本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)院中子照射器堆芯冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

硼中子俘獲療法（BNCT）是一種新型二元靶向惡性腫瘤放射治療技術(shù)，國(guó)際上均使用大功率實(shí)驗(yàn)研究堆的一條中子束流孔道作為中子源，因?yàn)檫@種中子源都是建造在核技術(shù)研究中心或大學(xué)內(nèi)，遠(yuǎn)離居民區(qū)和醫(yī)院，而且建造成本高，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，非BNCT專用，對(duì)病人的施治造成很大的不便和困難。因此，亟需提供一種新型的醫(yī)院中子照射器以及配套設(shè)施。

反應(yīng)堆的堆芯裝在一個(gè)密封的反應(yīng)堆容器之中，需要為堆芯提供足夠的冷卻能力，保障反應(yīng)堆在額定功率和加強(qiáng)功率運(yùn)行工況下能夠安全地載出堆芯釋熱，使燃料元件不損壞，同時(shí)為事故工況留出適當(dāng)?shù)脑Ａ?，確保安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種醫(yī)院中子照射器堆芯冷卻系統(tǒng)，為醫(yī)院的中子照射器裝備的安全運(yùn)行提供保障。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種醫(yī)院中子照射器堆芯冷卻系統(tǒng)，包括堆容器、堆容器內(nèi)的冷卻水和堆容器外的冷卻水；堆容器內(nèi)的冷卻水采用自然對(duì)流的方式循環(huán)，并將熱量傳遞給堆容器壁；堆容器內(nèi)裝設(shè)有燃料組件、側(cè)鈹反射層、頂鈹反射層、底鈹反射層、鋁瓦、石墨瓦；鋁瓦和石墨瓦對(duì)稱布置在側(cè)鈹反射層外側(cè)，鋁瓦和石墨瓦之間的間隙構(gòu)成冷卻水的下降流道；在頂鈹反射層的鈹片托盤的凸緣上沿圓周均勻設(shè)置出口孔，使得流過(guò)燃料組件的冷卻水能夠通過(guò)該出口孔上升流動(dòng)。

進(jìn)一步的，在側(cè)鈹反射層下方，圍繞底鈹反射層設(shè)置導(dǎo)流筒，使得冷卻水沿導(dǎo)流筒上升，流向燃料組件。

進(jìn)一步的，側(cè)鈹反射層與底鈹反射層之間具有間隙，沿導(dǎo)流筒上升的冷卻水通過(guò)該間隙流向燃料組件。

進(jìn)一步的，側(cè)鈹反射層與頂鈹反射層的鈹片托盤之間具有間隙，流過(guò)燃料組件的冷卻水通過(guò)該間隙流向該鈹片托盤的所述出口孔。

進(jìn)一步的，側(cè)鈹反射層與頂鈹反射層的鈹片托盤之間的間隙與所述下降流道連通，從而構(gòu)成與所述出口孔并列存在的另一流路，使得從燃料組件流出的部分冷卻水直接由此進(jìn)入下降流道。

采用上述技術(shù)方案，可以簡(jiǎn)單有效地冷卻堆芯，為醫(yī)院的中子照射治療裝備的安全運(yùn)行提供保障。

附圖說(shuō)明

附圖1是本實(shí)用新型堆芯冷卻系統(tǒng)縱向剖面示意圖；

附圖2是本實(shí)用新型堆芯冷卻系統(tǒng)俯視示意圖；

附圖3是本實(shí)用新型堆芯冷卻系統(tǒng)堆容器內(nèi)冷卻水流動(dòng)路徑示意圖。

圖中附圖標(biāo)記：1-燃料組件，2-側(cè)鈹反射層，3-頂鈹反射層，4-底鈹反射層，5-鋁瓦，6-石墨瓦，7-堆容器，8-導(dǎo)流筒，9-出口孔，10-下降流道。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2所示，堆容器7內(nèi)裝設(shè)有燃料組件1、側(cè)鈹反射層2、頂鈹反射層3、底鈹反射層4、鋁瓦5、石墨瓦6。鋁瓦5和石墨瓦6對(duì)稱布置在側(cè)鈹反射層2外側(cè)，鋁瓦5和石墨瓦6之間的間隙構(gòu)成冷卻水的下降流道10；在頂鈹反射層3的鈹片托盤的圓周凸緣上設(shè)置出口孔9，使得流過(guò)燃料組件1的冷卻水能夠通過(guò)該出口孔9上升流動(dòng)。在側(cè)鈹反射層2下方，圍繞底鈹反射層4設(shè)置導(dǎo)流筒8，使得冷卻水沿導(dǎo)流筒8上升，流向燃料組件1。側(cè)鈹反射層2與底鈹反射層4之間具有間隙，沿導(dǎo)流筒8上升的冷卻水通過(guò)該間隙流向燃料組件1。側(cè)鈹反射層2與頂鈹反射層3的鈹片托盤之間具有間隙，流過(guò)燃料組件的冷卻水通過(guò)該間隙流向該鈹片托盤的所述出口孔9。

反應(yīng)堆采用自然循環(huán)冷卻方式，屬非能動(dòng)性輸熱系統(tǒng)。借助導(dǎo)熱和自然對(duì)流換熱把燃料元件釋放的熱量傳遞給堆芯內(nèi)的冷卻水。冷卻水在堆內(nèi)受熱后，依靠浮升力向上流動(dòng)。冷卻水自堆芯出口流出后，逐漸浮升至堆容器7上部空間。與此同時(shí)，借助自然對(duì)流換熱方式通過(guò)堆容器7把熱量傳遞給池水。堆容器7內(nèi)壁附近較冷的水沿著內(nèi)壁下沉，通過(guò)下降流道10進(jìn)入導(dǎo)流筒8，然后返回堆芯進(jìn)口。由于導(dǎo)流筒8的作用，使堆芯進(jìn)口處的流量均勻化，然后流進(jìn)堆芯內(nèi)部元件束構(gòu)成的流動(dòng)通道?？傊诙讶萜?內(nèi)部形成自然循環(huán)。

如圖3所示，側(cè)鈹反射層2與頂鈹反射層3的鈹片托盤之間的間隙與所述下降流道10連通，從而構(gòu)成與所述出口孔9并列存在的另一流路。冷卻水由堆芯上部出口流出之后，由于虹吸作用，下降流道10的冷卻水把部分的堆芯上部出口冷卻水帶入下行，這種部分熱水的直接再循環(huán)，提高了堆芯入口冷卻水的溫度。這種現(xiàn)象在3.6mK反應(yīng)性引入表現(xiàn)明顯，從控制棒全提出到入口溫度開(kāi)始上升，只需要80秒，此時(shí)堆功率只有2kW左右，光靠堆芯加熱而沒(méi)有入口冷卻水與出口冷卻水的混合作用，不可能在如此短的時(shí)間內(nèi)使入口冷卻水溫度上升。這種不充分的自然循環(huán)作用加速提高堆芯冷卻水的溫升，縮短溫度效應(yīng)作用時(shí)間，對(duì)安全有利，在動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，這種混合作用（虹吸作用）隨引入反應(yīng)性的增大而加快，對(duì)抑制功率瞬變有利。

采用上述技術(shù)方案，可以為堆芯提供足夠的冷卻能力，保障反應(yīng)堆在額定功率和加強(qiáng)功率工況下安全運(yùn)行。

以上所述實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。