本發(fā)明涉及加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)，尤其涉及一種非貫穿式散裂靶與反應(yīng)堆耦合系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
核電作為一種清潔、高效、優(yōu)質(zhì)的能源，是解決溫室氣體排放等環(huán)境問題的優(yōu)先選擇，然而核能的長期持續(xù)發(fā)展必須實(shí)現(xiàn)核廢料的安全處置。ADS系統(tǒng)以其優(yōu)良的中子特性和固有安全性，成為嬗變放射性核廢料的最有潛力的技術(shù)途徑。世界主要核工業(yè)國家均制定了ADS中長期發(fā)展計(jì)劃。加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)(ADS)由質(zhì)子加速器、重金屬散裂靶與次臨界反應(yīng)堆三大系統(tǒng)組成。首先，利用加速器產(chǎn)生的質(zhì)子束流轟擊重金屬原子核引起散裂反應(yīng)；然后以散裂反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量的外源中子維持反應(yīng)堆內(nèi)的核嬗變反應(yīng)以及鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)。與傳統(tǒng)的核能系統(tǒng)不同，三大系統(tǒng)之間的耦合是ADS面臨的新挑戰(zhàn)。散裂靶與反應(yīng)堆的耦合存在結(jié)構(gòu)上的存在諸多限制。堆靶耦合為達(dá)到較高的反應(yīng)堆中子經(jīng)濟(jì)性，要求散裂靶的設(shè)計(jì)盡可能的緊湊。因此，散裂靶內(nèi)小體積內(nèi)高密度沉積核熱的排出成為最具挑戰(zhàn)性的問題。液態(tài)重金屬有窗靶以其良好的工程技術(shù)可達(dá)性，是現(xiàn)階段散裂靶的主要設(shè)計(jì)形式。液態(tài)金屬有窗靶的球形靶窗，靶窗底部中心位置產(chǎn)生滯流點(diǎn)，極易導(dǎo)致靶窗溫度過高產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞。目前的方案主要采用擾動(dòng)的方式對靶窗的換熱進(jìn)行加強(qiáng)。但是擾動(dòng)的方案，流動(dòng)不穩(wěn)定，產(chǎn)生的不均勻流場增加結(jié)構(gòu)的流致振動(dòng)，同時(shí)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)冷卻不均勻，在結(jié)構(gòu)壁面內(nèi)產(chǎn)生較高的熱應(yīng)力。在臨界快堆中，反應(yīng)堆堆芯由六邊形組件構(gòu)成蜂窩狀。組件與組件之間上部通過凸臺(tái)互相緊靠，由堆芯圍筒從外圍限制組件頂部的振動(dòng)和位移。在ADS中，反應(yīng)堆堆芯須抽出2～3圈組件的位置，提供給散裂靶安裝。因此，堆芯最靠散裂靶的組件，相鄰的空組件位不能提供徑向的支撐。在運(yùn)行過程中，最內(nèi)層組件會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，破壞組件結(jié)構(gòu)，造成反應(yīng)性變化，影響反應(yīng)堆安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理緊湊、能夠加強(qiáng)靶窗換熱的非貫穿式散裂靶與反應(yīng)堆耦合系統(tǒng)，保證反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)安全，防止放射性邊界破壞。本發(fā)明的目的還在于提供一種結(jié)構(gòu)合理緊湊、能夠限制堆芯組件運(yùn)行中的振動(dòng)的非貫穿式散裂靶與反應(yīng)堆耦合系統(tǒng)，保證反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)安全，防止放射性邊界破壞。為此，本發(fā)明一方面提供了一種非貫穿式散裂靶與反應(yīng)堆耦合系統(tǒng)，包括質(zhì)子束管、靶件外管、堆芯、容器、頂蓋和堆內(nèi)構(gòu)件，所述容器與所述頂蓋二者共同構(gòu)成反應(yīng)堆主要放射性邊界，用于將所述質(zhì)子束管、所述靶件外管、所述堆芯和堆內(nèi)構(gòu)件包容在內(nèi)；所述質(zhì)子束管同軸安裝在所述靶件外管內(nèi)，作為整體同軸吊裝于所述頂蓋的中心并且向下穿過所述堆芯，所述靶件外管的底部具有插入堆內(nèi)構(gòu)件的柵板聯(lián)箱內(nèi)的管腳，所述柵板聯(lián)箱提供的冷卻劑經(jīng)過所述管腳分區(qū)冷卻以加強(qiáng)所述質(zhì)子束管換熱。進(jìn)一步地，上述管腳對進(jìn)入所述散裂靶的冷卻劑提供分區(qū)，中心為高冷卻劑流速區(qū)，外周為低冷卻劑流速區(qū)。進(jìn)一步地，上述管腳伸入所述靶件外管的圓柱管道，所述管道的管口用于形成高冷卻劑流速區(qū)，所述管腳的側(cè)壁上開設(shè)有孔，用于形成低冷卻劑流速區(qū)。進(jìn)一步地，上述靶件外管的主體部分由通過變徑部位連接的入口管和出口管組成。進(jìn)一步地，上述質(zhì)子束管為帶有靶窗的圓柱形管道，所述靶窗為薄壁結(jié)構(gòu)的球形封頭，所述靶窗由所述靶件外管的變徑部位提供徑向約束。進(jìn)一步地，上述堆內(nèi)構(gòu)件為階梯筒狀，堆內(nèi)構(gòu)件吊裝于容器的法蘭上沿。進(jìn)一步地，上述靶件外管的外壁面設(shè)置有堆芯支撐結(jié)構(gòu)，用于向所述堆芯提供徑向支撐。進(jìn)一步地，上述堆芯支撐結(jié)構(gòu)位于所述堆芯活性區(qū)以上的位置，所述堆芯支撐結(jié)構(gòu)貼合所述堆芯中心空出的部分組件的輪廓，與所述組件凸臺(tái)同一水平位置，向所述堆芯提供徑向支撐。進(jìn)一步地，上述堆芯支撐結(jié)構(gòu)包括幅板和肋板，其中，所述幅板用于貼合堆芯中心空出組件部分的外形，所述的肋板用于支撐所述幅板，以防止所述幅板的變形。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種非貫穿式散裂靶與反應(yīng)堆耦合系統(tǒng)，包括質(zhì)子束管、靶件外管、堆芯、容器、頂蓋和堆內(nèi)構(gòu)件，所述容器與所述頂蓋二者共同構(gòu)成反應(yīng)堆主要放射性邊界，用于將所述質(zhì)子束管、所述靶件外管、所述堆芯和堆內(nèi)構(gòu)件包容在內(nèi)；所述質(zhì)子束管同軸安裝在所述靶件外管內(nèi)，作為整體同軸吊裝于所述頂蓋的中心并且向下穿過所述堆芯，所述靶件外管的底部具有插入堆內(nèi)構(gòu)件的柵板聯(lián)箱內(nèi)的管腳，其中，所述柵板聯(lián)箱用于向所述管腳提供冷卻劑；靶件外管的外壁面設(shè)置有堆芯支撐結(jié)構(gòu)，用于向所述堆芯提供徑向支撐。進(jìn)一步地，上述堆芯支撐結(jié)構(gòu)位于所述堆芯活性區(qū)以上的位置，所述堆芯支撐結(jié)構(gòu)貼合所述堆芯中心空出的部分組件的輪廓，與所述組件凸臺(tái)同一水平位置，向所述堆芯提供徑向支撐。進(jìn)一步地，上述堆芯支撐結(jié)構(gòu)包括幅板和肋板，其中，所述幅板用于貼合堆芯中心空出組件部分的外形，所述的肋板用于支撐所述幅板，以防止所述幅板的變形。進(jìn)一步地，上述柵板聯(lián)箱提供的冷卻劑經(jīng)過所述管腳分區(qū)冷卻以加強(qiáng)所述質(zhì)子束管換熱。進(jìn)一步地，上述管腳對進(jìn)入所述散裂靶的冷卻劑提供分區(qū)，中心為高冷卻劑流速區(qū)，外周為低冷卻劑流速區(qū)。進(jìn)一步地，上述管腳伸入所述靶件外管的圓柱管道，所述管道的管口用于形成高冷卻劑流速區(qū)，所述管腳的側(cè)壁上開設(shè)有孔，用于形成低冷卻劑流速區(qū)。進(jìn)一步地，上述靶件外管的主體部分由通過變徑部位連接的入口管和出口管組成。進(jìn)一步地，上述質(zhì)子束管為帶有靶窗的圓柱形管道，所述靶窗為薄壁結(jié)構(gòu)的球形封頭，所述靶窗由所述靶件外管的變徑部位提供徑向約束。進(jìn)一步地，上述堆內(nèi)構(gòu)件為階梯筒狀，其底部為柵板聯(lián)箱，所述堆內(nèi)構(gòu)件用于支撐所述堆芯，所述柵板聯(lián)箱用于向所述靶件外管提供冷卻劑流量。進(jìn)一步地，上述堆內(nèi)構(gòu)件吊裝于容器的法蘭上沿。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)、分區(qū)流動(dòng)冷卻方式強(qiáng)化靶窗換熱。中心高速冷卻劑流動(dòng)能夠有效的減小散裂靶底部滯留區(qū)的體積；邊緣低速冷卻劑，能夠有效減小冷卻劑局部滯流，防止出現(xiàn)回流區(qū)，并穩(wěn)定中心區(qū)高速流動(dòng)。(2)、一體式散裂靶外圍支撐結(jié)構(gòu)。通過堆芯支撐結(jié)構(gòu)為反應(yīng)堆堆芯組件提供徑向支撐，...