熔融核燃料盐以及相关的系统和方法技术方案

技术编号:16113135 阅读:24 留言:0更新日期:2017-08-30 06:28
本公开内容描述了可用于某些熔融盐反应堆设计的核燃料盐以及相关的系统和方法。描述了铀以及其他可裂变元素的二元、三元和四元氯化物燃料盐。此外,公开了UClxFy的燃料盐以及溴化物燃料盐。本公开内容还呈现用于制造此类燃料盐、用于产生减少反应堆部件的腐蚀的盐以及用于产生不适合用于武器应用的燃料盐的方法和系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】熔融核燃料盐以及相关的系统和方法相关申请本申请作为PCT国际申请于2015年12月29日提交并且要求2014年12月29日提交的美国临时申请第62/097,235号、2014年12月31日提交的美国临时申请第62/098,984号以及2015年9月30日提交的美国临时申请第62/234,889号的权益,这些申请通过引用据此并入。本申请还涉及标题为“FissionReactionControlinaMoltenSaltFastReactor”并且于2015年12月28日提交的美国专利申请第_________号[代理人案卷号14-003-UT1-USINN/365003USP1],该专利申请为了其公开和教导的全部通过引用特定地并入本文。引言在核反应堆中利用熔融燃料(moltenfuel)产生功率相比于固体燃料提供明显的优点。例如,在限制在构建固体燃料中是必需的燃料制造工艺时,熔融燃料反应堆相比于固体燃料反应堆通常提供较高的功率密度。熔融燃料反应堆还可以在给定的反应堆中提供较高水平的燃耗(burn-up),即使在缺少盐清洁的系统中。已经使用与其他氟化物盐混合的四氟化铀(UF4)开发了适合用于核反应堆的熔融氟化物燃料盐(moltenfluoridefuelsalt)。例如,基于UF4的燃料盐可以包含LiF、BeF2、ThF4和UF4的混合物。应注意,在基于UF4的燃料盐组合物的这样的家族中,重金属含量可以在从按重量计约40%-45%的范围内并且具有约500℃的熔融温度(meltingtemperature)。熔融核燃料盐以及相关的系统和方法本公开内容描述了可用于某些熔融盐反应堆设计以及相关的系统和方法的核燃料盐的实施方案。描述了铀以及其他可裂变元素的二元、三元和四元氯化物燃料盐。此外,还公开了UClxFy的燃料盐以及溴化物燃料盐。本公开内容还呈现用于制造此类燃料盐、用于产生减少反应堆部件的腐蚀的盐以及用于产生不适合于武器应用的燃料盐的方法和系统。部分地,本公开内容描述了操作核反应堆的方法。该方法包括用可裂变燃料盐和非裂变盐供应反应堆芯,所述可裂变燃料盐包含一定量的UCl4以及UCl3F、UCl3、UCl2F2、UClF3中的一种或更多种,所述非裂变盐选自NaCl、MgCl2、CaCl2、BaCl2、KCl、SrCl2、VCl3、CrCl3、TiCl4、ZrCl4、ThCl4、AcCl3、NpCl4、AmCl3、LaCl3、CeCl3、PrCl3以及NdCl3,其中燃料盐具有低于800℃的熔融温度和按重量计约61%的铀含量。该方法还包括引发可裂变燃料盐的裂变并且将可裂变燃料盐的增殖和燃烧行为(breed-and-burnbehavior)保持持续一时间段,从而产生辐照的燃料盐(irradiatedfuelsalt)。该方法还可以包括在低于550℃但高于可裂变燃料盐的熔融温度的温度下进行引发和保持操作。该方法还可以包括从反应堆芯中除去辐照的燃料盐;使来自反应堆芯的辐照的燃料盐与载气(carriergas)接触,从而产生载体/裂变产物气体混合物和脱气的燃料盐,该脱气的燃料盐相对于辐照的燃料盐具有减少量的气态裂变产物;将脱气的燃料盐过滤,从而除去裂变产物固体,以获得过滤的燃料盐;并且将过滤的燃料盐转移至反应堆芯。在引发可裂变燃料盐的裂变之前,至少一种放射性同位素可以以足以获得具有小于1.0的优值(FigureofMerit)的可裂变燃料盐的量添加至可裂变燃料盐。可裂变燃料盐中的氯离子可以具有37Cl与总Cl的第一比率,该第一比率不同于37Cl与总Cl的天然存在的比率。可裂变燃料盐可以包含UCl4以及UCl3和NaCl中的一种或更多种,并且UCl4在可裂变燃料盐中的摩尔分数是从13mol%UCl4至71mol%UCl4。部分地,本公开内容描述了用于从核反应发电的核反应堆设施。反应堆设施可以包括反应堆芯,所述反应堆芯容纳可裂变燃料盐,可裂变燃料盐具有按摩尔分数计至少0.01%UCl4,并且其中燃料盐具有小于800℃的熔点和按重量计约61%的铀含量。例如,反应堆设施可以包括反应堆芯,所述反应堆芯容纳可裂变燃料盐,所述可裂变燃料盐具有按摩尔分数计至少5%UCl4,并且其中燃料盐具有小于600℃的熔点。反应堆设施还可以包括热交换器,热交换器适于将热从燃料盐转移至冷却剂。UCl4在燃料盐中的摩尔分数可以是从5mol%UCl4至100%UCl4、从13%UCl4至71%UCl4、从0%UCl3至34%UCl3或从12%NaCl至67%NaCl。燃料盐的熔点可以是从330℃至550℃、从338℃至500℃或从338℃至450℃。在核反应堆中,热交换器可以在反应堆芯的外部并且核反应堆还包括第一管道,其将反应堆芯的出口流体地连接至热交换器的入口并且允许燃料盐从反应堆芯流动至热交换器。核反应堆还可以包括第二管道,其将反应堆芯的入口流体地连接至热交换器的出口并且允许冷却的燃料盐从热交换器流动至反应堆芯。核反应堆可以包括至少一个泵,其适于当燃料盐处于熔融状态时移动燃料盐。核反应堆可以包括涡轮机,涡轮机适于将冷却剂中的热能转换成机械能;以及发电机,其连接至适于将机械能转换成电功率的涡轮机。还可以包括如在附图中图示的另外的部件。部分地,本公开内容描述了具有修改的量的37Cl的方法和燃料盐。公开了用于使用熔融氯化物燃料盐(moltenchloridefuelsalt)操作核反应堆的方法。该方法包括:确定核反应堆的目标有效中子倍增因数(targeteffectiveneutronmultiplicationfactor);产生改性的熔融氯化物燃料盐,在该改性的熔融氯化物燃料盐中具有37Cl与总Cl的第一比率,该改性的熔融氯化物燃料盐在用于核反应堆中时实现目标有效中子倍增因数,第一比率不同于37Cl与总Cl的天然存在的比率;以及操作具有改性的熔融氯化物燃料盐的核反应堆。该方法还可以包括:使用在燃料中具有37Cl与总Cl的第二比率的初始熔融氯化物燃料盐,确定反应堆的初始有效中子倍增因数;将初始有效中子倍增因数与目标有效中子倍增因数比较;以及基于比较操作的结果计算第一比率。改性的熔融氯化物燃料盐可以包括多种不同的氯化物化合物,所述多种不同的氯化物化合物包括第一裂变氯化物盐化合物和第一非裂变氯化物盐化合物,并且该方法的产生操作还可以包括:产生第一裂变氯化物盐化合物,其具有37Cl与总Cl的第二比率;产生第一非裂变氯化物盐化合物,其具有37Cl与总Cl的第三比率;以及使第一裂变氯化物盐化合物和第一非裂变氯化物盐化合物以合适的量组合,以获得改性的熔融氯化物燃料盐,该改性的熔融氯化物燃料盐具有在改性的熔融氯化物燃料盐中的37Cl与总Cl的第一比率。多种不同的氯化物化合物可以包括第一裂变氯化物盐化合物、第一非裂变氯化物盐化合物以及第二裂变氯化物盐化合物,并且该方法还可以包括:产生具有37Cl与总Cl的第四比率的第二裂变氯化物盐化合物;以及使第一裂变氯化物盐化合物、第一非裂变氯化物盐化合物和第二裂变氯化物盐化合物以合适的量组合,以获得改性的熔融氯化物燃料盐,该改性的熔融氯化物燃料盐具有在改性的熔融氯化物燃料盐中的37Cl与总Cl的第一比率。第一裂变氯化本文档来自技高网...
熔融核燃料盐以及相关的系统和方法

【技术保护点】
一种用于从核反应发电的核反应堆设施,所述反应堆设施包括:反应堆芯,其容纳可裂变燃料盐,所述可裂变燃料盐具有按摩尔分数计至少0.01%UCl4,并且其中所述燃料盐具有小于800℃的熔点和按重量计约61%的铀含量;以及热交换器,其适于将热从所述燃料盐转移至冷却剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.29 US 62/097,235;2014.12.31 US 62/098,984;1.一种用于从核反应发电的核反应堆设施,所述反应堆设施包括:反应堆芯,其容纳可裂变燃料盐,所述可裂变燃料盐具有按摩尔分数计至少0.01%UCl4,并且其中所述燃料盐具有小于800℃的熔点和按重量计约61%的铀含量;以及热交换器,其适于将热从所述燃料盐转移至冷却剂。2.如权利要求1所述的核反应堆,其中UCl4的摩尔分数是按摩尔分数计从5%至100%UCl4。3.如权利要求2所述的核反应堆,其中UCl4的摩尔分数是按摩尔分数计从13%至71%UCl4。4.如权利要求1所述的核反应堆,其中所述可裂变燃料盐具有按摩尔分数计从0%至34%UCl3。5.如权利要求1所述的核反应堆,其中所述可裂变燃料盐具有按摩尔分数计从12%至67%NaCl。6.如权利要求1所述的核反应堆,其中所述熔点是从330℃至550℃。7.如权利要求6所述的核反应堆,其中所述熔点是从338℃至500℃。8.如权利要求7所述的核反应堆,其中所述熔点是从338℃至450℃。9.如权利要求1所述的核反应堆,其中所述热交换器在所述反应堆芯的外部,并且所述核反应堆还包括:第一管道,其将所述反应堆芯的出口流体地连接至所述热交换器的入口,并且允许燃料盐从所述反应堆芯流动至所述热交换器。10.如权利要求9所述的核反应堆,还包括:第二管道,其将所述反应堆芯的入口流体地连接至所述热交换器的出口,并且允许冷却的燃料盐从所述热交换器流动至所述反应堆芯。11.如权利要求1所述的核反应堆,还包括:至少一个泵,其适于当所述燃料盐处于熔融状态时移动所述燃料盐。12.如权利要求1所述的核反应堆,还包括:涡轮机,其适于将所述冷却剂中的热能转换成机械能;以及发电机,其连接至所述涡轮机,所述发电机适于将机械能转换成电。13.一种用于使用熔融氯化物燃料盐操作核反应堆的方法,包括:确定所述核反应堆的目标有效中子倍增因数;产生改性的熔融氯化物燃料盐,所述改性的熔融氯化物燃料盐在所述改性的熔融氯化物燃料盐中具有37Cl与总Cl的第一比率,所述改性的熔融氯化物燃料盐在用于所述核反应堆时实现所述目标有效中子倍增因数,所述第一比率不同于37Cl与总Cl的天然存在的比率;以及用所述改性的熔融氯化物燃料盐操作所述核反应堆。14.如权利要求13所述的方法,还包括:使用在所述燃料中具有37Cl与总Cl的第二比率的初始熔融氯化物燃料盐,确定所述反应堆的初始有效中子倍增因数;比较所述初始有效中子倍增因数与所述目标有效中子倍增因数;以及基于所述比较操作的结果计算所述第一比率。15.如权利要求13所述的方法,其中所述改性的熔融氯化物燃料盐包含多种不同的氯化物化合物,所述多种不同的氯化物化合物包括第一裂变氯化物盐化合物和第一非裂变氯化物盐化合物,并且所述产生操作还包括:产生所述第一裂变氯化物盐化合物,所述第一裂变氯化物盐化合物具有37Cl与总Cl的第二比率;产生所述第一非裂变氯化物盐化合物,所述第一非裂变氯化物盐化合物具有37Cl与总Cl的第三比率;以及将所述第一裂变氯化物盐化合物和所述第一非裂变氯化物盐化合物以合适的量组合,以获得在所述改性的熔融氯化物燃料盐中具有37Cl与总Cl的所述第一比率的所述改性的熔融氯化物燃料盐。16.如权利要求15所述的方法,其中所述多种不同的氯化物化合物包括所述第一裂变氯化物盐化合物、所述第一非裂变氯化物盐化合物以及第二裂变氯化物盐化合物,并且所述方法还包括:产生所述第二裂变氯化物盐化合物,所述第二裂变氯化物盐化合物具有37Cl与总Cl的第四比率;以及将所述第一裂变氯化物盐化合物、所述第一非裂变氯化物盐化合物以及所述第二裂变氯化物盐化合物以合适的量组合,以获得在所述改性的熔融氯化物燃料盐中具有37Cl与总Cl的所述第一比率的所述改性的熔融氯化物燃料盐。17.如权利要求15所述的方法,其中所述第一裂变氯化物化合物选自UCl4、UCl3、UCl3F以及UCl2F2。18.如权利要求15所述的方法,其中所述第一非裂变氯化物化合物选自NaCl、MgCl2、CaCl2、BaCl2、KCl、SrCl2、VCl3、CrCl3、TiCl4、ZrCl4、ThCl4、AcCl3、NpCl4、AmCl3、LaCl3、CeCl3、PrCl3和/或NdCl3。19.如权利要求13所述的方法,其中所述改性的熔融氯化物燃料盐选自UCl4、UCl3、UCl3F、NaCl及其混合物。20.如权利要求13所述的方法,其中所述改性的熔融氯化物燃料盐选自:34mol%UCl3和66mol%NaCl的混合物;47.7mol%UCl4和52.3mol%NaCl的混合物;71mol%UCl4、17mol%UCl3和12mol%NaCl的混合物;以及40.5mol%UCl4、17mol%UCl3和42.5mol%NaCl的混合物。21.一种改性的氯化物燃料,包含:可裂变燃料盐,其具有在所述燃料盐中大于25mol%的37Cl与总Cl的比率。22.如权利要求21所述的改性的氯化物燃料盐,其中所述燃料盐中37Cl与总Cl的所述比率大于75mol%。23.如权利要求21所述的改性的氯化物燃料盐,其中所述燃料盐中37Cl与总Cl的所述比率大于选自以下的值:30mol%、35mol%、40mol%、45mol%、50mol%、55mol%、60mol%、65mol%、70mol%、75mol%、80mol%、85mol%、90mol%、95mol%以及99mol%。24.一种用于从核反应发电的核反应堆设施,所述反应堆设施包括:反应堆芯,其容纳可裂变燃料盐,所述可裂变燃料盐具有按摩尔分数计至少5%UCl4,并且其中所述燃料盐具有小于600℃的熔点;热交换器,其适于将热从所述燃料盐转移至冷却剂。25.如权利要求24所述的核反应堆,其中UCl4的摩尔分数是从5%至100%UCl4。26.如权利要求25所述的核反应堆,其中UCl4的摩尔分数是从13mol%至71mol%UCl4。27.如权利要求24所述的核反应堆,还包含:从0mol%至34mol%UCl3。28.如权利要求24所述的核反应堆,还包含:从12mol%至67mol%NaCl。29.如权利要求24所述的核反应堆,其中所述熔点是从330℃至550℃。30.如权利要求29所述的核反应堆,其中所述熔点是从338℃至500℃。31.如权利要求30所述的核反应堆,其中所述熔点是从338℃至450℃。32.如权利要求24所述的核反应堆,其中所述热交换器在所述反应堆芯外部,并且所述核反应堆还包括:第一管道,其将所述反应堆芯的出口流体地连接至所述热交换器的入口,并且允许燃料盐从所述反应堆芯流动至所述热交换器。33.如权利要求32所述的核反应堆,还包括:第二管道,其将所述反应堆芯的入口流体地连接至所述热交换器的出口,并且允许冷却的燃料盐从所述热交换器流动至所述反应堆芯。34.如权利要求24所述的核反应堆,还包括:至少一个泵,其适于当所述燃料盐处于熔融状态时移动所述燃料盐。35.如权利要求24所述的核反应堆,还包括:涡轮机,其适于将所述冷却剂中的热能转换成机械能;以及发电机,其连接至所述涡轮机,所述发电机适于将机械能转换成电。36.一种可裂变燃料盐,包含:按摩尔分数计至少5%UCl4;其中所述燃料盐具有小于600℃的熔点。37.如权利要求36所述的燃料盐,其中UCl4的摩尔分数是从5mol%至100mol%UCl4。38.如权利要求37所述的燃料盐,其中UCl4的摩尔分数是从13mol%至71%molUCl4。39.如权利要求36所述的燃料盐,还包含:从0mol%至34mol%UCl3。40.如权利要求36所述的燃料盐,还包含:从12mol%至67mol%NaCl。41.如权利要求36所述的燃料盐,其中所述熔点是从330℃至550℃。42.如权利要求41所述的燃料盐,其中所述熔点是从338℃至500℃。43.如权利要求42所述的燃料盐,其中所述熔点是从338℃至450℃。44.一种熔融盐反应堆,包括:反应堆芯,其容纳燃料盐,其中所述燃料盐是从1mol%-100mol%UCl3F。45.如权利要求44所述的熔融盐反应堆,其中所述燃料盐是从15mol%-20mol%UCl3,并且其余是从35mol%-45mol%NaCl和35mol%-45mol%UCl3F。46.如权利要求44所述的熔融盐反应堆,其中所述燃料盐包含至少5%UCl3F。47.如权利要求46所述的熔融盐反应堆,其中所述燃料盐还包含UCl4、UCl3、UCl2F2、ThCl4、UBr3、UBr4、UClF3以及非裂变氯化物化合物中的一种或更多种。48.如权利要求46所述的熔融盐反应堆,其中所述非裂变氯化物化合物选自NaCl、MgCl2、CaCl2、BaCl2、KCl、SrCl2、VCl3、CrCl3、TiCl4、ZrCl4、ThCl4、AcCl3、NpCl4、AmCl3、LaCl3、CeCl3、PrCl3和/或NdCl3。49.一种用于熔融燃料反应堆的燃料盐,所述燃料盐由以下组成:至少可检测量的UCl3F;以及UCl4、UCl3、UCl2F2、UClF3以及非裂变盐中的一种或更多种,所述非裂变盐选自:NaCl、MgCl2、CaCl2、BaCl2、KCl、SrCl2、VCl3、CrCl3、TiCl4、ZrCl4、ThCl4、AcCl3、NpCl4、AmCl3、LaCl3、CeCl3、PrCl3以及NdCl3;其中所述燃料盐具有低于800℃的熔融温度。50.如权利要求49所述的燃料盐,其中所述燃料盐具有低于550℃的熔融温度。51.一种用于熔融燃料反应堆的燃料盐,所述燃料盐包含:至少可检测量的ThCl4;以及UCl4、UCl3、UCl3F中的一种或更多种。52.如权利要求51所述的燃料盐,还包含:选自以下的一种或更多种非裂变盐:NaCl、MgCl2、CaCl2、BaCl2、KCl、SrCl2、VCl3、CrCl3、TiCl4、ZrCl4、ThCl4、AcCl3、NpCl4、AmCl3、LaCl3、CeCl3、PrCl3以及NdCl3。53.如权利要求51所述的燃料盐,其中所述燃料盐的熔点低于550℃。54.如权利要求51所述的燃料盐,其中所述燃料盐在处于熔融状态时能够支持增殖和燃烧反应。55.如权利要求51所述的燃料盐,其中所述燃料盐中的氯化物富集有37Cl。56.一种用于熔融燃料反应堆的燃料盐,由以下组成:至少可检测量的ThCl4;以及UCl4、UCl3、UCl3F以及非裂变盐中的一种或更多种,所述非裂变盐选自NaCl、MgCl2、CaCl2、BaCl2、KCl、SrCl2、VCl3、CrCl3、TiCl4、ZrCl4、ThCl4、AcCl3、NpCl4、AmCl3、LaCl3、CeCl3、PrCl3以及NdCl3;其中所述燃料盐具有低于800℃的熔融温度。57.一种可裂变燃料盐,包含:可检测量的UCl3F、UBr3或UBr4中的至少一种。58.一种可裂变燃料盐,包含UBr3、UBr4以及NaBr。59.如权利要求58所述的燃料盐,其中所述燃料盐具有高于330℃的熔点。60.如权利要求58所述的燃料盐,其中UBr3和UBr4中的至少一种包含富集的235U。61.如权利要求60所述的燃料盐,其中UBr3和UBr4中的至少一种具有被富集至高于19%235U的铀。62.如权利要求61所述的燃料盐,其中所述盐按摩尔分数计是17UBr3-71UBr4-12NaBr,并且在所述UBr3和UBr4任一者或两者中的所述铀被富集至19.99mol%235U。63.如权利要求58所述的燃料盐,其中在所述燃料盐中的溴化物富集有79Br或81Br。64.如权利要求58所述的燃料盐,其中在所述燃料盐中大于90mol%、95mol%、98mol%、99mol%或99.9mol%的溴离子是79Br或81Br。65.一种用于制造铀氯化物燃料盐的方法,包括:在允许形成UCl4的条件下,使一定体积的UO2与氯和一氧化碳接触,从而获得一定量的UCl4;在允许形成NaCl的条件下,使一定体积的Na2CO3与氯和一氧化碳接触,从而获得一定量的NaCl;在允许形成UCl3的条件下,使一定体积的Si与UCl4接触,从而获得一定量的UCl3;以及使NaCl中的至少某些与UCl3、UCl4中的任一者或两者中的至少某些适当地混合以实现期望的铀氯化物燃料盐。66.如权利要求65所述的方法,还包括:在接触操作中的一个或更多个中使用富集氯。67.如权利要求66所述的方法,其中所述富集氯具有多于24mol%37Cl同位素。68.如权利要求65所述的方法,其中所述使一定体积的UO2与氯和一氧化碳接触还包括:使一定体积的固体UO2与气态氯和气态一氧化碳接触。69.如权利要求65所述的方法,其中所述使一定体积的Na2CO3与氯和一氧化碳接触还包括:使一定体积的固体Na2CO3与气态氯和气态一氧化碳接触。70.如权利要求65所述的方法,其中所述使一体积的Si与UCl4接触还包括:使一定体积的固体Si与液体UCl4接触。71.一种用于制造铀氯化物燃料盐的方法,包括:制备具有UO2的第一容器、具有Na2CO3的第二容器以及具有Si的第三容器;使Cl2和CO通过所述第一容器和所述第二容器,从而将UO2中的至少某些转化成UCl4,并且将Na2CO3中的至少某些转化成NaCl;调节所述第一容器的压力和/或温度以使至少某些UCl4升华,同时将所述UO2保持为固体;将所述UCl4气体中的至少某些转移到所述第二容器中;调节所述第二容器的压力和/或温度以将所述UCl4和NaCl转化成液体混合物,同时将所述Na2CO3保持为固体;以及在适合产生至少某些液体UCl3和气态SiCl4的条件下,将UCl4和NaCl的所述液体混合物中的至少某些转移到所述第三容器中,从而产生液体UCl3-UCl4-NaCl燃料盐混合物。72.如权利要求71所述的方法,还包括:在所述使Cl2和CO通过的操作中使用富集氯。73.如权利要求72所述的方法,其中所述富集氯具有多于25mol%37Cl同位素。74.如权利要求71所述的方法,还包括:控制权利要求1所述的操作,以在所述UCl3-UCl4-NaCl燃料盐混合物中获得期望的相对量的UCl3、UCl4和NaCl。75.如权利要求71所述的方法,其中所述UO2全部被转化成UCl4。76.如权利要求71所述的方法,其中所述Si全部被转化成SiCl4。77.一种用于制造铀氯化物燃料盐的系统,包括:容纳UO2的容器;容纳Na2CO3的容器;Cl2气体源;以及CO气体源;其中所述容纳UO2的容器和所述容纳Na2CO3的容器被连接以接收Cl2气体和CO气体。78.如权利要求77所述的系统,还包括:容纳Si的容器,其连接至所述容纳UO2的容器和所述容纳Na2CO3的容器中的一个或两个。79.如权利要求78所述的系统,还包括:环境控制系统,其能够充分地调节所述容纳UO2的容器中的压力和/或温度以使UCl4升华,并且充分地调节所述容纳Na2CO3的容器的压力和/或温度以使UCl4和NaCl熔融;并且其中所述容纳UO2的容器被连接至所述容纳Na2CO3的容器,使得气体可以可控地从所述容纳UO2的容器转移至所述容纳Na2CO3的容器;所述容纳Na2CO3的容器被连接至所述容纳Si的容器,使得液体可以可控地从所述容纳Na2CO3的容器转移至所述容纳Si的容器。80.如权利要求79所述的系统,其中从所述Cl2气体源获得的所述Cl2气体是改性的Cl2气体,所述改性的Cl2气体具有不同于24%的37Cl与总Cl的比率。81.如权利要求80所述的系统,其中所述改性的Cl2气体具有大于25%的37Cl与总Cl的比率。82.如权利要求80所述的系统,其中所述改性的Cl2气体具有小于23%的37Cl与总Cl的比率。83.一种快谱熔融盐核反应堆,包括:反应堆芯区段,其包括燃料输入部和燃料输出部,所述燃料输入部和所述燃料输出部被布置成使熔融氯化物核燃料盐流经所述反应堆芯区段,所述熔融氯化物核燃料盐包含UCl4、以及另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种的混合物,UCl4和至少一种另外的金属氯化物盐的所述混合物具有按摩尔分数计大于5%的UCl4含量。84.如权利要求83所述的核反应堆,其中在UCl4和至少一种另外的金属氯化物盐的所述混合物中的铀浓度大于按重量计61%。85.如权利要求83所述的核反应堆,其中所述另外的铀氯化物盐包括:UCl3。86.如权利要求85所述的核反应堆,其中UCl4、以及另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种的所述混合物具有82UCl4-18UCl3的组成。87.如权利要求85所述的核反应堆,其中UCl4、以及另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种的所述混合物具有17UCl3-71UCl4-12NaCl的组成。88.如权利要求83所述的核反应堆,其中UCl4、以及另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种的所述混合物具有50UCl4-50NaCl的组成。89.如权利要求83所述的核反应堆,其中所述另外的金属氯化物包括:NaCl、MgCl2、CaCl2、BaCl2、KCl、SrCl2、VCl3、CrCl3、TiCl4、ZrCl4、ThCl4、AcCl3、NpCl4、AmCl3、LaCl3、CeCl3、PrCl3或NdCl3中的至少一种。90.如权利要求83所述的核反应堆,其中UCl4、以及另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种的所述混合物具有处于或低于所述另外的金属氯化物盐的沉淀浓度的另外的金属氯化物盐浓度。91.如权利要求83所述的核反应堆,UCl4、以及另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种的所述混合物具有低于800摄氏度的温度的熔融温度。92.如权利要求91所述的核反应堆,其中所述选定的熔融温度高于330摄氏度的温度。93.如权利要求83所述的核反应堆,其中增殖和燃烧行为在所述熔融氯化物核燃料盐中用铀-钚循环确定。94.如权利要求83所述的核反应堆,其中所述熔融氯化物燃料盐在所述熔融氯化物燃料盐中具有37Cl与总Cl的第一比率,所述熔融氯化物燃料盐在用于所述核反应堆时实现目标有效中子倍增因数,所述第一比率不同于37Cl与总Cl的天然存在的比率。95.一种给快谱熔融盐核反应堆加燃料的方法,包括:提供一定体积的UCl4;提供一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种;使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种混合以形成具有按摩尔分数计大于5%的UCl4含量的熔融氯化物核燃料盐;以及将具有按摩尔分数计大于5%的UCl4含量的所述熔融氯化物核燃料盐供应至所述快谱熔融盐核反应堆的至少反应堆芯区段。96.如权利要求95所述的方法,其中所述提供一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种包括:提供一定体积的UCl3。97.如权利要求95所述的方法,其中所述提供一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种包括:提供一定体积的以下中的至少一种:NaCl、MgCl2、CaCl2、BaCl2、KCl、SrCl2、VCl3、CrCl3、TiCl4、ZrCl4、ThCl4、AcCl3、NpCl4、AmCl3、LaCl3、CeCl3、PrCl3或NdCl3。98.如权利要求95所述的方法,其中所述使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种混合以形成具有按摩尔分数计大于5%的UCl4含量的熔融氯化物核燃料盐包括:使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种混合,以形成具有按摩尔分数计大于5%的UCl4含量和从330℃至800℃的熔融温度的熔融氯化物核燃料盐。99.如权利要求95所述的方法,其中所述使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种混合以形成具有按摩尔分数计大于5%的UCl4含量的熔融氯化物核燃料盐包括:使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种混合以形成具有82UCl4-18UCl3的组成的熔融氯化物核燃料盐。100.如权利要求95所述的方法,其中所述使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种混合以形成具有按摩尔分数计大于5%的UCl4含量的熔融氯化物核燃料盐包括:使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种混合以形成具有17UCl3-71UCl4-12NaCl的组成的熔融氯化物核燃料盐。101.如权利要求95所述的方法,其中所述使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种混合以形成具有按摩尔分数计大于5%的UCl4含量的熔融氯化物核燃料盐包括:使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种混合以形成具有50UCl4-50NaCl的组成的熔融氯化物核燃料盐。102.如权利要求95所述的方法,其中所述使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种混合包括:使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种在所述快谱熔融盐核反应堆的内部混合。103.如权利要求95所述的方法,其中所述使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种混合包括:使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种在所述快谱熔融盐核反应堆的外部混合。104.如权利要求95所述的方法,其中提供所述一定体积的UCl4和提供所述一定体积的所述另外的铀氯化物盐或所述另外的金属氯化物盐中的至少一种包括在熔融氯化物核燃料盐中提供37Cl与总Cl的第一比率,所述熔融氯化物核燃料盐当用于所述核反应堆时实现目标有效中子倍增因数,所述第一比率不同于37Cl与总Cl的天然存在的比率。105.一种用于快谱熔融盐核反应堆的熔融氯化物盐燃料,通过包括以下的工艺制备:提供一定体积的UCl4;提供一定体积的另外的铀氯化物盐或另外的金属氯化物盐中的至少一种;以及使所述一定体积的UCl4与所述一定体积的...

【专利技术属性】
技术研发人员:杰西·R·奇塔姆三世小安塞尔莫·T·西斯内罗斯肯·切尔文斯基巴西姆·S·艾尔达舍布莱恩·C·凯莱赫威廉·M·克林凯文·克雷默杰弗里·F·拉特科夫斯基罗伯特·C·佩特罗斯基乔舒亚·C·沃尔特
申请(专利权)人:泰拉能源公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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