核反应堆及相关方法和装置制造方法及图纸

一种核反应堆包括可裂变材料、熔盐和慢化剂的组合，所述慢化剂包括一种或多种氢化物、一种或多种氘化物或它们中的两种或多种的组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】核反应堆及相关方法和装置
此描述涉及核反应堆及相关方法和装置。
技术介绍
反应堆堆芯内的核燃料中的自持核反应可以用于生成热量并且转而电能。在典型的熔盐反应堆(有时称为MSR)中，核燃料溶解在熔盐中。在一些提出的MSR中，核燃料将包括从其他反应堆的乏核燃料(有时称为SNF或简单地称为乏燃料)中重获的锕系元素。
技术实现思路
广义上，我们在这里描述的内容是一种使用熔盐和通常至少部分是来自另一反应堆的乏燃料的可裂变材料以及选择和构造为引起临界反应的慢化剂的核反应堆方法和装置。总地，在一方面中，一种装置包括可裂变材料、熔盐和慢化剂材料，所述慢化剂包括一种或多种氢化物、一种或多种氘化物或它们的组合。实现方式可以包括下列特征中的一个或多个。慢化剂材料包括金属氢化物。慢化剂材料包括氢化锆的形式。慢化剂材料包括ZrH1.6。慢化剂材料包括氢化锂的形式。慢化剂材料包括氢化钇的形式，例如氢化钇(II)(YH2)、或氢化钇(III)(YH3)或它们的组合。慢化剂材料包括氘化锆的形式。可裂变材料包括反应堆的乏核燃料的至少部分。可裂变材料包括整个乏核燃料锕系元素向量。可裂变材料包括未处理的乏核燃料。可裂变材料包括除了乏核燃料之外的材料。可裂变材料包括来自退役武器的钚或铀。可裂变材料包括天然铀。可裂变材料包括新燃料。可裂变材料包括贫化铀。可裂变材料包括天然铀、富集铀、贫化铀、来自乏核燃料的钚、从过量核武器材料下混合(down-blended)的钚、钍和裂变材料、超铀材料或它们中的任何两种或多种的组合。可裂变材料包括在0.01-0.25范围中的裂变与可转换比(fissile-to-fertileratio)。可裂变材料包括U-233、U-235、PU-239或PU-241中的至少一种。可裂变材料还包括U-238。可裂变材料还包括钍。熔盐包括氟化盐。熔盐包括氯化盐。熔盐包括碘化盐。熔盐包括氟化锂。熔盐富含浓缩Li-7(其具有比Li-6低的热中子俘获截面)。熔盐中锕系元素的溶解度足以允许可裂变材料变为临界。熔盐中锕系元素的溶解度至少为0.3％。熔盐中锕系元素的溶解度至少为12％。熔盐中锕系元素的溶解度至少为20％。熔盐基本上不包括铍。熔盐包括一定量的铍。可裂变材料与熔盐结合。可裂变材料和熔盐与慢化剂不同。盐提供慢化。总地，在一方面中，一种装置包括可裂变材料和氢化锆慢化剂，所述可裂变材料包括与基本上没有铍的熔融氟化锂盐结合的反应堆乏核燃料，所述氢化锆与所结合的可裂变材料和盐不同。总地，在一方面中，一种核反应慢化剂结构包括氢化物或氘化物以及用于熔盐燃料流过所述结构或围绕所述结构流动或两者的一个或多个通道，所述结构被配置为使得熔盐燃料在所述结构中时处于临界状态中。实现方式可以包括下列特征中的一个或多个。慢化剂材料包括金属氢化物。慢化剂材料包括氢化锆的形式。慢化剂材料包括ZrH1.6。慢化剂材料包括氢化锂的形式。慢化剂材料包括氢化钇的形式，例如氢化钇(II)(YH2)、或氢化钇(III)(YH3)或它们的组合。慢化剂材料包括氘化锆的形式。存在至少两种这种通道。板通过通道分开。存在至少两个这种平行通道。通道中的一个或多个为管状。所述结构包括三维分立结构元件，每一个三维分立结构元件在三个维度中的每一个中具有比所述结构的大小小的大小。分立结构元件被布置在分立结构之间或在分立结构内或两者中具有一个或多个通道的结构中。所述结构包括在三个维度中布置的球状体、或球体、或卵状体、或它们的任何一种或多种的组合。所述结构包括其中形成通道的整块慢化剂材料。所述结构包括一组分立元件。所述分立元件相同。所述结构具有入口端和出口端，并且一个或多个通道从入口端向出口端延伸。所述结构包括棒。所述棒包括圆柱体、环形棒、翅片棒、螺旋棒、扭曲螺旋棒、环形螺旋棒、环形扭曲螺旋棒、具有绕线间隔物的棒、或具有绕线间隔物的环形棒或它们中的两种或多种的组合中的至少一种。所述结构包括可以相对于所述结构移动的反应性控制元件。总地，在一方面中，在核反应堆中，可裂变材料和熔盐流过包括一个或多个氢化物、氘化物或它们中的两种或多种的组合的慢化剂材料。实现方式可以包括下列特征中的一个或多个。可裂变材料和熔盐流过慢化剂包括使可裂变材料和熔盐作为混合物流动。所述混合物流过裂变产物去除系统。燃料-盐混合物流过换热器。可裂变材料包括整个乏核燃料锕系元素向量。可裂变材料包括乏核燃料的锕系元素的部分而非全部。可裂变材料包括未处理的乏核燃料。总地，在一方面中，核反应堆慢化剂结构由包括一种或多种氢化物、氘化物或它们的组合的慢化剂材料以及用于可裂变燃料流过所述结构的一个或多个通道形成。总地，在一方面中，核反应堆包括具有反应堆堆芯的初级回路。所述反应堆堆芯包括具有包括一种或多种氢化物、氘化物或它们的组合的慢化剂材料的慢化剂结构以及可裂变材料和熔盐可以从回路中慢化剂结构的出口端流向慢化剂结构的进入端的通路。实现方式可以包括下列特征中的一个或多个。所述反应堆包括次级回路和换热器以在初级回路和次级回路之间交换热量。所述反应堆包括中间回路、次级回路、换热器以在初级回路和中间回路之间交换热量，并且还包括额外的换热器以在中间回路和次级回路之间交换热量。所述反应堆包括冷冻阀。总地，在一方面中，核反应堆通过将慢化剂结构连接到通路以形成初级回路而构造，所述慢化剂结构包括慢化剂材料，所述慢化剂材料包括一种或多种氢化物、氘化物或它们的组合，可裂变材料和熔盐可以沿所述通路从慢化剂结构的出口端流向慢化剂结构的进入端。总地，在一方面中，核反应堆燃料包括熔盐中的轻水反应堆的乏燃料，其中熔盐中乏燃料的锕系元素的溶解度足以允许可裂变材料变为临界。实现方式可以包括下列特征中的一个或多个。所述乏燃料包括整个乏核燃料锕系元素向量。所述乏燃料包括未处理的乏核燃料。所述熔盐基本上不包括铍。总地，在一方面中，核反应燃料通过将轻水反应堆的乏燃料与熔盐混合而形成；熔盐中乏燃料的锕系元素的溶解度足以允许可裂变材料变为临界。在一些实现方式中，乏燃料包括整个乏核燃料锕系元素向量；并且乏燃料包括未处理的乏核燃料。可裂变材料包括乏核燃料的锕系元素的部分而非全部。总地，在一方面中，操作轻水反应堆，乏核燃料从轻水反应堆中重获，重获的乏核燃料与熔盐结合，并且使用具有熔盐的重获的乏核燃料操作熔盐反应堆。实现方式可以包括下列特征中的一个或多个。所述乏核燃料包括整个乏核燃料锕系元素向量。所述乏核燃料包括未处理的乏核燃料。所述可裂变材料包括乏核燃料的锕系元素的部分而非全部。总地，在一方面中，通过使用来自另一反应堆的未处理的乏核燃料作为燃料操作熔盐核反应堆而减少现有乏核燃料的供应。总地，在一方面中，通过使用来自另一反应堆的未处理的乏核燃料作为燃料操作熔盐核反应堆而使用现有乏核燃料生成电力。总地，在一方面中，通过使用来自另一反应堆的未处理的乏核燃料作为燃料操作熔盐核反应堆而减少核武器材料的供应。总地，在一方面中，通过使用来自另一反应堆的未处理的乏核燃料作为燃料操作熔盐核反应堆而减少现有乏核燃料的供应。实现方式可以包括下列特征中的一个或多个。所述流体包括熔盐混合物。总地，在一方面中，反应堆的组合包括核燃料和与燃料不同的熔盐冷却剂以及包括一种或多种氢化物或氘化物的慢化剂元件。实现方式可以包括下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置包括：可裂变材料，熔盐，以及慢化剂材料，其包括一种或多种氢化物、一种或多种氘化物或它们中的两种或更多种的组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.03 US 13/251,7171.一种核反应堆，包括：燃料-盐混合物，其包括：熔盐；和溶解在熔盐中的可裂变材料，以及具有第一端和第二端的堆芯容器，所述堆芯容器包括慢化剂结构，所述慢化剂结构具有慢化剂材料，其包括氢化锆(ZrHx)，其中x在1和4之间；其中所述堆芯容器和所述慢化剂结构限定包含所述燃料-盐混合物的通路，所述通路从所述堆芯容器的第一端向所述堆芯容器的第二端延伸，其中所述通路的第一部分在所述慢化剂结构和所述堆芯容器的内壁之间延伸，使得在操作期间，流过所述通路的燃料-盐围绕所述慢化剂结构，和其中所述通路的第二部分设置在所述慢化剂结构内。2.如权利要求1所述的核反应堆，其中所述慢化剂材料包括ZrH1.6，具体地其中所述氢化锆为晶体形式。3.如权利要求1所述的核反应堆，其中所述慢化剂材料包括氢化锂的形式。4.如权利要求1所述的核反应堆，其中所述慢化剂材料包括氢化钇的形式，具体地其中所述氢化钇的形式包括氢化钇(II)(YH2)、氢化钇(III)(YH3)或其组合。5.如权利要求1所述的核反应堆，其中所述慢化剂材料包括氘化锆的形式。6.如权利要求1所述的核反应堆，其中所述可裂变材料包括来自乏核燃料的钚或铀；具体地其中所述可裂变材料包括在0.01-0.25范围中的裂变与可转换比。7.如权利要求1所述的核反应堆，其中所述熔盐包括氟化锂，具体地其中所述氟化锂富含浓缩Li-7。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：M马西，LC德万，
申请(专利权)人：原子能转换公司，
类型：发明
国别省市：美国;US