一种采用钍基核燃料的快中子谱反应堆堆芯的制作方法

本实用新型涉及核反应堆技术领域，尤其涉及一种采用钍基核燃料的快中子谱反应堆堆芯。

背景技术：

研究表明，地球地壳中钍资源蕴藏量是铀资源的3倍，而作为一种潜在核燃料的钍并未得到合理开发利用。我国开采成本在$80/kg以下可供开采的钍蕴藏量为10万吨。然而，钍通常只作为开采其他矿物的副产品出现，其主要寄生于稀土磷酸盐矿和独居石中。目前，在其他矿物开采后，钍并没有进行回收利用，而是当作矿物残渣处理。

另一方面，钍(²³²Th)作为一种重要的可裂变核素，理论上在中子辐照下可转化生成钍同位素²³³Th，再经过两次β衰变可转化为²³³U，而²³³U的中子裂变截面较大，是较为理想的链式反应核素，即将钍(²³³Th)原位增殖后再原位燃烧。然而，²³³Th的中子吸收截面较小，且转化为²³³U过程的中间产物中子吸收截面较大，极大地削弱²³³U转化分支比。因此，对以钍(²³³Th)作为增殖燃料的反应堆堆芯设计将极为苛刻，必须通过合理的堆芯设计确保原位增殖原位燃烧过程的持续进行。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种采用钍基核燃料的快中子谱反应堆堆芯。

本实用新型是采取以下技术方案来实现的：一种采用钍基核燃料的快中子谱反应堆堆芯，它包括本体，所述本体包括点火区、底座和新料区，所述本体下方设置有底座；所述底座上方设置有点火区；所述点火区上方设置有新料区；所述底座内部设置有冷却剂池；所述点火区底部设置的多个冷却剂通道延伸至底座内部设置的冷却剂池内部；所述新料区内部设置有多个燃料组件；所述新料区内表面设置一层隔离层；所述隔离层表面设置有第二热交换器；所述第二热交换器表面设置有第一热交换器；所述第二热交换器和第一热交换器之间设置有多个横向冷却通道以及纵向冷却通道；所述第一热交换器内表面设置一层保温层；且所述保温层内表面设置一层反射层。

上述的一种采用钍基核燃料的快中子谱反应堆堆芯，所述点火区底部设置的冷却剂通道表面设置有冷却剂泵。

上述的一种采用钍基核燃料的快中子谱反应堆堆芯，所述点火区和新料区为圆柱形结构，且半径为300-400cm。

上述的一种采用钍基核燃料的快中子谱反应堆堆芯，所述点火区和新料区高度为600-800cm。

上述的一种采用钍基核燃料的快中子谱反应堆堆芯，所述新料区内部设置的多个燃料组件横截面为圆形结构。

上述的一种采用钍基核燃料的快中子谱反应堆堆芯，所述点火区和新料区采用碳化硅材料制成。

综上所述本实用新型具有以下有益效果：本实用新型具有结构设计合理和使用方便等优点，所述设置隔离层可以起到较好的防辐射效果，避免出现核泄漏的情况，使人们的使用更加安全。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型俯视图；

其中：1、本体；2、点火区；3、新料区；4、反射层；5、燃料组件；6、保温层；7、第一热交换器；8、横向冷却通道；9、纵向冷却通道；10、第二热交换器；11、隔离层；12、底座；13、冷却剂池；14、冷却剂泵；15、冷却剂通道。

具体实施方式

如图1至图2所示，一种采用钍基核燃料的快中子谱反应堆堆芯，它包括本体1，所述本体1包括点火区2、底座12和新料区3，所述本体1下方设置有底座12；所述底座12上方设置有点火区2；所述点火区2上方设置有新料区3；所述底座12内部设置有冷却剂池13；所述点火区2底部设置的多个冷却剂通道15延伸至底座12内部设置的冷却剂池13内部；所述新料区3内部设置有多个燃料组件5；所述新料区3内表面设置一层隔离层11；所述隔离层11表面设置有第二热交换器10；所述第二热交换器10表面设置有第一热交换器7；所述第二热交换器10和第一热交换器7之间设置有多个横向冷却通道8以及纵向冷却通道9；所述第一热交换器7内表面设置一层保温层6；且所述保温层6内表面设置一层反射层4。

本实用新型所采用的技术方案是圆柱形堆芯结构设计，堆芯由点火区2和新料区3组成，新料区3内装载金属钍核燃料，充分利用钍资源，变废为宝，有效地解决核燃料的可持续性发展问题；所设置隔离层11可以起到较好的防辐射效果，避免出现核泄漏的情况，使反应堆的使用更加安全；所述第一热交换器7和第二热交换器10之间设置有多个横向冷却通道8以及纵向冷却通道9，从而可以有效的对点火区2以及新料区3进行降温处理，通过配合底座12内部设置的冷却剂池13，打开冷却剂泵14，可以使冷却剂池13中的冷却剂进入反应堆点火区2以及新料区3中，对堆芯进行冷却，即使在反应堆紧急停堆后冷却剂泵14失去外部电源，该设计仍然能通过冷却剂自然循环冷却的方式导出点火区2以及新料区3的余热，不会发生堆芯熔化事故，使反应堆的使用更加安全；所述点火区2和新料区3采用碳化硅材料制成，所述碳化硅材料不仅具有较好的稳定性以及耐磨性，而且硬度高和质量轻等优点，有效的延长了本体1的使用寿命。

以上所述是本实用新型实施例，故凡依本实用新型申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。