部设置多个支撑件，包括设置于反应堆容器内侧壁的第一支撑件和设置于反应堆容器内底部的第二支撑件，所述热交换装置配合所述支撑件悬空设置于所述反应堆容器。

在其中一个实施例中，所述液体冷却剂为熔融金属冷却剂，所述气腔内填充有惰性气体。

在其中一个实施例中，所述驱动装置包括气体压缩泵，所述气体压缩泵一端设置有与所述气腔连通的抽吸管，另一端设置有回注管，靠近所述堆芯设置有环形喷气管，沿所述环形喷气管周向设置多个朝上的喷嘴，所述回注管一端与气体压缩泵连接，另一端与环形喷气管连接。