利用热膨胀原理使反射体热变移位的负载跟随小型化核能发电系统技术方案

本发明专利技术提供一种小型化核能发电系统，该系统易于实现负载跟随控制，且安全，还能降低制造成本、维护管理用成本。该系统具备一个具有负载跟随控制方式的小型化核反应堆，该反应堆具备：燃料集合体堆芯(4)，该堆芯使用金属性燃料，所述金属性燃料含有铀(235,238)及钚239任一种或两种；核反应堆容器(1)，用来收纳所述燃料集合体堆芯(4)；金属钠，所述金属钠填充在核反应堆容器(1)内，被堆芯(4)加热；及中子反射体(2)，所述中子反射体(2)将从堆芯(4)辐射出的中子的有效倍增系数维持在约1以上，使堆芯处于临界状态；且在所述中子反射体上连接弹簧状或螺旋状金属部件，金属部件因冷却材料金属钠的温度而受热变形，利用此受热变形控制中子反射体的快中子反射效率，由此能控制中子有效倍增系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用热膨胀原理使反射体热变移位的负载跟随小型化核能发电系统[相关申请]本申请主张2015年4月2日申请的日本专利申请第2015-75942号的优先权，其内容以引证的方式并入本文。
本专利技术关于小型化核能发电系统，更具体地说，本专利技术关于将冷却系统至少分成一次系统和二次系统的小型化核能发电系统，该小型化核能发电系统装配有负载跟随型控制系统，能自然地控制小型化核反应堆内的核反应。
技术介绍
作为核能发电系统中使用的核反应堆，一直以来熟知的有间接循环型核反应堆，这种间接循环型核反应堆利用不会被放射线污染的水蒸气推动涡轮转动来发电。这种核反应堆在一次冷却系统和二次冷却系统之间，具备蒸汽发生器和热交换器。于是，以构筑大型发电系统为目的的回路型快中子反应堆中，利用中间热交换器，将冷却堆芯而被加热的一次钠体系(一次冷却系统)的热传递给二次钠体系(二次冷却系统)，然后利用蒸发器及过热器，将二次钠体系的热传递给水-蒸汽体系。此外，在加大核反应堆容器，将一次钠体系的泵和中间热交换器收纳于核反应堆容器内的箱型快中子增殖反应堆中，也是同样地利用中间热交换器将一次钠体系的热传递给二次钠体系，然后利用蒸汽发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化核能发电系统，所述小型化核能发电系统具备一个小型化核反应堆，所述小型化核反应堆包含：燃料集合体的堆芯，所述燃料集合体的堆芯包含多个燃料棒，所述燃料棒是在包覆管内封入金属性燃料形成的，所述金属性燃料含有铀(U)235、238及钚(Pu)239的任一种或两种；核反应堆容器，所述核反应堆容器收纳着所述堆芯；一次冷却材料，所述一次冷却材料填充在所述核反应堆容器内，被所述堆芯加热，且包含金属钠、铅(Pb)或铅‑铋(Bi)中的一种；及中子反射体，所述中子反射体设置在所述堆芯周围,且构成为，该中子反射体的中子反射率设为，将从所述堆芯辐射的中子的有效倍增系数维持在约1以上，使所述堆芯处于临界状态，所...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.02 JP 2015-0759421.一种小型化核能发电系统，所述小型化核能发电系统具备一个小型化核反应堆，所述小型化核反应堆包含：燃料集合体的堆芯，所述燃料集合体的堆芯包含多个燃料棒，所述燃料棒是在包覆管内封入金属性燃料形成的，所述金属性燃料含有铀(U)235、238及钚(Pu)239的任一种或两种；核反应堆容器，所述核反应堆容器收纳着所述堆芯；一次冷却材料，所述一次冷却材料填充在所述核反应堆容器内，被所述堆芯加热，且包含金属钠、铅(Pb)或铅-铋(Bi)中的一种；及中子反射体，所述中子反射体设置在所述堆芯周围,且构成为，该中子反射体的中子反射率设为，将从所述堆芯辐射的中子的有效倍增系数维持在约1以上，使所述堆芯处于临界状态，所述中子反射体还连接热膨胀率比反射体自身大的金属部件，所述金属部件依据所述核反应堆容器内的温度而热膨胀并引起移位，利用此移位，改变所述中子反射效率，由此能实现负载跟随型控制。2.权利要求1所述的小型化核能发电系统，其中,围绕在所述堆芯周围而设置的所述中子反射体构成为：高度比所述堆芯的高度小，能利用移动机构，从所述堆芯下方侧朝上方侧移动，或者从上方侧朝下方侧移动。3.权利要求1所述的小型化核能发电系统，其中,在所述燃料集合体周围设置的所述中子反射体，具有和所述燃料集合体的全长同等的长度。4.权利要求1至3中任一项所述的小型化核能发电系统，其中,具有弹簧状或螺旋状的所述金属部件的中子反射体，除了设置在所述燃料集合体周围以外，还设置在所述燃料集合体的上部，所述金属部件构成为能通过热膨胀控制所述中子反射效率。5.权利要求1至4中任一项所述的小型化核能发电系统，其中，所述中子反射体有多个，从所述堆芯的中心隔开配置在同心圆上，在同心圆上分割成两个部分以上，具有两种半径，所述多个中子反射体分类成两组，分别具有相同半径的第1组反射体和分别具有相同半径的第2组反射体，其中第1组中子反射体连接设置于所述堆芯的同心圆上的第1螺旋状的所述金属部件，通过所述第1螺旋状金属部件的热膨胀，在所述第1组中子反射体和所述第2组中子反射体之间，形成狭缝，并基于所述核反应堆容器内的温度，调整该狭缝的间隔。6.权利要求5所述的小型化核能发电系统，其中，所述中子反射体还在半径方向上分割成两个部分以上。7.权利要求5或6所述的小型化核能发电系统，其中，所述第2组反射体也连接配置在所述堆芯的同心圆上的第2螺旋状的所述金属部件，且所述第1螺旋状金属部件和所述第2螺旋状金属部件的卷绕方向相反。8.权利要求1至7中任一项所述的小型化核能发电系统，其中，所述中子反射体的材料是从铍(Be)、氧化铍(BeO)、石墨、碳、不锈钢中选定。9.权利要求1至8中任一项所述的小型化核能发电系统，其中，在所述第1组和第2组的所述中子反射体之间，装入碳作为润滑材料。10.权利要求5至9中任一项所述的小型化核能发电系统，其中，所述第1组和第2组的所述中子反射体在圆周方向具有重叠部分，通过调整该重叠部分的宽度，调整温度，使临界状态变成1。11.权利要求1至4中任一项所述的小型化核能发电系统，所述的小型化核能发电系统构成为，在同心圆上分割成两个部分以上的中子反射体的外侧，设置固定用圆筒，所述固定用圆筒用来固定所述金属部件即调节弹簧，在更外侧，还设置多个反射体移动用夹具，所述多个反射体移动用夹具和分割后所述中子反射体分别对应，且包含调节弹簧支撑板、反射体调节棒和所述调节弹簧；所述反射体调节棒分别连接对应的所述中子反射体，当所述调节弹簧受热膨胀时，热膨胀会经由所述反射体调节棒传递给中子反射体，使所述中子反射体远离所述燃料集合体，所述反射体调节棒是固定在所述调节弹簧支撑板上的，由此可实现负载跟随型控制，控制核反应堆的功率。12.权利要求1至4中任一项所述的小型化核能发电系统，所述的小型化核能发电系统配置了多层环状中子反射体，所述多层环状中子反射体在同心圆上、并顺着所述燃料棒的方向上，分割成两...

【专利技术属性】
技术研发人员：澄田修生，上野勳，横峯健彦，
申请(专利权)人：科利尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP