具有中子反射冷却剂的熔融燃料核反应堆的制作方法

引言

被称为“增殖和燃烧”快反应堆(“breed-and-burn”fastreactor)的快核反应堆的特定分类包括能够产生比其消耗的更多的裂变核燃料(fissilenuclearfuel)的核反应堆。也就是，中子的有效利用(neutroneconomy)是足够高的以从增殖性核反应堆燃料(例如，铀-238)中增殖出比其在裂变反应中燃烧更多的裂变的核燃料(例如，钚-239)。原则上，增殖和燃烧反应堆可以接近增殖性材料的100％的能量提取率(energyextractionrate)。为了引发增殖过程，增殖和燃烧反应堆必须首先被进料有一定量的裂变燃料，例如浓缩铀。其后，增殖和燃烧反应堆可以能够在几十年的时间跨度内维持能量产生，而不需要加燃料，并且没有常规核反应堆的伴随的扩散风险。

一种类型的增殖和燃烧反应堆是熔融盐反应堆(moltensaltreactor)(msr)。熔融盐反应堆是一类快谱核裂变反应堆，其中燃料是包含混合的或溶解的核燃料(例如铀或其他可裂变元素)的熔融盐流体。在msr系统中，由燃料盐提供的未慢化的快中子谱(unmoderated,fastneutronspectrum)能够使用铀-钚燃料循环实现良好的增殖性能(breedperformance)。与控制从增殖性燃料增殖成裂变燃料的快谱中子相比，热中子控制裂变燃料的裂变反应。由热中子与核素的碰撞导致的裂变反应可以在裂变反应中消耗裂变燃料，这释放快谱中子、γ射线、大量的热能并排出裂变产物，例如较小的核元素。消耗核燃料被称为燃耗或燃料利用。较高的燃耗典型地减少核裂变反应终止之后剩余的核废物的量。快中子谱还减轻裂变产物中毒，以提供卓越的性能，而无需在线再加工和伴随的扩散风险。因此，增殖和燃烧msr的设计和操作参数(例如，紧凑的设计、低压、高温、高功率密度)为实现零碳能源(zerocarbonenergy)的成本有效的、全球可扩展的(globally-scalable)解决方案提供了潜力。

具有中子反射冷却剂的熔融燃料核反应堆

在msr系统的操作期间，通过改变循环的熔融燃料盐的组成，熔融燃料盐交换可以允许在期望的操作界限(operationalbound)内对反应堆芯中的反应性和增殖的某些控制。在某些实施方式中，反应堆芯被全部或部分地封闭在包含中子反射器材料的中子反射器组件中。公开的动态中子反射器组件通过调节中子反射器组件的反射率特性以管理反应堆芯中的中子谱，允许对反应性和增殖速率的另外的动态和/或增量控制。这样的控制管理反应堆芯中的反应性和增殖速率。动态中子反射器组件中的材料的组成可以通过选择性地插入或移除中子谱影响材料(neutron-spectrum-influencingmaterial)例如中子反射器、慢化器(moderator)或吸收器来改变，以动态管理动态中子反射器组件的中子谱影响特性(“反射率特性”)。可选择地，这些反射率特性可以通过改变动态中子反射器组件中的材料的温度、密度或体积来调节。在某些实施方式中，动态中子反射器组件可以包括与燃料(例如，熔融燃料盐)热接触的流动的中子反射器材料。流动的中子反射器材料可以呈任何合适的形式，包括而不限于流体例如铅铋(leadbismuth)、悬浮颗粒物的浆料、固体例如粉末，和/或砂砾(pebble)例如碳砂砾。动态中子反射器组件可以选择性地使一种或更多种中子吸收材料循环或流过该组件，使得可以选择性地添加反射器材料或从其中移除反射器材料。在其他实施方式中，流动的中子反射器材料可以经由主冷却剂回路(primarycoolantcircuit)或二级冷却剂回路(secondarycoolantcircuit)从热交换器中的熔融燃料盐提取热。

附图简述

图1描绘了熔融燃料盐快反应堆系统上的示例性中子反射器组件的示意图。

图2描绘了一个或更多个示例性动态中子反射器组件相对于其他中子反射器组件配置的快谱熔融盐反应堆中的反射率相对于时间的图。

图3描绘了围绕熔融核燃料盐快反应堆的示例性分段式中子反射器组件的示意图。

图4图示出了具有中子反射器组件的示例性熔融盐燃料核反应堆，所述中子反射器组件装配有溢流槽(overflowtank)。

图5描绘了具有多个套筒(sleeve)的示例性中子反射器组件的俯视图示意图。

图6描绘了具有多个套筒的示例性中子反射器组件的俯视示意图，所述中子反射器组件包括中子慢化构件(neutronmoderatingmember)。

图7描绘了由与热交换器热连通的中子反射器组件围绕的示例性熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图。

图8描绘了由与热交换器热连通的中子反射器组件围绕的示例性熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，所述中子反射器组件包括中子调节构件。

图9描绘了由与热交换器热连通的中子反射器组件围绕的示例性熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，所述中子反射器组件包括中子吸收构件(neutronabsorbingmember)和体积替代构件(volumetricdisplacementmember)。

图10描绘了由通过管壳式热交换器与熔融核燃料盐热连通的中子反射器组件围绕的示例性熔融核燃料盐快反应堆芯的侧面示意图。

图11描绘了由通过管壳式热交换器与熔融核燃料盐热连通的中子反射器组件围绕的示例性熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图。

图12描绘了熔融核燃料盐快反应堆中动态谱位移(dynamicspectrumshifting)的示例性方法的流程图。

图13描绘了熔融核燃料盐快反应堆中动态谱位移的另一种示例性方法的流程图。

图14描绘了熔融核燃料盐快反应堆中动态谱位移的另一种示例性方法的流程图。

图15描绘了熔融核燃料盐快反应堆中动态谱位移的另一种示例性方法的流程图。

图16描绘了熔融核燃料盐快反应堆中动态谱位移的另一种示例性方法的流程图。

图17描绘了具有多个套筒和静态中子反射器子组件(staticneutronreflectorsub-assembly)的示例性中子反射器组件的俯视示意图。

图18描绘了由中子反射器组件围绕的示例性熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，所述中子反射器组件包括内部环形通道和外部环形通道并且还包括体积替代构件。

图19描绘了由中子反射器组件围绕的示例性熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，所述中子反射器组件包括内部环形通道和外部环形通道。

图20描绘了由中子反射器组件围绕的示例性熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，所述中子反射器组件包括内部环形通道和外部环形通道，其中内部环形通道包含一定体积的熔融燃料盐。

图21是由中子反射器组件围绕的示例性熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，所述中子反射器组件包括环形通道，所述环形通道包括变化的半径值的管。

图22图示出了利用循环的反射器材料的反应堆2200的实施方案的横截面图。

图23图示出了具有壳侧燃料/管侧主冷却剂热交换器配置的反应堆的实施方案，所述反应堆使用与图22中的反应堆的一半相同的横截面图。

图24图示出了液体中子反射器冷却的反应堆的实施方案。

详述

图1是示例性熔融盐反应堆(msr)系统100的示意图，所述系统100能够用燃料供给口(fuelfeed)102和燃料出口104实现开放式增殖和燃烧燃料循环。燃料出口104使熔融燃料盐108从反应堆容器107穿过主冷却剂环路流动至外部热交换器(未示出)，所述外部热交换器提取热(例如用于在蒸汽涡轮机中使用)并冷却熔融燃料盐108，用于经由燃料供给口102返回至反应堆容器107。熔融燃料盐108通过熔融燃料盐输入111流入反应堆容器107中，并且通过熔融燃料盐输出113流出反应堆容器107。

反应堆芯区段106被反应堆容器107封闭，所述反应堆容器107可以由适合于在熔融盐核反应堆中使用的任何材料形成。例如，反应堆芯区段106的本体部分(bulkportion)可以由一种或更多种钼合金、一种或更多种锆合金(例如，锆合金(zircaloy))、一种或更多种铌合金、一种或更多种镍合金(例如，哈斯特洛伊镍基耐蚀耐热合金n(hastelloyn))或高温钢和其他类似的材料形成。反应堆芯区段106的内表面109可以涂覆有、镀覆有或内衬有一种或更多种另外的材料以便提供对腐蚀和/或辐射损坏的抗性。

反应堆芯区段106被设计成保持熔融燃料盐108的流动，其中这样的流动由如图1中的空心尖端细箭头(hollowtipthinarrow)来示出。在一种实施方式中，当沿着垂直轴或z轴切割时，封闭反应堆芯区段106的反应堆容器107可以具有圆形横截面(即，在xy平面中产生圆形横截面)，尽管预期其他横截面形状，包括而不限于椭圆形横截面和多边形横截面。

作为反应堆启动操作的部分，msr系统100加载有初始熔融燃料的富燃料负载(charge)，例如铀-233、铀-235、或钚-239。在一种实施方式中，铀-235以pucl3、ucl4、ucl3、和/或uf6的形式连同载体盐(例如nacl、naf等)被用作启动燃料。在一个实例中，初始熔融燃料混合物包含以12.5wt％的浓缩铀，尽管可以采用其他组成。使初始熔融燃料循环穿过msr系统100的反应堆芯区段106，所述msr系统由浓缩铀的热中子的临界性或反应性来点燃。在操作期间，在一种方法中，初始熔融燃料可以通过增殖和燃烧过程和通过提取并补充以变化组成和量的熔融燃料盐来增加，以管理反应堆芯区段106中的反应性。

中子反射器组件110被布置在反应堆芯区段106的外部或其外部附近，使得中子反射器组件110围绕反应堆芯区段106内的核裂变区的至少一部分。中子反射器组件110可以被设计成单个连续件，或者可以包括多个分段式反射器，如下文更详细地解释的。中子反射器组件110可以由适合于中子反射、中子慢化和/或中子吸收的任何材料形成和/或包含适合于中子反射、中子慢化和/或中子吸收的任何材料，比如例如锆、钢、铁、石墨、铍、碳化钨、铅、铅-铋等中的一种或更多种。

在其他特性中，根据动态增量可调的反射率特性，中子反射器组件110适合于将从反应堆芯区段106发出的中子反射回到熔融燃料盐108中。一种类型的动态增量可调的反射特性是中子反射，当中子与反射器核碰撞时中子的弹性散射。碰撞的中子以与它们一起到达大体上相同的能量但在不同的方向上被散射。以这种方式，高百分比的快谱中子可以作为快谱中子被反射回到反应堆芯区段106中，在反应堆芯区段106中它们可以与增殖性核材料碰撞以增殖新的裂变核材料。因此，中子反射器组件110中的中子反射器材料可以增强增殖和燃烧快反应堆的增殖操作。

另外地或可选择地，另一种动态可调的反射特性是中子慢化，当中子与慢化器核碰撞时中子的非弹性散射。碰撞的中子以比它们一起到达(例如快谱中子散射为热谱中子)的较低能量并以不同的方向被散射。以这种方式，高百分比的快谱中子可以作为热中子被反射回到反应堆芯区段106中，在反应堆芯区段106中它们可以与裂变核材料碰撞并导致裂变反应。因此，中子反射器组件110中的中子慢化器材料可以增强增殖和燃烧快反应堆的燃耗操作。

另外地或可选择地，另一种动态可调的反射特性是中子吸收，还被称为中子捕获：一种核反应，在所述核反应中，原子核和一个或更多个中子碰撞并合并以形成较重的核。吸收的中子不被散射，而仍然是合并的核的一部分，除非稍后被释放，例如β粒子的一部分。中子吸收提供零反射或最小反射的反射率特性。以这种方式，从反应堆芯发出的快中子和热中子可以被防止散射回到反应堆芯区段106中以与裂变或增殖性材料碰撞。因此，中子反射器组件110中的中子吸收材料可以减少增殖和燃烧快反应堆的增殖操作和燃烧操作。

对中子反射组件110的中子反射率特性的动态控制允许在反应堆芯区段106中选择期望的反应性水平。例如，熔融燃料盐108需要最小水平的热中子接触，以保持反应堆芯区段106中的临界。动态中子反射器组件110可以被调节以提供反射率特性，用于维持或有助于反应堆芯区段106中的熔融燃料盐108中的临界性。作为另一个实例，可以期望以全功率操作msr系统100，这将激发反应堆芯区段106中的中子的增加的热化，以增加裂变速率。因此，动态中子反射器组件110的反射率特性可以被增加，以提供更多的慢化，直到已经达到代表用于反应堆芯区段106的全功率的期望的反应性水平。

相比之下，由于msr系统100是增殖和燃烧反应堆，所以可以期望在反应堆的生命周期内的多个点动态地控制增殖速率。例如，在反应堆生命周期早期，高增殖速率可以被期望以增加反应堆芯区段106中的裂变材料的可用性。因此，动态中子反射器110的反射率特性可以被调节，以提供进入反应堆芯区段106中的快中子的增加的反射以将更增殖性材料增殖成裂变燃料。由于随着时间的推移，更多的快中子被反射到反应堆芯区段106中，所以快中子可以将增殖性材料增殖成裂变材料，直到已经达到期望的裂变材料浓度。在反应堆的生命周期后期，可以合意的是增加燃耗以通过增加的燃耗来提供增加的功率。因此，动态中子反射器组件100的反射率特性可以被调节以增加快中子慢化成热中子以保持期望的燃烧速率。

以这种方式，芯反应性和增殖与燃烧的比率(ratioofbreedingtoburning)可以通过调节动态中子反射器组件100的反射率特性随着时间的推移被精确地控制。例如，msr系统100的操作者可能希望随着时间的推移，保持高且一致的燃烧概况(burnprofile)。在某些实施方式中，期望的燃烧概况是在延长的时间段内，例如在几年或几十年的时间段内，保持接近msr系统100的最大燃烧速率的燃烧概况。动态中子反射器组件110的反射率特性可以在延长的时间段内以多个间隔来选择，以获得这样的燃烧概况。如在上文实施例中，在msr系统100的生命周期早期，反射率特性可以被选择以将更多的快中子反射到反应堆芯区段106中，以将增殖性材料增殖成裂变材料，直到已经达到期望的裂变材料浓度。反射率特性可以被再次调节，用于适于该浓度的裂变材料的增加的热化。随着时间的推移，当裂变材料被燃烧时，动态中子反射器组件110的反射率特性可以再次被调节，以通过减少慢化和/或增加快中子反射，通过快中子反射引入更多的增殖。这些调节可以继续，使得msr系统100的燃烧概况保持为高的，并且增殖性材料以足以在延长的时间段内用燃料供应msr系统100的速率被增殖成裂变材料。

图2是具有一个或更多个动态反射器组件相对于具有静态中子影响特性的两个其他组件配置的快光谱msr反应性相对于时间的图200。图线202(plotline)示出了对于快谱msr反应堆的反应性相对于时间，所述快谱msr反应堆具有围绕反应堆芯的静态铅中子反射器组件，其中铅中子反射器组件趋向于将快中子弹性地散射到反应堆芯中。在时间t0后，当反应堆以初始燃料负载开始时，由于快中子反射到反应堆芯中，增殖性燃料的增殖可以迅速发生。在t1后，随着增殖增加用于燃烧的可用的裂变材料的量，图线202上的反应性随着时间逐渐地增加，在接近t4的时间达到最大。随着增加燃耗，随着时间的推移，增殖可能减慢，因为先前存在于反应堆芯中的增殖性燃料被转化成裂变材料或者由于中子与裂变的产物的增加的竞争被裂变。图线202没有示出随着时间的恒定的反应性水平，因为在接近该时间段开始时，在燃料区中不存在足够的快中子来使足够的裂变材料增殖以支持高的燃烧速率。随着时间的推移，较大数量的快中子将增殖性材料增殖成裂变材料，并且反应性增加，但仍低于反应堆能够达到的最大燃烧速率。在接近该时间段结束时，在时间t5附近，反应性达到局部最大值，并随着增殖性材料的供应开始下降而开始下降。

图线204示出了具有静态石墨慢化器配置的快msr的反应性相对于时间，其中慢化中子反射器组件趋向于为反应堆芯提供热化的中子。在图线204上，反应性在时间t0附近以比图线202相对更高的水平开始，部分地是由于由石墨慢化器引起的热化，这增加裂变的可能性。由于邻近石墨反射器的热谱倍增，图线204可以在接近时间t0显著地下降。然后，随着热中子燃烧反应堆芯中的裂变燃料，反应性随着时间的推移可以以通常线性的方式逐渐地降低。在图线都没有达到或保持在反应堆芯中可实现的最大燃烧速率方面，图线204类似于图线202。图线204没有达到反应堆的最大燃烧速率，因为随着时间进展穿过时间段t0-t5，不存在足够的快中子来维持足够高的增殖速率以支持燃烧速率。在图线202和图线204中，在时间段t0-t5内，燃烧速率不被优化。确实，在该图的过程内，每个图具有相对较高的燃烧速率的时间段和相对较低的燃烧速率的时间段。

相比于图线206，图线202和图线204被示出。图线206图示出了对于具有动态中子反射器组件的快msr系统的反应性相对于时间，以高的慢化器配置开始并改变成高的反射器配置，其后被动态地控制以实现反应堆芯中期望的反应性条件。图线206上的反应性相对于时间在时间t0附近加载初始燃料负载后开始为相对高的，并且由于中子的反射和热化的动态可控性质，保持为高的。在时间t0附近，中子反射组件中的材料的组成被调节，用于与在该时间的燃料区中可用的裂变材料的浓度相关的慢化速率。随着燃耗进展，中子反射组件中的材料的组成被调节以增加快中子反射并减少慢化以用新增殖的裂变材料继续供应燃料区，同时在相同的时间，保持合适量的热化以匹配燃料区中的当前条件。调节可以被连续地或作为批次过程来进行，并且随着时间的推移继续朝向t5。这些动态中子反射器组件调节的效果是在全部时间段t0-t5内保持相对稳定且高的反应性速率，这在静态慢化器和中子反射器的情况下是不可行的，例如分别由图线202和图线204表示的那些。然而，相同的动态中子反射器组件可以被用于以其他方式控制反应性(例如，以降低反应性等)。

还应当注意，在中子反射器组件内包括中子吸收器也可以影响反应堆芯内的反应性。中子反射器组件中的中子反射器、慢化器和吸收器材料的动态调节可以提供比单独的静态中子反射器组件更丰富的控制选项。

图3是围绕msr芯301的分段式动态中子反射器组件300的示意图。msr芯301装配有燃料供给口308和燃料出口310。燃料出口310使熔融燃料盐从反应堆容器303穿过主冷却剂回路流动至外部热交换器(未示出)，所述外部热交换器提取热(例如用于在蒸汽涡轮机中使用)并冷却熔融燃料盐，用于经由燃料供给口308返回至反应堆容器303。熔融燃料盐通过熔融燃料盐输入312流入反应堆容器303中，并且通过熔融燃料盐输出314流出反应堆容器303。

分段式动态中子反射器300可以部分地或大体上围绕msr芯301。例如，在区段302、304、306之间可以存在间隙，或区段302、304、306可以连续地包围msr芯。尽管动态反射器组件300的三个区段在图3中被示出，但是应当理解，动态反射器组件可以包括任何数目的区段。动态反射器组件300的区段可以通过完全地或部分地径向地包围芯来围绕芯。动态反射器组件300的区段可以与径向反射器区段组合或替代径向反射器区段，任选地被定位在反应堆芯的上面和/或下面。

应当理解，在某些情况下，对于分段式动态中子反射器以不间断或完全连续的方式完全围绕反应堆芯可能是不可能的。例如，用支持元件(supportingelement)在快msr芯301周围布置多种结构和仪器可以是合适的，所述支持元件例如输入/输出管道、电源导管、数据导管、和/或其他仪器、控制、以及支持硬件。这些结构和仪器可能需要直接或间接接近反应堆芯，使得动态反射器组件300的区段可以需要被成型或被定位以容纳接近。因此，在某些实施方式中，允许区段或布置之间的间隙可能是合适的，其中围绕反应堆芯的区域的部分不被动态反射器组件300的区段覆盖。

动态反射器组件300的某些或每个区段302、304、306可以包括用于传导流动的反射器材料的一个或更多个通道(图3中未示出)。如本申请中使用的，术语通道不仅指的是管状封闭通道，而且还指的是适合于使反射器材料流动的任何体积。流动的反射器材料可以包括可能不一定是流体的材料，而是可以循环或流过组件的材料，使得可以选择性地添加或从其中移除反射器材料。合适的中子反射器材料的实例包括流体、悬浮颗粒的浆料和/或固体例如粉末、和/或砂砾例如碳砂砾等。区段302、304、306可以包括一个或更多个第一通道和一个或更多个第二通道，所述第一通道用于在第一方向上比如例如沿着各自区段的周边向下，传导流动的反射器材料，所述第二通道用于在第二方向上比如例如回升至动态中子反射器组件300的顶部，传导流动的反射器材料。各个反射器区段的通道可以被流体地耦接，使得流动的中子反射器材料在区段之间流动。在另一种实施方式中，反射器区段可以彼此被流体地分开，使得流动的反射器材料仅流入并流出单个区段。

在实施方式中，反射器区段中的流体通道中的一个或更多个可以与热交换器和/或充当冷却剂的熔融燃料盐热连通。因此，流动的反射器材料可以与熔融燃料盐交换热，并经由热交换器将热传递至二级冷却剂回路，以将热从反应器供应至涡轮机或其他发电设备。当流动的反射器材料穿过主冷却剂回路和/或二级冷却剂回路与反应堆芯交换热时，流动的反射器材料温度可以波动。随着流动的反射器材料的温度波动，其密度可以变化。例如，在实施方式中，流动的反射器材料是熔融的铅-铋，并且熔融的铅-铋将在较低的温度经历较高的密度。随着熔融的铅-铋的温度降低和其密度升高，每单位体积的铅-铋的分子的数目将增加。随着每单位体积的分子的数目增加(即较高的密度)，反射从反应堆芯发出的快谱中子的可能性增加，从而增加流动的反射器材料的有效反射率，而不改变材料的体积。在另一种实施方式中，流动的反射器材料的密度可以通过将非反射材料(例如非反射材料颗粒、流体气泡等)引入到流动的反射器材料中来调节。在又另一实施方式中，流动的反射器材料的密度可以通过调节环境特性以将流动的反射器材料蒸发成低密度气相来调节。以这种方式，可以改变动态中子反射器组件的材料组成，并且因此改变其反射率。

图4图示出了具有动态流动中子反射器组件406的msr系统400，所述动态流动中子反射器组件406装配有溢流储器408(spilloverreservoir)。当熔融燃料盐402在内部中心反应堆芯区段中通过裂变反应被加热时，其在向上的方向流动，并且当熔融燃料盐402在反应堆容器401的内部周边周围冷却时，其向下流动。在图4中，空心尖端箭头指示熔融燃料盐流过msr系统400。熔融燃料的组成成分可以通过快燃料循环流动(例如，每秒一个完全循环环路)被很好地混合。在一种实施方式中，一个或更多个热交换器404被定位在反应堆容器401的内部周边处，以从熔融的燃料流中提取热，这进一步冷却向下的流，尽管热交换器可以另外地或可选择地被定位在反应堆容器401的外部。

msr系统400包括动态中子反射器组件406。msr系统400的操作温度可以足够高以液化多种合适的中子反射器材料。例如，铅和铅-铋分别在约327℃和200℃(在反应堆的操作范围内的温度)熔融。在实施方式中，动态中子反射器组件406被配置成包含选定的中子反射器材料(例如，铅、铅-铋等)的流动的和/或循环的流体相。在图4中，实心尖端箭头指示中子反射器材料的流动。动态中子反射器组件406可以由任何合适的耐温度和耐辐射材料形成，例如由一种或更多种耐火合金形成，包括而不限于一种或更多种镍合金、钼合金(例如tzm合金)、钨合金、钽合金、铌合金、铼合金、碳化硅、或一种或更多种其他碳化物。在实施方式中，动态中子反射器组件406被定位在反应堆芯区段的外表面上并被分布跨过反应堆芯区段的外表面。在实施方式中，动态中子反射器组件406可以被分段，如上文参考图3解释的。在实施方式中，动态中子反射器组件406被径向地布置跨过反应堆芯区段的外表面。动态中子反射器组件406可以被布置成围绕反应堆芯区段形成连续体积的中子反射器材料。任何几何布置和数目的动态中子反射器组件406适合于本文描述的技术。例如，动态中子反射器组件406可以以堆叠的环配置来布置，其中每个模块填充有中子反射器材料的流，以围绕反应堆芯区段形成圆柱形中子反射体积。动态中子反射器组件406还可以被布置在反应堆芯区段的上面和下面。

动态中子反射器组件406的组成可以被调节以改变反射率特性，比如例如通过调节反射器406中的流动的反射器材料的体积。调节反射器406中的流动的反射器材料的体积的一种方式是经由管道组件410和泵414将材料抽吸到动态反射器406中或从动态反射器406中抽出进入到溢流储器408中。为了减小流动的中子反射器材料的体积，并且因此为了减小反射器406的反射率特性，流动的中子反射器材料的一部分可以经由管道组件410被抽吸或替代到溢流储器408中。阀412和泵414可以协作以调整穿过管道组件410的流动的中子反射器材料的流量(flow)。为了增加流动的中子反射器材料的体积，阀412和泵414可以协作以使流动的中子反射器材料流出溢流槽408并经由管道组件410返回到反射器406中。在另一种实施方式中，动态中子反射器组件406的反射率可以通过调节流动的中子反射器材料的温度并且因此调节流动的中子反射器材料的密度来调整。流动的中子反射器材料的密度的变化改变其中子反射特性，因为较密的材料具有较高的每单位体积质量。较密的材料每单位体积将包含更多的分子，并且因此更可能反射中子，因为行进穿过较密的材料的任何中子将更可能撞击流动的中子反射器材料的分子，并且从而被反射。泵414和阀412可以协作以增加或减少进入或流出动态中子反射器406中的流动的中子反射器材料的流量，以调整反射的流动的中子反射器材料的温度。在其他实施方式中，溢流储器408可以用其他配置例如闭路环路来替代。

msr系统400可以包括流动的中子反射器材料清洁组件416。流动的中子反射器材料清洁组件416与管道组件410流体连通，并且可以位于阀412和泵414的任一侧上。流动的中子反射器材料清洁组件416可以过滤和/或控制中子反射器材料的化学。例如，流动的中子反射器清洁组件416可以从中子反射器材料中除去氧、亚硝酸盐和其他杂质。在实施方式中，中子反射器清洁组件416中的亚硝酸锆涂层被配置成控制流动的中子反射器材料的化学。在另一种实施方式中，流动的中子反射器清洁组件416可以进行“造渣(slagging)”技术，其中流动的中子反射器清洁组件416捕获氧作为氧化物材料。如果氧化物材料是熔融的，那么它可以相分离，并且流动的中子反射器清洁组件416可以通过例如刮擦氧化物材料从中子反射器材料中除去氧化物材料。在另一种实施方式中，流动的中子反射器清洁组件416被配置成用于中子反射器材料的氢处理(hydrogentreatment)以除去其中包含的氧。

动态中子反射器406的组成还可以通过引入流动的慢化器材料来调节。流动的慢化器材料可以被保持在储存罐(reservetank)(未示出)中，并且经由与流体慢化器储存罐流体连通的管道组件410和泵414被引入到动态中子反射器406中。流动的慢化器材料可以在动态反射器406中循环，并且可以通过泵414经由管道组件410被移除到储存罐中。在实施方式中，水或重水可以被用作动态中子反射器406中的流动的慢化液体。在另一种实施方式中，铍可以被用作动态中子反射器406中的流动的慢化材料。在又另一实施方式中，lif-bef2可以被用作动态中子反射器406中和/或燃料盐本身中的流动的慢化材料。泵414可以连续地和/或以分批过程将流动的慢化器液体和/或流动的中子反射器材料抽吸到动态反射器406中并从动态反射器406中抽吸出。

如先前描述的，中子吸收材料还可以单独地或与中子反射器材料和中子慢化器材料的多种组成和/或配置组合地并入到动态中子反射器组件406中。

图5是动态中子反射器组件500的俯视示意图，所述动态中子反射器组件500具有多个耐火包覆套筒(refractorycladsleeve)502以传导流动的中子反射器材料穿过其中。在实施方式中，流动的中子反射器组件500大体上围绕快谱中子506从其中发出的核燃料区504。在图5中，快谱中子506的示例性路径由终止于双箭头的线例如线508来指示。示例性的快谱中子506从流动的反射器材料非弹性地散射(或反射)并返回到核燃料区504中。图5的反射器配置可以被用于通过用一定体积的中子反射器材料选择性地填充每个通道502来递增地位移核燃料区504中的中子谱。

在图5中，中子反射器材料向上流过耐火包覆通道502朝向观察者。在实施方式中，中子反射器材料可以在通道502(例如，电池(cell)、套管、导管等)中循环，所述通道502在核燃料区504上方具有输入端口和输出端口，使得在反应堆下面不需要固定装置(fixture)或端口。在其他实施方式中，中子反射器材料可以仅在一个方向上，或在向上或向下的方向上流动，穿过通道502，其中一个端口在核燃料区504上方并且另一个端口在燃料区504下面。在又其他实施方式中，中子反射器材料可以包括穿过通道502的半停滞流(semi-stagnantflow)或蠕变流。在又其他实施方式中，中子反射器材料可以流过径向输入端口和输出端口。

动态中子反射器组件500与被布置在燃料区504的相对侧上的热交换器510热连通。热交换器510可以包含穿过其中循环的一种或更多种类型的液体冷却剂。当中子反射器500与热交换器510交换热时，热交换器510可以将热作为二级冷却剂回路的一部分从动态中子反射器组件500输送出去。二级冷却剂回路可以将热供应至发电设备，比如例如蒸汽驱动涡轮机。在实施方式中，熔融燃料盐可以向上流过核燃料区504，并向下流过热交换器510，从而作为主冷却剂回路的一部分交换热。换句话说，热交换器可以与熔融燃料盐交换热和与通道502中的流动的中子反射器交换热两者。中子反射器材料的流速(flowrate)可以被调节以改变与热交换器的接触时间，以改变在通道502中流动的反射器材料的温度。随着反射器材料的温度改变，其密度相应地变化。反射器材料的密度的变化改变其中子反射特性，因为较密的材料具有较高的每单位体积质量，并且因此更可能反射中子。通道502可以以几何形状形成，包括而不限于正方形、矩形、圆形、环形(circular)、多边形等。

图6是动态中子反射器组件600的俯视示意图，所述动态中子反射器组件600具有多个套筒602和多个套筒604，所述套筒602传导流动的中子反射器材料，所述套筒604包括以任何期望的配置被选择性地插入到套筒602、604中的中子慢化构件606，关于哪个和多少个套筒602可以接收中子慢化构件606。动态中子反射器组件600大体上围绕快谱中子610从其中发出的燃料区608。在图6中，终止于双箭头的线例如线612指示快谱中子。在插入后，中子慢化构件606替代一定体积的流动的中子反射器材料，从而改变动态中子反射组件600的中子反射率特性。因为动态中子反射器组件600包含中子反射材料和中子慢化材料，所以一些快谱中子被反射回到燃料区608中，而其他快谱中子610撞击中子慢化构件606并被转化成热中子。

在图6中，热中子的示例性路径由终止于单箭头的线例如线614来指示。快谱中子的示例性路径由终止于双箭头的线来指示。当动态反射器组件600将快谱中子转化成热中子时，热中子可以通过通道602、604中的流动的中子反射器材料被反射回到燃料区608中，或者被布置在动态反射器600后面的另一个中子反射器(未示出)反射。通过替代一些该体积的流动的中子反射器材料，反射器600的总反射率特性被改变，因此与不具有中子慢化体积替代构件606的配置相比，由于减少的快谱中子的反射，减小了燃料区608中的增殖速率。与不具有替代构件的配置相比，由于热谱中子的增加，图6中示出的替代构件配置还增加燃料区608中的燃烧速率。通过将中子慢化体积替代构件606选择性地插入到反射器600中，可以动态地调节燃料区608中的增殖和燃烧速率以及中子谱。体积替代构件606可以以几何形状形成，包括而不限于正方形、圆形、矩形、环形、多边形等。

在实施方案中，通过排出流动的中子反射器材料的通道602、604中的一个或更多个，从而在通道602、604中的一个或更多个中留下空的空间来改变反射器600的总反射率特性。可以向反射器600提供主动冷却可以通过提供与燃料盐和/或与二级冷却剂热连通来提供主动冷却。

在图6中，在通道602中流动的中子反射器材料向上流动朝向观察者。在实施方式中，在通道602中流动的中子反射器材料可以在通道602中循环，所述通道602在燃料区608上方具有输入端口和输出端口，使得在反应堆下面不需要固定装置或端口。在其他实施方式中，在通道602中流动的中子反射器材料可以仅在一个方向上，或在向上或向下的方向上流动，穿过通道602，其中一个端口在燃料区608上方并且另一个端口在燃料区608下面。在又其他实施方式中，中子反射器材料可以包括穿过通道602的半停滞流或蠕变流。在又其他实施方式中，中子反射器材料可以流过径向输入端口和输出端口。

热交换器614可以与动态反射组件600热连通，用于交换来自燃料区608的热。在实施方式中，热交换器614被邻近布置在动态反射器组件600的与燃料区608相对的侧上。当中子反射器材料流过动态反射器组件600的套筒时，它可以将从燃料区608发出的热传递至热交换器614以形成二级冷却剂回路。二级冷却剂回路可以包括由管道形成的一个或更多个二级冷却剂环路。二级冷却剂回路可以包括本领域已知的适合于在熔融燃料盐反应堆中实施的任何二级冷却剂系统布置。二级冷却剂系统可以通过一个或更多个二级冷却剂环路的一个或更多个管道和/或流体转移组件使二级冷却剂循环，以便将由反应堆芯产生并且由热交换器614接收的热传递至下游的热驱动发电装置和系统。二级冷却剂系统可以包括多个并行的二级冷却剂环路(例如，2-5个并行环路)，每个通过二级冷却剂回路运载二级冷却剂的选定的部分。二级冷却剂可以包括但不限于液体钠。

在实施方式中，热交换器614由一种或更多种作为毒物或中子吸收器有效的材料保护，以在中子与热交换器614相互作用并对热交换器614造成辐射损害之前，捕获从燃料区608发出的中子。在实施方式中，热交换器614包含一种或更多种作为毒物或中子吸收器有效的材料。在另一种实施方式中，一种或更多种作为毒物或中子吸收器有效的材料被包含在动态反射器组件600中。

图7是熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，所述熔融核燃料盐快反应堆芯具有由中子反射器组件700围绕的燃料区702。中子反射器组件700包含流过通道712的中子反射器材料704。在图7中，中子反射器材料704向上流动朝向观察者。在实施方式中，中子反射器材料704可以在通道712中循环，所述通道712在燃料区702上方具有输入端口和输出端口，使得在反应堆下面不需要固定装置或端口。在其他实施方式中，中子反射器材料704可以仅在一个方向上，或在向上或向下的方向上流动，穿过通道712，其中一个端口在燃料区702上方并且另一个端口在燃料区702下面。在又其他实施方式中，中子反射器材料704可以包括穿过通道712的半停滞流或蠕变流。在又其他实施方式中，中子反射器材料704可以流过被布置在热交换器706之间的径向输入端口和输出端口。

流动的动态中子反射器材料704与热交换器706热连通。热交换器706可以包含穿过其中循环的一种或更多种类型的液体冷却剂。当中子反射器材料704与热交换器706交换热时，热交换器706可以将热输送远离动态中子反射器组件500作为二级冷却剂回路的一部分。二级冷却剂回路可以将热供应至发电设备，比如例如蒸汽驱动涡轮机。在实施方式中，熔融燃料盐可以向上流过燃料区702，并向下流过热交换器706，从而作为主冷却剂回路的一部分交换热。换句话说，热交换器706可以与熔融燃料盐交换热以及与流动的中子反射器材料704交换热两者。中子反射器材料704的流速可以被调节以改变与热交换器706的接触时间，以改变中子反射器材料704的温度。随着中子反射器材料704的温度改变，其密度相应地变化。中子反射器材料704的密度的变化改变其中子反射特性，因为较密的材料具有较高的每单位体积质量，并且因此更可能反射中子。

图7示出了从燃料区702中发出的示例性的快中子710。快中子由终止于双箭头的线来指示。示例性的快中子710可以来源于燃料区702中，并被中子反射器材料704反射，并行进回到燃料区702中。被反射回到燃料区702中的示例性的快中子710可以增加与增殖性材料接触后的燃料区702中的裂变材料。类似地，图7示出了示例性的热中子714。示例性的热中子714由终止于单箭头的线来指示。示例性的热中子714可以被中子反射器材料704反射，并行进回到燃料区702中。被反射到燃料区702中的示例性热中子可以增加与位于其中的裂变材料接触后的燃料区702中的反应性。

图8是熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，所述熔融核燃料盐快反应堆芯具有由中子反射器组件806围绕的燃料区802，所述中子反射器组件800具有与热交换器806热连通的中子反射器材料804。在图8中，中子反射器材料804向上流动朝向观察者。在实施方式中，中子反射器材料804可以在通道808中循环，所述通道808在燃料区802上方具有输入端口和输出端口，使得在反应堆下面不需要固定装置或端口。在其他实施方式中，中子反射器材料804可以仅在一个方向上，或在向上或向下的方向上流动，穿过通道808，其中一个端口在燃料区802上方并且另一个端口在燃料区802下面。在又其他实施方式中，中子反射器材料804可以包括穿过通道808的半停滞流或蠕变流。在又其他实施方式中，中子反射器材料804可以流过被布置在热交换器806之间的径向输入端口和输出端口。

流动的中子反射器材料804与热交换器806热连通。热交换器806可以包含穿过其中循环的一种或更多种类型的液体冷却剂。当流动的中子反射器材料804与热交换器806交换热时，热交换器806可以将热输送远离动态中子反射器组件500作为二级冷却剂回路的一部分。二级冷却剂回路可以将热供应至发电设备，比如例如蒸汽驱动涡轮机。在实施方式中，熔融燃料盐可以向上流过燃料区802，并向下流过热交换器806，从而作为主冷却剂回路的一部分交换热。换句话说，热交换器806可以与熔融燃料盐交换热以及与流动的中子反射器材料804交换热两者。中子反射器材料804的流速可以被调节以改变与热交换器806的接触时间，以改变中子反射器材料804的温度。

反射器组件800包括被插入到流体通道808中的中子慢化体积替代构件812。在插入慢化构件812后，通道中的反射液体804的体积减小。在减小的体积的情况下，通道中的剩余的中子反射器材料804具有改变的中子反射率特性，并且因此比在插入慢化构件812之前更不太可能反射中子。在围绕燃料区802的区域中存在慢化构件812使得中子的热化更加可能，比如例如热化的中子810。增加的热化将趋向于增加燃料区802中的裂变材料的燃耗。

慢化体积替代构件812可以被单独地或以任何多个构件插入到通道808中。慢化体积替代构件812可以采取圆柱形、正方形或矩形棱柱形、三角棱柱形、多边棱柱形及类似形状。在另一种实施方式中，慢化体积替代构件812可以包括一组构件(未示出)。每通道808的慢化体积替代构件812的几何形状和数目的选择将确定通道808中的慢化材料与反射器材料的比率。选择性地插入慢化体积替代构件812允许调节燃料区802中的增殖速率和反应性，并且允许维持期望的燃耗水平。在实施方式中，通过选择性地插入和移除慢化体积替代构件812的至少一个子组，燃耗率被保持在期望的上限和下限内。

图9是熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，所述熔融核燃料盐快反应堆芯具有由中子反射器组件908围绕的燃料区902，所述中子反射器组件900具有穿过通道908的流动的中子反射器材料904。在图9中，中子反射器材料904向上流动朝向观察者。在实施方式中，中子反射器材料904可以在通道908中循环，所述通道908在燃料区902上方具有输入端口和输出端口，使得在反应堆下面不需要固定装置或端口。在其他实施方式中，液体中子反射器904可以仅在一个方向上，或在向上或向下的方向上流动，穿过通道908，其中一个端口在燃料区902上方并且另一个端口在燃料区902下面。在又其他实施方式中，液体中子反射器904可以包括穿过通道908的半停滞流或蠕变流。在又其他实施方式中，液体中子反射器904可以流过被布置在热交换器914之间的径向输入端口和输出端口。

流动的中子反射器材料904与热交换器914热连通。热交换器914可以包含穿过其中循环的一种或更多种类型的液体冷却剂。当流动的中子反射器材料904与热交换器914交换热时，热交换器914可以将热输送远离动态中子反射器组件900作为二级冷却剂回路的一部分。二级冷却剂回路可以将热供应至发电设备，比如例如蒸汽驱动涡轮机。在实施方式中，熔融燃料盐可以向上流过燃料区902，并向下流过热交换器914，从而作为主冷却剂回路的一部分交换热。换句话说，热交换器914可以与熔融燃料盐交换热以及与流动的中子反射器材料904交换热两者。中子反射器材料904的流量可以被调节以改变与热交换器914的接触时间，以改变中子反射器材料904的温度。随着中子反射器材料904的温度改变，其密度相应地变化。中子反射器材料904的密度的变化改变其中子反射特性，因为较密的液体具有较高的每单位体积质量，并且因此更可能反射中子。

反射器组件900包括选择性插入的中子吸收构件906和选择性插入的体积替代移构件910。中子吸收构件906和体积替代构件910可以具有与通道908的形状兼容的任何几何形状。中子吸收构件906和体积位移构件910替代它们被插入到的通道908中的一定体积的流动的中子反射器材料904，从而降低该通道的中子反射率。选择性地插入中子吸收构件906和体积替代构件910通过改变中子反射组件中的材料的组成来调节核反应堆芯中的中子反射率。对于行进到体积替代构件910中的快中子比如例如快中子910，若干情形是可能的。快中子912可以穿过构件910(图9中未示出)，快中子912可以被通道中的剩余的流动的中子反射器材料904反射，或快中子912可以被另一个表面(未示出)反射。当插入体积替代构件910时，示例性快中子912比当通道充满流动的中子反射器材料904时更不太可能反射回到燃料区902中。

插入中子吸收构件906是通过改变中子反射组件中的材料的组成来调节核反应堆芯中的中子反射率的另一种方式。当中子吸收构件906被插入到通道908中时，示例性的快中子912可以撞击并被吸收构件906吸收。其他情形也是可能的。示例性的快中子可以被不被吸收构件906替代的流动的中子反射器材料904反射，或者它可以离开芯区，在芯区中它可以被其他材料(未示出)反射或吸收。在另一种实施方式中，中子吸收构件906可以被插入到通道908中，同时流动的中子反射器材料904从通道中被移除。

应理解，体积替代构件910和中子吸收构件906可以以任何期望的配置并与图9中未示出的其他构件(例如中子慢化构件)的任何组合被选择性地插入到通道908中。任何数目的体积替代构件910和中子吸收构件906可以被单独地或与其他可插入构件组合地插入到单个通道中。体积替代构件910和中子吸收构件906可以仅被插入到某些通道908中，或者仅被插入到动态反射器900的一部分上的通道中。可以合意的是，通过选择浓缩期望的位置中的期望的中子活性的插入配置来集中燃料区902中的增殖或燃烧的位置。例如，通过选择性地移除被插入反射器组件900的上半部中的构件以允许中子反射器材料904填充反射器组件900的上半部上的通道908，可以在燃料区902的上半部中诱导增加的增殖。在另一个实例中，通过选择性地将中子慢化构件插入到反射器组件900的下半部上的通道908中，可以在燃料区902的下半部中诱导增加的燃烧。在又另一实例中，通过选择性地将中子吸收构件906插入到位于反射器组件900的期望侧上的通道908中，可以减小燃料区902的一部分中的反应性。

在图9的实施方式中，通道908中的流动的中子反射器材料904与热交换器914热连通。改变通道908中的流动的中子反射器材料904的流量可以改变流动的反射液体的温度，并且因此改变其密度，并因此改变其中子反射特性。改变流动的中子反射器材料904的密度是通过改变中子反射组件中的材料的组成来调节核反应堆芯中的中子反射率的另一种方式。通过热交换器914的方式，通道908中的流动的中子反射器材料904是用于燃料区902的二级冷却剂，因为它可以操作以经由热交换器914将热与燃料区902中的熔融燃料盐交换至反应堆芯的外部。

图10是熔融核燃料盐快反应堆芯的侧面示意图，所述熔融核燃料盐快反应堆芯由具有中子反射器材料1002的动态中子反射器组件1000围绕，所述中子反射器材料1002与管壳式热交换器中的熔融核燃料盐1004热连通。流动的反射液体1002流过入口1006并进入外部通道1008中。外部通道1008提供中子反射层，从燃料区1004发出的快中子可以从所述中子反射层被反射回到燃料区1004中。在离开外部通道1012后，流动的反射液体1002流过下部通道1012。下部通道1012提供中子反射层，从燃料盐1004发出的快中子可以从所述中子反射层被反射回到燃料盐1004中。在离开下部通道1012后，流动的中子反射器材料1002向上流过管1014。

管1014与熔融燃料盐1004热连通，在壳管式配置中，所述熔融燃料盐1004在围绕管1014的通道1016中向下流动，并且因此起用于反应堆芯的二级冷却剂的作用。管1014可以被配置为任何数目的任何直径和横截面几何形状的管。可以选择管1014的配置，用于与区域1016中的流动的熔融燃料盐1004的期望的表面积接触，以用于流动的中子反射器材料1002和熔融燃料盐1004之间的期望的热交换。在离开管1014后，流动的中子反射器材料1002进入上部通道1020。上部通道1020提供反射层，从燃料区1004发出的中子可以从所述反射层被反射回到燃料区1004中。热交换器(未示出)可以与流动的中子反射器材料1002热连通。在实施方式中，热交换器可以被布置在通道1008的外部。在另一种实施方式中，热交换器可被布置在流动的中子反射器材料入口1006或出口1022上方。通过热交换器的方式，流动的中子反射器材料1002是用于燃料区1004的二级冷却剂，因为它可以操作以将热与熔融燃料盐交换至反应堆芯的外部。

核反应堆芯中的中子反射率可以通过改变通道1008、1012、1020中的反射液体的组成来调节。例如，流动的中子反射器材料1002的体积可以通过将一定量的流动的中子反射器材料1002抽吸入或抽吸出溢流槽1010来调节，从而分别增加或减小反射率。在另一个实例中，可以调节穿过通道1008、1012、1020的流动的中子反射器材料1002的密度。流动的中子反射器材料1002的较高的密度可以导致增加的中子反射率，而流动的中子反射器材料1002的较低的密度可以导致减小的中子反射率。流动的中子反射器材料1002的密度可以通过改变温度来调节。流动的中子反射器材料1002的温度可以通过改变流速并且从而改变与熔融燃料盐1004的热接触时间来调节。可选择地或另外地，流动的中子反射器材料1002的流动方向可以被逆转。因此，流动的中子反射器材料1002可以在向下的方向上流过管1014，并且向上流过通道1008进入到溢流槽1010中。熔融核燃料盐1004的流动方向也可以被逆转。因此，熔融核燃料盐1004可以在向下的方向上在裂变区的中心流动并且围绕管1014在向上的方向上流动。

图11是熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，其中燃料区1102被中子反射器组件1100围绕，所述中子反射器组件1100具有流过通道1110并流过通道1112中的管1108的中子反射器材料1104，管1108与流过燃料区1102和流过管壳式热交换器中的通道1112的熔融核燃料盐热连通。从图11的观点来看，熔融燃料盐向上流过燃料区1102，并向下流过通道1112。流动的反射液体向下流过通道1110，并向上流过管1108。在此实施方式中，流动的反射液体1104还是用于燃料区1102中的燃料的二级冷却剂。管1108可以采取多种配置，包括而不限于每个通道1112中的任何数目的管或任何几何形状的管。每个通道1112的管1108的数目和管1108的形状的选定将确定与在通道1112中向上流动的熔融燃料盐接触的表面积，并且改变流动的反射液体1104和熔融燃料盐1102之间交换的热的量。尽管在图11中示出了每个通道1112的管1108的对，但多种配置是可能的。例如，管1108可以采取穿过通道1112的蜿蜒路径，以增加热暴露于熔融燃料盐的表面积。在另一种实施方式中，通道1112可以包括一系列挡板，熔融燃料盐必须以间接的模式围绕所述挡板在入口端口和出口端口之间流动。间接流动模式增加熔融燃料盐和管之间的热接触，并且增加管和熔融燃料盐流之间的角度以增加热连通。

在实施方案中，从燃料区1102发出的示例性快中子1114可以被包含在管1008中的流动的反射液体1104反射，或者被包含在通道1110中的流动的反射液体1104反射，并返回到燃料区1102中。快中子例如从在通道1112中流动的熔融燃料盐发出的示例性快中子1116还可以被管1108中或通道1110中的流动的反射器材料1104反射，并返回到燃料区1102中。

图12描绘了熔融核燃料盐快反应堆中动态谱位移的示例性操作1200的流程图。维持操作1202维持由动态中子反射器组件围绕的核反应堆芯中的核裂变反应。中子反射器组件可以具有至少一种中子反射器材料。中子反射组件可以通过被径向地布置在反应堆芯的周围、上面、和/或下面来围绕核反应堆芯。中子反射组件可以形成为一个连续件，被形成为分布在反应堆芯周围的离散的件，在其间的间隙的情况下以离散的件被布置在芯周围，和/或被分段成规则或不规则的区段。反射组件可以包括用于传导流动的反射器材料的一个或更多个通道。反射组件可以包括一个水平(level)或更多个水平的通道，使得流动的反射器材料在一个水平中在一个方向上流动，而在一个或更多个其他水平中在另一个方向上流动。例如，反射组件可以包括外部通道和另一个内部通道以避免在反应堆芯下面的任何入口和出口管道(plumbing)，所述外部通道具有向下流动的流动的反射器材料，所述内部通道具有向上流动的流动的反射器材料。

反射组件还可以与一个或更多个热交换器热连通，并且因此起用于反应堆芯的二级冷却剂的作用。在一种实施方式中，热交换器被热耦接至用于传导流动的反射器材料的通道。另一种实施方式可以利用管壳式热交换器，其中第一通道在第一方向上传导流动的反射器材料，而一个或更多个另外的通道在第二方向上传导流动的反射器材料穿过由流动的熔融燃料盐围绕的一个或更多个管。

调节操作1204通过改变中子反射器组件中的反射器材料的反射率特性，在持续的核裂变反应期间调节核反应堆芯内的快中子通量和热中子通量。改变中子反射器组件中的反射器材料的反射率特性可以包括以下中的任何一个或更多个：改变反射器组件中的反射器材料的体积、改变反射器组件中的反射器材料的密度、改变反射器组件中的反射器材料的组成、将中子慢化构件插入到反射器组件中和/或从反射器组件中移除、将中子吸收构件插入到反射器组件中和/或从反射器组件中移除、和/或将体积替代构件插入到反射器组件中和/或从反射器组件中移除。

图13描绘了熔融核燃料盐快反应堆中动态谱位移的其他示例性操作1300的流程图。维持操作1302维持由中子反射器组件围绕的核反应堆芯中的核裂变反应。中子反射器组件可以具有至少一种中子反射器材料。中子反射组件可以通过被径向地布置在反应堆芯的周围、上面、和/或下面来围绕核反应堆芯。中子反射组件可以被形成为一个连续件，被形成为分布在反应堆芯周围的离散的件，在其间的间隙的情况下以离散的件被布置在芯周围，和/或被分段成规则的或不规则的区段。反射组件可以包括用于传导流动的反射器材料的一个或更多个通道。反射组件可以包括一个水平或更多个水平的通道，使得流动的反射器材料在一个水平中在一个方向上流动，而在一个或更多个其他水平中在另一个方向上流动。例如，反射组件可以包括外部通道和另一个内部通道以避免在反应堆芯下面的任何入口和出口管道，所述外部通道具有向下流动的流动的反射器材料，所述内部通道具有向上流动的流动的反射器材料。

反射组件还可以与一个或更多个热交换器热连通，并且因此起用于反应堆芯的二级冷却剂的作用。在一种实施方式中，热交换器被热耦接至用于传导流动的反射器材料的通道。另一种实施方式可以利用管壳式热交换器，其中第一通道在第一方向上传导流动的反射器材料，而一个或更多个另外的通道在第二方向上传导流动的反射器材料穿过由流动的熔融燃料盐围绕的一个或更多个管。

调节操作1304通过改变中子反射器组件中的反射器材料的体积，在持续的核裂变反应期间调节反应堆芯内的快中子通量和热中子通量。在实施方式中，流动的反射器材料的体积可以通过被流体地耦接至溢流储器的泵和阀来改变。一定体积的流动的反射器材料可以被抽吸穿过阀并进入到溢流储器中以减小反射组件中的反射器材料的体积，并且因此减小被散射到反应堆芯中的快中子和/或热中子的通量。相反地，一定体积的流动的材料可以穿过阀从溢流储器抽出，以增加反射器组件中的体积，并且因此增加进入到反应堆芯中的中子的反射率。

在另一种实施方式中，改变中子反射器组件中的材料的组成可以包括将体积替代构件选择性地插入到传导流动的反射器材料的一个或更多个通道中或将其从传导流动的反射器材料的一个或更多个通道中移除。在实施方式中，体积替代构件可以是中子慢化构件、中子吸收构件、或不影响中子通量的体积替代构件(例如，中空构件或由非中子影响材料形成的构件)。将体积替代构件插入到传导围绕反应堆芯的流动的反射器材料的通道中减小通道中的反射器材料的体积，并且因此通过减少中子的散射来改变反射器组件的反射率特性，因为由于反射器材料的减小的体积，更少的中子可能被散射。从传导围绕核反应堆芯的流动的反射器材料的通道中移除体积替代构件可以增加流动的反射器材料的体积，并且因此通过增加中子的散射来改变反射器组件的反射率特性，因为流动的反射器材料可以返回到反射器组件，进入到由撤回的体积替代构件空出的空间中，因此增加了由于反射器材料的增加的体积而从反应堆芯发出的中子将被散射的可能性。

图14描绘了熔融核燃料盐快反应堆中动态谱位移的其他示例性操作1400的流程图。维持操作1402维持由中子反射器组件围绕的核反应堆芯中的核裂变反应。中子反射器组件可以具有至少一种中子反射器材料。中子反射组件可以通过被径向地布置在反应堆芯的周围、上面、和/或下面来围绕核反应堆芯。中子反射组件可以被形成为一个连续件，被形成为分布在反应堆芯周围的离散的件，在其间的间隙的情况下以离散的件被布置在芯周围，和/或被分段成规则的或不规则的区段。反射组件可以包括用于传导流动的反射器材料的一个或更多个通道。反射组件可以包括一个或更多个水平的通道，使得流动的反射器材料在一个水平中在一个方向上流动，而在一个或更多个其他水平中在另一个方向上流动。例如，反射组件可以包括外部通道和另一个内部通道以避免在反应堆芯下面的任何入口和出口管道，所述外部通道具有向下流动的流动的反射器材料，所述内部通道具有向上流动的流动的反射器材料。

反射组件还可以与一个或更多个热交换器热连通，并且因此起用于反应堆芯的二级冷却剂的作用。在一种实施方式中，热交换器被热耦接至用于传导流动的反射器材料的通道。另一种实施方式可以利用管壳式热交换器，其中第一通道在第一方向上传导流动的反射器材料，并且一个或更多个另外的通道在第二方向上传导流动的反射器材料穿过由流动的熔融燃料盐围绕的一个或更多个管。

调节操作1404通过改变中子反射器组件中的反射器材料的密度，在持续的核裂变反应期间调节反应堆芯内的快中子通量和热中子通量。中子反射器组件中的反射器材料的密度可以通过改变反射器组件中的流动的中子反射器材料的温度来改变。在较高的温度，流动的中子反射器材料趋向于具有较低的密度，而在较低的温度，流动的中子反射器材料趋向于具有较高的密度。密度的变化将改变反射器组件的反射率特性，因为取决于与反射器组件中的反射器材料的核碰撞的可能性，从反应堆芯发出的快中子和热中子将或多或少地可能被反射器材料散射。改变流动的中子反射器材料的温度的一种方式是改变其流速，并且因此改变流动的反射器材料与熔融燃料盐的热接触时间。较高的流速可以减少与热燃料盐的接触时间，从而降低流动的反射器材料的温度并增加流动的反射器材料的密度。较低的流速可以使流动的反射器材料与热燃料盐热接触持续相对较长的时间段，从而增加其温度并降低流动的反射器材料的密度。

在另一个实施方案中，管壳式热交换器可以被用于在流动的反射器材料和熔融燃料盐之间交换热。管壳式热交换器可以被配置有挡板，以使熔融燃料盐在蜿蜒路径中围绕携带流动的反射器材料的管按规定路线。可移动挡板可以增加或减少流动的反射器材料和熔融燃料盐之间的热接触时间。如上文描述的，流动的反射器材料和熔融燃料盐之间的热接触时间的变化可以趋向于改变流动的反射器材料的温度，并且因此改变流动的反射器材料的密度。

图15描绘了熔融核燃料盐快反应堆中动态谱位移的其他示例性操作1500的流程图。维持操作1502维持由动态中子反射器组件围绕的核反应堆芯中的核裂变反应。中子反射器组件可以具有至少一种中子反射器材料。中子反射组件可以通过被径向地布置在反应堆芯的周围、上面、和/或下面来围绕核反应堆芯。中子反射组件可以被形成为一个连续件，被形成为分布在反应堆芯周围的离散的件，在其间的间隙的情况下以离散的件被布置在芯周围，和/或被分段成规则的或不规则的区段。反射组件可以包括用于传导流动的反射器材料的一个或更多个通道。反射组件可以包括一个或更多个水平的通道，使得流动的反射器材料在一个水平中在一个方向上流动，并且在一个或更多个其他水平中在另一个方向上流动。例如，反射组件可以包括外部通道和另一个内部通道以避免在反应堆芯下面的任何入口和出口管道，所述外部通道具有向下流动的流动的反射器材料，所述内部通道具有向上流动的流动的反射器材料。

反射组件还可以与一个或更多个热交换器热连通，并且因此起用于反应堆芯的二级冷却剂的作用。在一种实施方式中，热交换器被热耦接至用于传导流动的反射器材料的通道。另一种实施方式可以利用管壳式热交换器，其中第一通道在第一方向上传导流动的反射器材料，并且一个或更多个另外的通道在第二方向上传导流动的反射器材料穿过由流动的熔融燃料盐围绕的一个或更多个管。

调节操作1504通过将中子慢化构件插入到中子反射器材料中，在持续的核裂变反应期间调节反应堆芯内的快中子通量和热中子通量。中子慢化构件的插入可以将核引入到反射器组件中，这可能趋向于造成与快中子的弹性碰撞。这些核的存在可以将热中子散射回到核反应堆芯中，从而增加燃耗。调节操作1504还可以对中子反射组件的中子反射率特性具有影响，因为中子慢化构件将从中子反射组件中替换一定体积的流动的中子反射器材料。流动的中子反射器材料的体积的减小将趋向于减小与从核反应堆芯发出的中子的弹性碰撞的量，从而减小将从核反应堆芯发出的快中子散射回到反应堆芯中以将增殖性材料增殖成裂变材料的可能性。

图16描绘了熔融核燃料盐快反应堆中动态谱位移的其他示例性操作1600的流程图。维持操作1602维持由动态中子反射器组件围绕的核反应堆芯中的核裂变反应。中子反射器组件可以具有至少一种中子反射器材料。中子反射组件可以通过被径向地布置在反应堆芯的周围、上面、和/或下面来围绕核反应堆芯。中子反射组件可以被形成为一个连续件，被形成为分布在反应堆芯周围的离散的件，在其间的间隙的情况下以离散的件被布置在芯周围，和/或被分段成规则的或不规则的区段。反射组件可以包括用于传导流动的反射器材料的一个或更多个通道。反射组件可以包括一个或更多个水平的通道，使得流动的反射器材料在一个水平中在一个方向上流动，而在一个或更多个其他水平中在另一个方向上流动。例如，反射组件可以包括外部通道和另一个内部通道以避免在反应堆芯下面的任何入口和出口管道，所述外部通道具有向下流动的流动的反射器材料，所述内部通道具有向上流动的流动的反射器材料。

反射组件还可以与一个或更多个热交换器热连通，并且因此起用于反应堆芯的二级冷却剂的作用。在一种实施方式中，热交换器被热耦接至用于传导流动的反射器材料的通道。另一种实施方式可以利用管壳式热交换器，其中第一通道在第一方向上传导流动的反射器材料，而一个或更多个另外的通道在第二方向上传导流动的反射器材料穿过由流动的熔融燃料盐围绕的一个或更多个管。

调节操作1604通过将中子慢化构件从中子反射器组件中移除，在持续的核裂变反应期间调节反应堆芯内的快中子通量和热中子通量。中子慢化构件的移除将减少反射器组件中可用的核，这可能趋向于造成与快中子的弹性碰撞。这些核的减少的存在将更少的热中子散射回到核反应堆芯中，从而减少燃耗。调节操作1504还可以对中子反射组件的中子反射率特性具有影响，因为当移除的中子慢化构件已经被插入在中子反射器组件中时，移除的中子慢化构件可能已经替代一定体积的流动的中子反射器材料。流动的中子反射器材料的体积的增加可以趋向于增加与从核反应堆芯发出的中子的弹性碰撞的量，从而增加将从核反应堆芯发出的快中子散射回到反应堆芯中以将增殖性材料增殖成裂变材料的可能性。

图17描绘了示例性中子反射器组件1700的俯视示意图。中子反射器组件1700包括两个子组件，主静态中子反射器子组件(primarystaticneutronreflectorsub-assembly)1712和二级动态中子反射器子组件(secondarydynamicneutronreflectorsub-assembly)1716。在图17中，快谱中子1706、1714的示例性路径由终止于双箭头的线来指示，例如线1708指示示例性的快谱中子。在实施方式中，流动的中子反射器组件1700大体上围绕核燃料区1704，快谱中子1706、1714从核燃料区1704中发出。

主静态中子反射器子组件1712可以包含中子反射器材料。被包含在主静态中子反射器子组件1712中的中子反射器材料可以是固体、液体或流体中子反射器材料，或其组合。主静态中子反射器子组件1712可以大体上围绕燃料区1704。在另一种实施方式中，主静态中子反射器子组件1712可以以连续的方式、分段的方式和/或模块化的方式部分地围绕燃料区1704。从核燃料区1704发出的示例性快谱中子1714从主静态中子子组件1716被非弹性地散射(或反射)并返回到核燃料区1704中，从而增加燃料区1704中的增殖性燃料的增殖速率。其他示例性快谱中子例如示例性中子1706可以穿过主静态中子反射器子组件1712，并从二级动态中子反射器子组件1716被非弹性地散射(或反射)，如下文中更详细地解释的。

主静态中子反射器子组件1712可以被布置成邻近核燃料区1704，和/或与核燃料区1704热接触。由于主静态中子子组件1712相对于核燃料区1704的定位，因此主静态中子反射器子组件1712可以经历可能造成损坏或磨损的力的高水平的暴露。例如，主静态中子反射器子组件可以被暴露于从核燃料区1704发出的高水平的热和多种类型的辐射，包括而不限于α粒子、β粒子和/或γ射线。延长暴露于热和/或辐射可以造成主静态中子反射器子组件1712在一段时间内遭受过度的结构劣化。因此，主静态中子反射器子组件1712可以是从流动的中子反射器组件1700中可移除的。换句话说，主静态中子反射器子组件可以或其模块化部件可以被可滑动地装配至壳体(未示出)，以允许子组件的选择性替换，这可以根据定期维护时间表或基于对主静态中子反射器子组件1712的定期检查来进行。

图17还图示出了二级动态中子反射器子组件1716。二级动态中子反射器子组件1716可以被用于通过用一定体积的中子反射器材料选择性地填充每个通道1702来递增地位移核燃料区1704中的中子谱。二级动态中子反射器组件1716可以包括多个耐火包覆套筒1702以传导流动的中子反射器材料穿过其中。在图17中，中子反射器材料向上流动穿过耐火包覆通道1702朝向观察者。在实施方式中，中子反射器材料可以在通道1702(例如，电池、套管、导管等)中循环，所述通道1702在核燃料区1704上方具有输入端口和输出端口，使得在反应堆下面不需要固定装置或端口。在其他实施方式中，中子反射器材料可以仅在一个方向上，或在向上或向下的方向上流动，穿过通道1702，其中一个端口在核燃料区1704上方并且另一个端口在燃料区1704下面。在又其他实施方式中，中子反射器材料可以包括穿过通道1702的半停滞流或蠕变流。在又其他实施方式中，中子反射器材料可以流动穿过径向输入端口和输出端口。

二级动态中子反射器子组件1716与被布置在燃料区1704的相对侧上的热交换器1710热连通。应理解，动态中子反射器组件和/或热交换器可以在静态反射器子组件内部，或被布置在静态反射器子组件中。热交换器1710可以包含循环穿过其中的一种或更多种类型的液体冷却剂。当二级动态中子反射器子组件1716与热交换器1710交换热时，热交换器1710可以将热输送远离二级动态中子反射器子组件1716作为二级冷却剂回路的一部分。二级冷却剂回路可以将热供应至发电设备，比如例如蒸汽驱动涡轮机。在实施方式中，熔融燃料盐可以向上流过核燃料区1704，并向下流过热交换器1710，从而作为主冷却剂回路的一部分交换热。换句话说，热交换器可以与熔融燃料盐交换热以及与通道1702中的流动的中子反射器交换热两者。中子反射器材料的流速可以被调节以改变与热交换器的接触时间，以改变在通道1702中流动的反射器材料的温度。随着反射器材料的温度改变，其密度相应地变化。反射器材料的密度的变化改变其中子反射特性，因为较密的材料具有较高的每单位体积质量，并且因此更可能反射中子。

图18是熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，所述熔融核燃料盐快反应堆芯具有由中子反射器组件1800围绕的燃料区1802。中子反射器组件包括围绕燃料区1802的内部环形通道1808和外部环形通道1810。内部环形通道1808和外部环形通道1810可以分别包含中子反射器材料1804和1806。中子反射器材料1804、1806在其各自的中子反射特性或可能影响中子反射器组件的性能的其他性质(粘度、密度、比热值等)方面可以彼此相同或不同。中子反射器材料1804、1806可以趋向于将示例性的快中子1812反射回到燃料区1802中。

中子反射器材料1804、1806可以在通道1808、1810中被选择性地添加、移除和/或替代，以随着时间的推移动态地改变中子反射器组件1800的中子反射特性。在一种实施方式中，中子反射器材料1804、1806中的一种或两种可以从其各自的通道1808、1810中被完全地移除，以改变中子反射器组件1800的中子反射特性。在另一种实施方式中，中子反射器材料1804、1806可以是相同的材料。在又另一实施方式中，中子反射器材料1804、1806可以被选择性地添加、移除和/或替代，以当存在更多的增殖性燃料的增殖时，在接近反应堆的寿命开始时提供较低的中子反射，并且随着反应堆老化和燃耗开始在燃料区1802中占主导，被选择性地添加、移除和/或替代，以提供较多的中子反射。在另一种实施方式中，中子反射器材料1804、1806可以在通道1808、1810的一个或两个的内部混合。在又一实施方式中，中子反射器材料1804、1806中的一种或两种可以随时间的推移被添加至通道1808、1810，以改变两种材料之间的比率，并且因此改变组件的中子反射率。如果多于两种的中子反射器材料1804、1806在通道1808、1810的内部混合，那么如果需要，分离器部件(未示出)可以操作以分离该材料，并且可以以任何合适的方式操作以分离两种或更多种中子反射器材料，所述合适的方式包括基于两种或更多种中子反射器材料的化学和物理性质的一种或更多种合适的化学工艺、机械工艺、磁性工艺、电学工艺、基于时间的工艺。在另一个实施方案中，混合的中子反射器材料1804、1806可以经由冲洗操作被分离。可选择地，中子反射器材料1804、1806可以被保持在单独的储器(未示出)中，以选择性地将流提供来源到通道1808、1810中的一个或两个中。

在实施方式中，中子反射器材料1804、1806可以在通道1808、1810中循环，所述通道1808、1810在燃料区1802上面具有输入端口和输出端口，使得在反应堆下面不需要固定装置或端口。在其他实施方式中，中子反射器材料1804、1806可以仅在一个方向上，或在向上或向下的方向上流动，穿过通道1808、1810，其中一个端口在燃料区1802上面，而另一个端口在燃料区1802下面。在又其他实施方式中，中子反射器材料1804、1806可以包括穿过通道1808、1810的半停滞流或蠕变流。在又其他实施方式中，中子反射器材料1804、1806可以流过径向输入端口和输出端口。

在另一种实施方式中，通道1808、1810可以被选择性地填充有不是中子反射器的材料。在一个实例中，通道1808、1810可以填充有中子慢化材料、中子吸收材料或中子半透明材料。在另一种实施方式中，通道1808、1810中的一个或两个可以包括可选择性地可插入的体积替代构件1814。体积替代构件1814可以包含中子慢化材料、中子吸收材料或中子半透明材料。在插入体积替代构件1814后，体积替代构件已经被插入的通道中的反射液体1804、1806的体积被减小。在减小的体积的情况下，通道中的剩余的中子反射器材料1804、1806具有改变的中子反射率特性，并且因此比插入体积替代构件1814之前更不太可能反射中子。

图19是熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，所述熔融核燃料盐快反应堆芯具有由中子反射器组件1900围绕的燃料区1902。中子反射器组件包括围绕燃料区1902的内部环形通道1908和外部环形通道1910。内部环形通道1908和外部环形通道1910可以包含中子反射器材料1904。在实施方式中，中子反射器材料1904可以在通道1908、1910中循环，所述通道1908、1910在燃料区1902上方具有输入端口和输出端口，使得在反应堆下面不需要固定装置或端口。在其他实施方式中，中子反射器材料1904可以仅在一个方向上，或在向上或向下的方向上流动，穿过通道1908、1910，其中一个端口在燃料区1902上面，而另一个端口在燃料区1902下面。在又其他实施方式中，中子反射器材料1904可以包括穿过通道1908、1910的半停滞流或蠕变流。在又其他实施方式中，中子反射器材料1904可以流过径向输入和输出端口。

在一种实施方式中，中子反射器材料1904可以在接近具有燃料区1902的反应堆的寿命开始的时间段流过通道1908、1910。随着反应堆随着时间的推移使增殖性燃料增殖，中子反射器组件1900的效力可能降低，因为增殖的核燃料的库存量(inventory)可以超过给反应堆供燃料所需的量。因此，可以合意的是，如图20示出的，替换中子反射器组件的一部分中的中子反射器材料的一部分，以随着时间的推移，改变中子反射器组件1900的形状。

图20是熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，所述熔融核燃料盐快反应堆芯具有由中子反射器组件2000围绕的燃料区2002。在图20中，内部环形通道2008的中子反射器材料内容物被来自燃料区2002的另外的燃料盐选择性地替代。因此，反应堆将经历较少的中子“泄漏”。示例性的快中子2012可以继续经历针对通道2010中的中子反射材料2006的反射。因此，可以在接近反应堆的寿命开始时，以较小体积的燃料盐在反应堆芯中开始裂变反应，因为当反应堆操作时，更裂变的燃料材料可以被增殖。另外的增殖的燃料可以替代通道2008中的一定体积的中子反射器材料。当增殖是更有挑战性时，这可以降低操作反应堆的前期成本，并在寿命后期增强反应堆的增殖，至少部分地是由于累积的裂变产物。中子反射器材料2006可以趋向于将示例性快中子2012反射回到燃料盐中，无论示例性的快中子2012是从燃料区2002中发出还是从内部环形通道2008中发出。

图21是熔融核燃料盐快反应堆芯的俯视示意图，所述熔融核燃料盐快反应堆芯具有由中子反射器组件2100围绕的燃料区2102。中子反射器组件包括围绕燃料区2102的多个环形通道2104。环形通道2104可以包括多个管2108，所述管2108包含与燃料区2102中子连通的流动的中子反射器材料2106。在实施方式中，所述多个管2018是圆柱形管。流动的中子反射器材料2106可以在管2108中循环，所述管2108在燃料区2102上面具有输入端口和输出端口，使得在反应堆下面不需要固定装置或端口。在其他实施方式中，中子反射器材料2106可以仅在一个方向上，或在向上或向下的方向上流动，穿过管2108，其中一个端口在燃料区2102上面，而另一个端口在燃料区2102下面。在又其他实施方式中，中子反射器材料2106可以包括穿过管2108的半停滞流或蠕变流。管2108被布置，使得所有管2108的半径不相等。因此，具有变化的半径值的多个管2108可以被布置在通道2104中。在实施方式中，变化的半径的管2108可以使中子反射器材料在占据通道2104的横截面积的80％的横截面积的体积中流动。由于图21中描绘的许多管2108，所以数字未曾被分配给每个管以改进可读性。本公开内容应当被理解为指示，通道2104中示出的每个管是包含中子反射器材料2106的管2108，即使其中没有如此编号的管。

如上文讨论的，在某些实施方案中，反射器或反射器的一部分在操作温度例如在300℃-350℃和800℃之间可以完全是固体，或可以是包在封闭容器中的液体反射器材料，其中容器壁在操作温度是固体。固体反射器材料的实例包括铀、铀-钨、铀或铀-钨的碳化物以及氧化镁。可以用作液体冷却剂的反射器材料的实例包括铅、铅合金、pbbi共晶、pbo、铁-铀合金(包括铁-铀共晶)、石墨、碳化钨、密度合金(densalloy)、碳化钛、贫铀合金、钽钨以及钨合金。在又另一实施方案中，燃料盐可以被用作反射器材料。在实施方案中，液体冷却剂包括在反应器操作温度为液体并具有大于10克/cm³的密度的材料。在可选择的实施方案中，液体冷却剂包括在反应器操作温度为液体并对于0.001mev中子呈现出0.1靶恩或更大的弹性横截面的材料。

如上文讨论的，液体核燃料的实例包括包含以下中的一种或更多种的盐：pucl3、ucl4、ucl3f、ucl3、ucl2f2、uclf3、溴化物燃料盐例如ubr3或ubr4以及氯化钍(例如thcl4)燃料盐。此外，燃料盐可以包括一种或更多种非裂变盐，例如但不限于nacl、mgcl2、cacl2、bacl2、kcl、srcl2、vcl3、crcl3、ticl4、zrcl4、thcl4、accl3、npcl4、amcl3、lacl3、cecl3、prcl3和/或ndcl3。注意，反应堆内的燃料的最小和最大操作温度可以取决于使用的燃料盐而变化，以便将盐保持在整个反应堆中的液相内。最小温度可以低至300℃-350℃，并且最大温度可以高达1400℃或更高。类似地，除了另外明确地讨论的，在本公开内容中，热交换器通常将根据具有一组管并在任一末端处具有管板的简单的、单通、壳管式热交换器来提供。然而，将理解，通常可以使用热交换器的任何设计，尽管某些设计可能比其他设计更合适。例如，除了壳管式热交换器之外，板式、板壳式、印刷电路以及板翅式热交换器也可以是合适的。

图22图示出了利用循环的反射器材料的反应堆2200的实施方案的横截面图。该图示出了从安全容器2218(containmentvessel)的中心到左边缘的反应堆2200的一半。反应堆2200包括由上反射器2208a、下反射器2208b和内反射器2208c限定的反应堆芯2204。在示出的实施方案中，下反射器2208b还横向延伸并向上延伸到安全容器2218的侧面，用于对容器头部2238的增加的保护。主热交换器2210被配置成具有壳侧冷却剂流(由虚线2214图示)，冷却剂通过冷却剂入口通道2230进入并且加热的冷却剂从冷却剂出口通道2236离开。在示出的实施方案中，燃料从反应堆芯2204经由上通道流动穿过内反射器2208c(由虚线2206图示的)，并且穿过入口管板2232进入到热交换器2210中。在流动穿过管组(tubeset)后，现在冷却的燃料离开下管板2231，并经由下通道穿过内部反射器2208c流回到反应堆芯2204中。燃料的流动由泵组件2212来驱动，所述泵组件2212包括燃料回路中的叶轮(在此实施方案中，在下管板2231下面示出的)，所述叶轮通过轴被连接至马达(在此实施方案中，位于上反射器2208a上面)。

在图22中，反射器2208a、2208b、2208c流体连通，这允许液体反射器材料围绕反应堆芯2204循环。反射器材料的流动在图22中由大的灰色箭头2234来图示。在示出的实施方案中，在上升并进行u形转弯以邻近反应堆芯204的底部流动之前，反射器材料沿着安全容器2218的内表面并且然后沿着安全容器2218的底部流过容器头2238中的入口，进入到反应堆2200中。然后，反射器材料向上流过内反射器2208c，然后进入到上反射器2208a中，经由容器头部2238中的出口反射器材料可以从上反射器2208a中被移除或被再循环至安全容器2218的内表面。

图22中的循环的反射器材料可以被用于帮助反应堆芯2204的冷却。在此配置中，加热的反射器材料可以从安全容器2218中移除，并且穿过反应堆2200外部的热交换器(未示出)。在实施方案中，经由热交换器2210从燃料中直接地移除热的相同主冷却剂回路还可以被用于从反射器材料中移除热。在可选择的实施方案中，单独且独立的冷却系统可以被用于从反射器材料中移除热，所述反射器材料可以使用相同类型的冷却剂作为主冷却剂或不同类型的冷却剂。在又另一实施方案中，反射器材料冷却可以并入到辅助冷却系统中，所述辅助冷却系统在主冷却环路中的流损失的情况下向反射器材料提供紧急冷却。

在示出的实施方案中，当反射器材料是冷却环路的一部分时，图22中图示的配置的益处是安全容器被主动地冷却和被保护免受过量中子通量两者。因为在流动至反应堆芯2204附近的位置之前，冷却的反射材料首先沿着安全容器2218的内表面流动，所以冷却的反射材料的初始温度可以被用于控制安全容器2218的温度。

在又一实施方案中，冷却夹套(coolingjacket)(未示出)可以被设置在安全容器2218的外表面上，所述冷却夹套用于从安全容器2218的内表面上的循环的反射材料中移除热。除了外部反射材料冷却回路或替代外部反射材料冷却回路，这还可以进行。

如上文描述的，图22的反射器配置的总反射率可以通过控制反射材料穿过反射器的流速以及通过插入或移除包含慢化材料或不同于循环的反射材料的反射率的材料的棒或其他部件来控制。

图23图示出了具有壳侧燃料/管侧主冷却剂热交换器配置的反应堆的实施方案，该反应堆使用与图22中的反应堆的一半相同的横截面图。反应堆芯2304由上反射器2308a、下反射器2308b和将反应堆芯与主热交换器2310分开的内反射器2308c围绕。通道被设置穿过反射器2308a、2308b、2308c，这允许燃料盐(由虚线2306图示的)从反应堆芯2304穿过内反射器2308c循环到主热交换器2310的壳中。燃料流过管组周围的壳，从而将热传递至主冷却剂。然后，冷却的燃料离开壳，并穿过内反射器2308c回到反应堆芯2304的底部。挡板2312被设置在壳中，以迫使燃料盐沿热交换器的管周围的迂回路径行进，用于更有效的热传递。

冷却剂流过热交换器2310的管侧，但在进入热交换器的底部之前，首先流过容器头部2338中的入口，沿着邻近下反射器2308b的一部分的冷却剂入口通道2330的长度向下流动。主冷却剂通过流过下管板2331进入热交换器2310的管，所述下管板2331被图示为与反应堆芯的底部齐平。取决于实施方案，下管板2331可以处于或低于下反射器2308b的水平。冷却剂在上管板2332处离开热交换器的管，所述上管板2332在图23中位于反应堆芯2304和安全容器2318上方的某个距离处。冷却剂的流动也由虚线2314来图示。

图23图示出了热交换器的壳内的区域2334，所述区域2334在反应堆芯2304中的盐的水平上方。该区域可以是固体，除了穿透管，或者可以是填充有惰性气体的顶部空间。

可以提供一个或更多个泵(未示出)以帮助燃料盐循环、主冷却剂循环或两者。例如，叶轮可以被设置在反应堆芯2304的顶部处的加热的燃料盐入口通道或(如下面更详细地讨论的)反应堆芯2304的底部处的冷却的燃料出口通道中的一个或两个中。同样地，叶轮可以被设置在冷却剂入口通道2330中，以帮助控制主冷却剂流。

在图23中，反射器2308a、2308b、2308c流体连通，这允许液体反射器材料围绕反应堆芯2304循环。反射器材料的流动在图23中由大的灰色箭头2334来图示。在示出的实施方案中，反射器材料穿过容器头部2338中的入口流入反应堆2300中，并且然后在反射器通道中沿着安全容器2318侧面的内表面流动。然后，在进行u-形转弯并上升以邻近反应堆芯2304的底部流动之前，反射器通道跟随安全容器2318的底部。然后，反射器材料向上流过内反射器2308c，并且然后进入到上反射器2308a中，反射器材料可以经由容器头部2338中的出口从上反射器2308a中在中心位置处被移除，如示出的，或被再循环至安全容器2318的内表面。

如参考图22讨论的，图23中的循环的反射器材料可以被用于帮助反应堆芯2204的冷却。在此配置中，加热的反射器材料可以从安全容器2318中移除，并且穿过反应堆2300外部的热交换器(未示出)。当反射器材料是冷却环路的一部分时，图23中图示的配置的益处是安全容器被主动地冷却和被保护免受过量中子通量两者。因为在流动至反应堆芯2304附近的位置之前，冷却的反射材料首先沿着安全容器2318的内表面流动，所以冷却的反射材料的初始温度可以被用于控制安全容器2318的温度。

如上文描述的，图23的反射器配置的总反射率可以通过控制反射材料穿过反射器的流速以及通过插入或移除包含慢化材料或不同于循环的反射材料的反射率的材料的棒或其他部件来控制。

如上文讨论的，冷却反应堆的另一种方法是利用液体反射器作为主冷却剂。在此设计中，主冷却剂执行反射器的功能和主冷却功能两者。在实施方案中，反射器材料在最小操作燃料盐温度(例如，在300℃和800℃之间)将是液体，并且具有大于10克/cm³的密度。在可选择的实施方案中，反射器材料可以是具有低中子吸收横截面和高散射横截面并可以经历(n,2n)反应的材料。

图24图示出了反射器冷却反应堆的这样的实施方案。在该实施方案中，反应堆2400的一半以如图22和图23中的横截面来图示。反应堆芯2404被上反射器2408a、下反射器2408b围绕。如由灰色箭头2414图示的，流过冷却剂入口通道的熔融反射器材料例如铅充当内反射器2408c以及主冷却剂。

任何类型的系统可以被用于循环反射器材料。在图24中的实施方案中，例如，如参考图22描述的泵2413被设置在冷却的材料入口通道中。这样的泵2413可以被定位，使得叶轮在中子反射冷却剂环路中的任何方便的位置处，以帮助或驱动液体中子反射冷却剂的循环。

在示出的实施方案中，燃料是壳侧的，并且还是冷却剂的反射器材料是管侧的。壳和管由在操作温度是固体的某些结构材料制成。燃料盐(由虚线2406图示的)从反应堆芯2404循环到主热交换器2410中并穿过主热交换器2410的壳侧并返回到反应堆芯2404的底部。挡板2412被设置在壳中，以迫使燃料盐沿热交换器的管周围的迂回路径行进。

反射器/冷却剂流过热交换器2410的管侧，但在进入热交换器的底部之前，首先沿着邻近安全容器2418的侧面和底部的冷却剂入口通道的长度向下流动。在实施方案中，反射器材料的固体层可以在安全容器的内表面上形成，特别是如果安全容器2418的外部被冷却。这是可接受的，只要它不干扰反射器/冷却剂的流动。然后，反射器/冷却剂通过流过下管板2431进入热交换器的管，所述下管板2431被图示为与反应堆芯2404的底部齐平。反射器/冷却剂在上管板2432处离开热交换器的管，所述上管板2432在图24中位于反应堆芯2404和安全容器2418上面的某个距离处。

图24图示出了热交换器的壳中的区域2434，所述区域2434在反应堆芯2404中的燃料盐的水平上方。除了穿透管，此区域可以填充有任何反射或慢化材料，例如填充有与反射器/冷却剂不同或相同的反射器材料。

在图24中，上反射器2408a和下反射器2408b被图示为区别于循环的反射器/冷却剂材料。在可选择的实施方案中，上反射器2408a、下反射器2408b和内反射器2408c全部可以流体连通，如图22和图23中示出的。例如，如示出的，反射器材料可以沿着安全容器2418的侧面的内表面按规定路线进入反应堆2400中，但然后在上升和进行u-形转弯以邻近反应堆芯2404的底部流动之前，沿着安全容器2418的底部按规定路线行进，如图23中示出的。反射器材料还可以按规定路线进入上反射器2308a中，反射器材料可以在中心位置处从上反射器2308a中被移除，也如图23中示出的。

可以设置泵(未示出)，或至少泵的叶轮，以帮助燃料盐循环或反射器/冷却剂循环。例如，叶轮可以被设置在反应堆芯2404的顶部处的主热交换器的加热的燃料盐入口或(如下文更详细地讨论的)反应堆芯2404的底部处的主热交换器的壳的冷却的燃料出口中的一个或两个中。

在又另一实施方案中，反射冷却剂可以流过上轴向反射器和下轴向反射器，以在与主冷却环路分开的循环环路中平流掉在这些反射器中产生的任何热。

在反射器设计的又一实施方案中，‘增殖和燃烧毯(breedandburnblanket)’可以被设置成围绕主芯。在此实施方案中，可以提供包含铀的反射器‘毯’，作为唯一的反射器，或作为位于主反射器内部(在芯和主反射器之间)或外部的第二反射器。反射器中的铀可以是液体或固体，并且可以是铀金属、氧化铀、铀盐或任何其他铀化合物。反射器中的铀将反射中子，但随着时间的推移还将增殖钚，从而变成燃料的来源。

尽管所附的权利要求，但本公开内容还通过以下条款来限定：

1.一种熔融燃料核反应堆，包括：

安全容器和容器头部；

反应堆芯，所述反应堆芯被封闭在所述安全容器和容器头部内，所述反应堆芯具有上部区域和下部区域；

热交换器，所述热交换器被封闭在所述安全容器和容器头部内，所述热交换器被配置成将热从所述反应堆芯中的液体燃料传递至液体中子反射冷却剂。

2.如条款1所述的熔融燃料核反应堆，其中所述中子反射冷却剂选自铅、铅合金、铅-铋共晶、氧化铅、铁铀合金、铁-铀共晶、石墨、碳化钨、密度合金、碳化钛、贫铀合金、钽钨以及钨合金。

3.如条款1所述的熔融燃料核反应堆，其中对于0.001mev中子，所述中子反射冷却剂呈现出0.1靶恩或更大的弹性横截面。

4.如条款1所述的熔融燃料核反应堆，其中所述中子反射冷却剂是液体，并且在反应堆操作温度具有大于10克/cm³的密度。

5.如条款1所述的熔融燃料核反应堆，其中所述热交换器是壳管式热交换器。

6.如条款5所述的熔融燃料核反应堆，其中所述液体燃料穿过所述热交换器的壳，并且所述液体中子反射冷却剂穿过所述热交换器的管。

7.如条款5所述的熔融燃料核反应堆，其中所述液体燃料穿过所述热交换器的管，并且所述液体中子反射冷却剂穿过所述热交换器的壳。

8.如条款1-7中任一项所述的熔融燃料核反应堆，其中所述热交换器通过上部通道被流体地连接至所述反应堆芯的所述上部区域，并且通过下部通道被流体地连接至所述反应堆芯的所述下部区域，所述反应堆芯、热交换器以及上部通道和下部通道形成燃料环路。

9.如条款1-8中任一项所述的熔融燃料核反应堆，还包括：

所述容器头部中的液体反射器冷却剂入口，所述液体反射器冷却剂入口被流体地连接至所述热交换器，所述热交换器接收冷却的液体中子反射冷却剂；以及

所述容器头部中的液体反射器冷却剂出口，所述液体反射器冷却剂出口被流体地连接至所述热交换器，所述热交换器排放加热的液体中子反射冷却剂。

10.如条款1-9中任一项所述的熔融燃料核反应堆，还包括：

入口冷却剂输送通道，所述入口冷却剂输送通道在所述安全容器的第一部分内部并与所述安全容器的第一部分接触，所述第一部分在所述容器头部中的所述液体反射器冷却剂入口和所述热交换器之间，其中所述入口冷却剂输送通道接收来自所述液体反射器冷却剂入口的冷却的液体中子反射冷却剂，从而冷却所述安全容器的所述第一部分。

11.如条款10所述的熔融燃料核反应堆，其中所述安全容器的所述第一部分包括所述安全容器的侧壁的至少某些。

12.如条款10所述的熔融燃料核反应堆，其中所述安全容器的所述第一部分包括所述安全容器的底壁的至少某些。

13.如条款10所述的熔融燃料核反应堆，其中所述安全容器的所述第一部分包括所述安全容器的侧壁的至少某些和底壁的某些。

14.如条款1-13中任一项所述的熔融燃料核反应堆，其中燃料盐包括以下裂变盐中的一种或更多种：uf6、uf4、uf3、thcl4、ubr3、ubr4、pucl3、ucl4、ucl3、ucl3f、或ucl2f2。

15.如条款1-14中任一项所述的熔融燃料核反应堆，其中燃料盐包括以下非裂变盐中的一种或更多种：nacl、mgcl2、cacl2、bacl2、kcl、srcl2、vcl3、crcl3、ticl4、zrcl4、thcl4、accl3、npcl4、amcl3、lacl3、cecl3、prcl3或ndcl3。

16.一种熔融燃料核反应堆，包括：

安全容器和容器头部；

反应堆芯，所述反应堆芯被封闭在所述安全容器和容器头部中，所述反应堆芯具有上部区域和下部区域；

第一热交换器，所述第一热交换器被封闭在所述安全容器和容器头部中，所述热交换器被配置成将热从所述反应堆芯中的液体燃料传递至主冷却剂；

中子反射器，所述中子反射器容纳至少某些中子反射液体；以及

循环系统，所述循环系统使所述至少某些中子反射冷却剂在所述中子反射器中循环。

17.如条款16所述的熔融燃料核反应堆，其中所述中子反射液体选自铅、铅合金、铅-铋共晶、氧化铅、铁铀合金、铁-铀共晶、石墨、碳化钨、密度合金、碳化钛、贫铀合金、钽钨以及钨合金。

18.如条款16-17所述的熔融燃料核反应堆，其中对于0.001mev中子，所述中子反射液体呈现出0.1靶恩或更大的弹性横截面。

19.如条款16-18所述的熔融燃料核反应堆，其中所述中子反射液体是液体，并且在反应堆操作温度具有大于10克/cm³的密度。

20.如条款16-19所述的熔融燃料核反应堆，还包括：

第二热交换器，所述第二热交换器从加热的中子反射液体去除热并排放冷却的中子反射液体。

21.如条款20所述的熔融燃料核反应堆，其中所述第二热交换器在反应堆容器的外部。

22.如条款16-21中任一项所述的熔融燃料核反应堆，还包括：

所述容器头部中的液体反射器冷却剂入口，所述液体反射器冷却剂入口被流体地连接至所述热交换器，所述热交换器接收冷却的液体中子反射液体；以及

所述容器头部中的液体反射器冷却剂出口，所述液体反射器冷却剂出口被流体地连接至所述热交换器，所述热交换器排放加热的液体中子反射液体。

23.如条款16-22中任一项所述的熔融燃料核反应堆，还包括：

入口反射器输送通道，所述入口反射器输送通道在所述安全容器的第一部分内部并与所述安全容器的第一部分接触，所述第一部分在所述液体反射器冷却剂入口和所述液体反射器冷却剂出口之间，其中所述入口冷却剂输送通道接收来自所述液体反射器冷却剂入口的冷却的液体中子反射液体，从而冷却所述安全容器的所述第一部分。

24.如条款23所述的熔融燃料核反应堆，其中所述安全容器的所述第一部分包括所述安全容器的侧壁的至少某些。

25.如条款23所述的熔融燃料核反应堆，其中所述安全容器的所述第一部分包括所述安全容器的底壁的至少某些。

26.如条款23所述的熔融燃料核反应堆，其中所述安全容器的所述第一部分包括所述安全容器的侧壁的至少某些和底壁的某些。

27.如条款16-26中任一项所述的熔融燃料核反应堆，其中燃料盐包括以下裂变盐中的一种或更多种：uf6、uf4、uf3、thcl4、ubr3、ubr4、pucl3、ucl4、ucl3、ucl3f、或ucl2f2。

28.如条款16-27中任一项所述的熔融燃料核反应堆，其中燃料盐包括以下非裂变盐中的一种或更多种：nacl、mgcl2、cacl2、bacl2、kcl、srcl2、vcl3、crcl3、ticl4、zrcl4、thcl4、accl3、npcl4、amcl3、lacl3、cecl3、prcl3或ndcl3。

将清楚的是，本文描述的系统和方法很好地适于实现所提及的目的和优点以及其中固有的目的和优点。本领域技术人员将认识到，本说明书中的方法和系统可以以许多方式实现，并且因此不应受前述例示的实施方案和实施例的限制。在这点上，本文描述的不同实施方案的任何数量的特征可以组合成一个单独的实施方案，并且具有少于或多于本文描述的所有特征的可选择的实施方案是可能的。

虽然为了本公开内容的目的已经描述了多个实施方案，但可以做出完全在本公开内容所预期的范围内的多种变化和改变。可以做出许多其他变化，所述变化将容易地由本领域技术人员想到并且涵盖在本公开内容的精神内。