本實(shí)用新型屬于核設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種ADS散裂靶及核設(shè)施。

背景技術(shù)：

加速器驅(qū)動(dòng)次臨界嬗變系統(tǒng)(ADS)是國(guó)際公認(rèn)在嬗變長(zhǎng)壽命核廢物、從根本上處置核廢物的一個(gè)極有前途的新型核系統(tǒng)。ADS系統(tǒng)由強(qiáng)流質(zhì)子加速器、散裂靶件和次臨界堆芯構(gòu)成。散裂靶件通過高能質(zhì)子轟擊重金屬的散裂反應(yīng)，為次臨界堆芯提供維持運(yùn)行所需的外部高能外部中子源。作為加速器和次臨界堆芯的耦合部件，散裂靶件對(duì)系統(tǒng)整體的運(yùn)行安全起到了至關(guān)重要的作用，是ADS系統(tǒng)研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種ADS散裂靶，以提出一種新的ADS散裂靶的架構(gòu)。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種ADS散裂靶，包括質(zhì)子流道、內(nèi)筒、外筒和靶件外套管，質(zhì)子流道的外徑小于內(nèi)筒的內(nèi)徑，內(nèi)筒的外徑小于外筒的內(nèi)徑，質(zhì)子流道伸入內(nèi)筒內(nèi)部，內(nèi)筒伸入外筒內(nèi)部，外筒位于靶件外套管內(nèi)部；

靶件外套管內(nèi)還設(shè)置有套設(shè)在質(zhì)子流道上的直管換熱器，直管換熱器包括若干豎直設(shè)置的直管和與直管對(duì)應(yīng)的套管，直管的兩端開口，套管的上端開口下端密封，直管位于套管內(nèi)部，直管外壁與套管內(nèi)壁之間留有縫隙，直管的下端與套管的內(nèi)部下端之間不接觸，直管的上端固定在進(jìn)氣室的進(jìn)氣底板上，直管與進(jìn)氣室連通，套管的上端固定在包裹住進(jìn)氣室的出氣室的出氣底板上，套管與出氣室連通，進(jìn)氣底板設(shè)置在出氣底板的上方并且與出氣底板不接觸，出氣室固定在靶件外套管的內(nèi)壁上，進(jìn)氣室嵌在出氣室內(nèi)，進(jìn)氣室的上端連接有進(jìn)氣管路，出氣室的上端連接有出氣管路；

遠(yuǎn)離質(zhì)子流道的直管換熱器一側(cè)的出氣底板與外筒的上端固接，內(nèi)筒的上端固定在外筒與直管換熱器之間的出氣底板的下端面上，直管換熱器與外筒之間的內(nèi)筒側(cè)壁上設(shè)置有若干內(nèi)筒通孔，內(nèi)筒的下端不密封，質(zhì)子流道的下端設(shè)置有用于質(zhì)子穿過的靶窗，外筒的下端密封，內(nèi)筒的下端與外筒的底部不接觸，外筒與內(nèi)筒之間設(shè)置有用于提升靶材的提升泵。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)氣管路圍繞著質(zhì)子流道螺旋設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述出氣管路圍繞著質(zhì)子流道螺旋設(shè)置，進(jìn)氣管路的圈數(shù)大于出氣管路的圈數(shù)。

進(jìn)一步的，所述直管換熱器靠近質(zhì)子流道一側(cè)的出氣底板的下端固接有環(huán)狀的第一固定板，第一固定板圍繞著質(zhì)子流道，直管換熱器的下方設(shè)置有環(huán)形的第二固定板，第一固定板的下端與第二固定板的一側(cè)固接，第二固定板的另外一側(cè)與內(nèi)筒的內(nèi)壁固接，套管的下端固接在第二固定板上，套管與套管之間的第二固定板上設(shè)置有第二固定板通孔，內(nèi)筒通孔設(shè)置在第二固定板上方的內(nèi)筒側(cè)壁上。

進(jìn)一步的，所述質(zhì)子流道的下端延伸到靠近內(nèi)筒下端的位置但不穿過內(nèi)筒，所述內(nèi)筒下端延伸到靠近外筒下端的位置，內(nèi)筒下端為喇叭口結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述直管換熱器下方的與質(zhì)子流道重疊的內(nèi)筒的內(nèi)徑小于與直管換熱器重疊的內(nèi)筒的內(nèi)徑且大于質(zhì)子流道下方的內(nèi)筒的內(nèi)徑，所述內(nèi)筒在變徑的連接處光滑過渡。

進(jìn)一步的，所述質(zhì)子流道、內(nèi)筒、外筒和靶件外套管同軸心，外筒與內(nèi)筒之間的空間為上流道，內(nèi)筒與質(zhì)子流道之間的空間為下流道。

進(jìn)一步的，與靶窗對(duì)應(yīng)的靶件外套管的外部設(shè)置有圍繞著靶件外套管的圓周均勻分布的燃料棒。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)筒通孔在直管換熱器與外筒之間的內(nèi)筒側(cè)壁上圍繞著內(nèi)筒的圓周上下均勻設(shè)置。

本發(fā)明創(chuàng)還題解了一種包括上述ADS散裂靶的核設(shè)施。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的一種ADS散裂靶具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)本實(shí)用新型將核設(shè)施的換熱系統(tǒng)與堆芯冷卻系統(tǒng)整合于一體，結(jié)構(gòu)緊湊的同時(shí)降低了成本，而且工作效果好；

(2)本實(shí)用新型的進(jìn)氣管道和出氣管道采用了螺旋式結(jié)構(gòu)，可以吸收管道的震動(dòng)，提高結(jié)構(gòu)的安全性。

附圖說明

構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的俯視圖；

圖3為圖1中的B-B向的剖視圖；

圖4為圖1中的C-C向的剖視圖；

圖5為圖1中的E-E向的剖視圖；

圖6為圖1中的G-G向的剖視圖；

圖7為圖1中的M處的放大圖；

圖8為圖1中的N處的放大圖；

圖9為圖1中的P處的放大圖；

圖10為直管換熱器處的放大圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-質(zhì)子流道；101-靶窗；2-內(nèi)筒；201-內(nèi)筒通孔；202-喇叭口；3-外筒；4-靶件外套管；5-直管換熱器；501-直管；502-套管；503-進(jìn)氣室；5031-進(jìn)氣底板；504-出氣室；5041-出氣底板；505-進(jìn)氣管路；506-出氣管路；507-第一固定板；508-第二固定板；5081-第二固定板通孔；6-燃料棒。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。

如圖1至10所示，一種ADS散裂靶，包括質(zhì)子流道1、內(nèi)筒2、外筒3和靶件外套管4，質(zhì)子流道1的外徑小于內(nèi)筒2的內(nèi)徑，內(nèi)筒2的外徑小于外筒3的內(nèi)徑，質(zhì)子流道1伸入內(nèi)筒2內(nèi)部，內(nèi)筒2伸入外筒3內(nèi)部，外筒3位于靶件外套管4內(nèi)部。靶件外套管4內(nèi)還設(shè)置有套設(shè)在質(zhì)子流道1上的直管換熱器5，直管換熱器5包括若干豎直設(shè)置的直管501和與直管501對(duì)應(yīng)的套管502。直管501的兩端開口，套管502的上端開口下端密封，直管501位于套管502內(nèi)部，直管501外壁與套管502內(nèi)壁之間留有縫隙，直管501的下端與套管502的內(nèi)部下端之間不接觸。直管501的上端固定在進(jìn)氣室503的進(jìn)氣底板5031上，直管501與進(jìn)氣室503連通，套管502的上端固定在包裹住進(jìn)氣室503的出氣室504的出氣底板5041上，套管502與出氣室504連通。進(jìn)氣底板5031設(shè)置在出氣底板5041的上方并且與出氣底板5041不接觸，出氣室504固定在靶件外套管5024的內(nèi)壁上，進(jìn)氣室503嵌在出氣室504內(nèi)，出氣室504包裹住進(jìn)氣室503。進(jìn)氣室503的上端連接有進(jìn)氣管路505，出氣室504的上端連接有出氣管路506，進(jìn)氣管路505、出氣管路506分別延伸到靶件外套管4外部。

遠(yuǎn)離質(zhì)子流道1的直管換熱器5一側(cè)的出氣底板5041的下端與外筒3的上端固接，外筒3的外側(cè)壁與出氣室504的外側(cè)壁在同一平面上。內(nèi)筒2的上端固定在外筒3與直管換熱器5之間的出氣底板5041的下端面上，直管換熱器5與外筒3之間的內(nèi)筒2側(cè)壁上設(shè)置有若干內(nèi)筒通孔201，內(nèi)筒通孔201在直管換熱器5與外筒3之間的內(nèi)筒2側(cè)壁上圍繞著內(nèi)筒2的圓周上、下均勻設(shè)置。內(nèi)筒2的下端不密封，質(zhì)子流道1的下端設(shè)置有用于質(zhì)子穿過的靶窗101，外筒3的下端密封，內(nèi)筒2的下端與外筒3的底部不接觸，外筒3與內(nèi)筒2之間設(shè)置有用于提升靶材的提升泵(圖中未示)。

如圖1所示，進(jìn)氣管路505圍繞著質(zhì)子流道1螺旋設(shè)置，出氣管路506圍繞著質(zhì)子流道1螺旋設(shè)置，進(jìn)氣管路505的圈數(shù)大于出氣管路506的圈數(shù)，目的在于吸收震動(dòng)，提高設(shè)備的安全性。

直管501換熱器5靠近質(zhì)子流道1一側(cè)的出氣底板5041的下端固接有環(huán)狀的第一固定板507，第一固定板507圍繞著質(zhì)子流道1且與質(zhì)子流道1同軸心。直管換熱器5的下方設(shè)置有環(huán)形的第二固定板508，第一固定板507的下端與第二固定板508的一側(cè)固接，第二固定板508的另外一側(cè)與內(nèi)筒2的內(nèi)壁固接。套管502的下端固接在第二固定板508上，套管502與套管502之間的第二固定板508上設(shè)置有第二固定板5081通孔，內(nèi)筒通孔201設(shè)置在第二固定板508上方的內(nèi)筒2側(cè)壁上。

質(zhì)子流道1的下端延伸到靠近內(nèi)筒2下端的位置但不穿過內(nèi)筒2，內(nèi)筒2下端延伸到靠近外筒3下端的位置，內(nèi)筒2下端為喇叭口202結(jié)構(gòu)，可以有效的防止回流。直管換熱器5下方的與質(zhì)子流道1重疊的內(nèi)筒2的內(nèi)徑小于與直管換熱器5重疊的內(nèi)筒2的內(nèi)徑且大于質(zhì)子流道1下方的內(nèi)筒2的內(nèi)徑，內(nèi)筒2在變徑的連接處光滑過渡。質(zhì)子流道1、內(nèi)筒2、外筒3和靶件外套管4同軸心，外筒3與內(nèi)筒2之間的空間為上流道，內(nèi)筒2與質(zhì)子流道1之間的空間為下流道。與靶窗101對(duì)應(yīng)的靶件外套管4的外部設(shè)置有圍繞著靶件外套管4的圓周均勻分布的燃料棒6。

本實(shí)用新型還提及了一種核設(shè)施，包括上述的ADS散裂靶。

本實(shí)用新型的工作原理：

質(zhì)子通過質(zhì)子流道1加速，向下經(jīng)過靶窗101撞擊靶材鉛鉍合金，激發(fā)出中子，中子撞擊燃料棒6發(fā)生臨界反應(yīng)，鉛鉍合金是靶材的同時(shí)也是一回路冷卻劑。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種新型的冷卻方式，不同于一般的有窗靶系統(tǒng)，本實(shí)用新型將核反應(yīng)的換熱系統(tǒng)與堆芯的冷卻系統(tǒng)整合于一體，一回路的冷卻劑為液態(tài)鉛鉍合金，按圖1中箭頭所示方向流動(dòng)，靶窗101附近的鉛鉍合金冷卻劑經(jīng)堆芯散熱加熱后，沿著外筒3與內(nèi)筒2之間的上流道流向上部的直管換熱器5，經(jīng)過加熱的鉛鉍合金通過內(nèi)筒2的內(nèi)筒通孔201進(jìn)入直管換熱器5之間的縫隙中與直管501充分接觸換熱，然后經(jīng)由直管換熱器5下部的第二固定板通孔5081在重力的作用下向下流動(dòng)，流向堆芯繼續(xù)冷卻，完成一回路冷卻劑循環(huán)。直管換熱器5中，需要加熱的氣體經(jīng)由進(jìn)氣管路505進(jìn)入進(jìn)氣室503，經(jīng)過進(jìn)氣室503后進(jìn)入直管501中并向下運(yùn)動(dòng)，然后從套管502與直管501之間的縫隙進(jìn)入出氣室504，氣體在直管501和套管502內(nèi)經(jīng)過充分的換熱，最后由出氣管路506排出，實(shí)現(xiàn)熱循環(huán)。進(jìn)入直管,換熱器5前進(jìn)氣管路505設(shè)計(jì)成螺旋盤管形式而不是通常的直管形式，目的在于吸收震動(dòng)，提高安全性。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。