專利名稱:鈾、钚雙燃料球床型反應(yīng)堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種核反應(yīng)堆，特別是鈾、钚混合不停堆添加核燃料球的球床型反應(yīng)堆。
背景技術(shù)：
核能是未來(lái)長(zhǎng)久的能源之母。但是現(xiàn)在的傳統(tǒng)核反應(yīng)堆技術(shù)存在嚴(yán)重的設(shè)計(jì)觀念錯(cuò)誤，不可避免的必然造成各種嚴(yán)重核事故。盡管人們采取各種措施來(lái)補(bǔ)救，企圖避免發(fā)生嚴(yán)重的核事故。但是由于設(shè)計(jì)理念未能從根本上突破舊的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的束縛。不可能完全徹底的根除所有核事故隱患。必然還會(huì)發(fā)生嚴(yán)重核事故。第五代超安全《不停堆添加核燃料球床型反應(yīng)堆》雖然提出了比較徹底的超安全解決辦法。但是仍然未能解決鈾、钚核燃料球自動(dòng)混合裝填問(wèn)題。還未解決核燃料的重復(fù)再生循環(huán)利用的難題。為了提高核燃料的重復(fù)再生利用效率，減少核廢料。延長(zhǎng)核燃料供應(yīng)鏈和核燃料使用壽命，全世界亟需 找到ー種超安全，全自動(dòng)全封閉，無(wú)任何放射性泄漏，能循環(huán)再生的高效反應(yīng)堆。迎接核能新時(shí)代的到來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種能夠滿足鈾、钚混合循環(huán)再生的，全封閉自動(dòng)裝填核燃料球的球床型超安全高效反應(yīng)堆。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
鈾、钚雙燃料球床型反應(yīng)堆，是一由反應(yīng)堆內(nèi)殼和反應(yīng)堆外殼組成的圓柱體。位于反應(yīng)堆內(nèi)殼的中心設(shè)有球床型的核反應(yīng)堆芯。反應(yīng)堆外殼的頂端外裝有ー個(gè)鈾燃料球供給箱和ー個(gè)钚燃料球供給箱，鈾燃料球供給箱和钚燃料球供給箱為相互隔絕的密閉箱體，鈾燃料球供給箱內(nèi)裝有備用鈾燃料球，钚燃料球供給箱內(nèi)裝有備用钚燃料球。鈾燃料球供給箱底部安有鈾燃料球進(jìn)料閘門，钚燃料球供給箱底部安有钚燃料球進(jìn)料閘門；鈾燃料球進(jìn)料閘門控制的進(jìn)料管與钚燃料球進(jìn)料閘門控制的進(jìn)料管合為一管，通過(guò)依次連通的進(jìn)料壓力過(guò)渡倉(cāng)、球形核燃料進(jìn)料緩沖管道與核反應(yīng)堆芯上面安裝的球形核燃料分配器相接。核反應(yīng)堆芯的底部設(shè)有反應(yīng)堆核燃料球排料閘門，排料控制閘門下方與核燃料球排出管道相連。排出管道通過(guò)其下方的排料壓カ過(guò)渡倉(cāng)連接到乏燃料裝納箱。在核反應(yīng)堆芯的當(dāng)中為中心區(qū)一回路冷卻導(dǎo)流管，中心區(qū)一回路冷卻導(dǎo)流管周圍填滿了核燃料球。沿中心區(qū)一回路冷卻導(dǎo)流管周圍向外和核反應(yīng)堆芯內(nèi)壁之間均勻分布有多根反應(yīng)堆控制棒導(dǎo)管。緊靠反應(yīng)堆芯外壁是圓筒形控制板，圓筒形控制板外為ー回路冷卻層，一回路冷卻層外為一回路鈉冷中間熱交換器，一回路鈉冷中間熱交換器緊靠近反應(yīng)堆內(nèi)売。反應(yīng)堆內(nèi)殼和反應(yīng)堆外殼之間設(shè)有一、ニ回路熱交換器并充滿ニ回路循環(huán)水；一、ニ回路熱交換器和反應(yīng)堆外殼之間設(shè)有內(nèi)保溫層。
在由反應(yīng)堆內(nèi)殼和反應(yīng)堆外殼組成的圓柱體底部，一回路主循環(huán)閥門B、一回路主循環(huán)泵A，以及一回路主循環(huán)閥門A組成第一套ー回路主循環(huán)系統(tǒng)；一回路主循環(huán)閥門C、一回路主循環(huán)泵B，以及一回路主循環(huán)閥門D組成第二套ー回路主循環(huán)系統(tǒng)。二回路循環(huán)水充滿反應(yīng)堆外殼和反應(yīng)堆內(nèi)殼之間的全部空間。
本實(shí)用新型的效果是
由于本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)是在第五代超安全不停堆添加核燃料球床型反應(yīng)堆的基礎(chǔ)上增加ー套钚燃料球加料裝置，也就是說(shuō)一座反應(yīng)堆有兩套加料裝置，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)兩種核燃料球的自動(dòng)裝填，實(shí)現(xiàn)合理的鈾、钚配比控制，還可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆球床上鈾、钚兩種核燃料球的合理均勻分布控制。也可以將兩種不同核燃料球按程序要求分配到球床型反應(yīng)堆芯的精準(zhǔn)位置，以保障反應(yīng)堆芯的熱反應(yīng)均衡性。因而實(shí)現(xiàn)鈾、钚雙燃料混合再生循環(huán)利用，全封閉不停堆添加核燃料球，超安全高效率的反應(yīng)堆的全部技術(shù)要求。鈾钚混合不停堆添加核燃料球的球床型反應(yīng)堆讓核能真正成為未來(lái)安全、高效、環(huán)保，清潔，長(zhǎng)久，充足、可靠方便、廉價(jià)的理想能源。在化石燃料價(jià)格飛漲和對(duì)環(huán)境造成的污染越來(lái)越嚴(yán)重，以及化石燃料越用越少的性況下。第五代超安全鈾、钚雙燃料球再生循環(huán)自動(dòng)裝料球床型反應(yīng)堆， 就具有特別巨大而長(zhǎng)久的經(jīng)濟(jì)實(shí)用價(jià)值。足以滿足未來(lái)3300年人類對(duì)超安全核電的需求。真正實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期以來(lái)人類對(duì)第五代超安全、高效率反應(yīng)堆夢(mèng)寐以求的期待。


圖I是本實(shí)用新型鈾钚雙燃料球床型反應(yīng)堆系統(tǒng)示意圖。
圖2是圖I中的A-A橫剖面內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖I所示的鈾钚雙燃料球床型反應(yīng)堆是由左右兩半球的反應(yīng)堆內(nèi)殼16和反應(yīng)堆外殼15組成的圓柱體。反應(yīng)堆外殼15的頂端外裝有ー個(gè)鈾燃料球供給箱23和一個(gè)钚燃料球供給箱24，它們?yōu)榉赖卣鹩袌?jiān)固的支架緊固在主架001上。鈾燃料球供給箱23和钚燃料球供給箱24為相互隔絕的密閉箱體，鈾燃料球供給箱23內(nèi)裝有備用鈾燃料球22，钚燃料球供給箱24內(nèi)裝有備用钚燃料球25。鈾燃料球供給箱23底部安有鈾燃料球進(jìn)料閘門21，钚燃料球供給箱24底部安有钚燃料球進(jìn)料閘門26 ;鈾燃料球進(jìn)料閘門21控制的進(jìn)料管與钚燃料球進(jìn)料閘門26控制的進(jìn)料管合為ー密閉管，通過(guò)依次連通的進(jìn)料壓力過(guò)渡倉(cāng)28、球形核燃料進(jìn)料緩沖管道14與核反應(yīng)堆芯11上面安裝的球形核燃料分配器33相接。鈾燃料球進(jìn)料閘門21和钚燃料球進(jìn)料閘門26的作用是控制備用鈾、钚核燃料球的進(jìn)料量。與鈾燃料球進(jìn)料閘門21和钚燃料球進(jìn)料閘門26連接的密閉管與進(jìn)料壓力過(guò)渡倉(cāng)28之間有進(jìn)料隔離閥門A27，進(jìn)料壓力過(guò)渡倉(cāng)28下端與球型核燃料落料緩沖管道14之間有進(jìn)料隔離閥門B29。球形核燃料分配器33的控制下，自動(dòng)均衡的分配到球床型核反應(yīng)堆芯11中精準(zhǔn)位置，以提高核燃料的反應(yīng)效率。
核反應(yīng)堆芯11位于反應(yīng)堆內(nèi)殼16的中心，且固定在主支架001上。核反應(yīng)堆芯11的底部有排料管道閘門9，控制乏核燃料球排出量(檢修時(shí)或事故時(shí)排出全部核燃料球)。排料管道閘門9為柵狀擋板，其下方連接核燃料球排出管道8。核燃料球排出管道8兼作一回路中心區(qū)冷卻介質(zhì)導(dǎo)流管，其作用是從球床型的核反應(yīng)堆芯11底部，將ー回路中經(jīng)熱交換器10冷卻過(guò)的冷卻剤，經(jīng)第一套ー回路主循環(huán)泵A5，或經(jīng)第二套ー回路主循環(huán)泵B39加壓后，送到核反應(yīng)堆芯11的中心區(qū)，以改善反應(yīng)堆芯的熱均衡性。熱交換器10用于將經(jīng)反應(yīng)堆芯加熱過(guò)的一回路熱傳導(dǎo)介質(zhì)的熱能高效率傳導(dǎo)給二回路的循環(huán)水，以產(chǎn)生蒸汽。核燃料球排出管道8的下方與排料閥門A42相連。排料閥門A42的下端與排料壓力過(guò)渡倉(cāng)43上端相接。排料壓力過(guò)渡艙43的下端與排料閥門B44相接。排料閥門B44下端由密閉管道與乏燃料裝納箱3上的乏燃料球排出導(dǎo)向閥門45相接。乏燃料裝納箱3設(shè)在事故核燃料冷卻水池2中，并安在乏燃料裝納箱軌道I上。事故核燃料冷卻水池2中注有水和硼酸溶液，用于容納反應(yīng)堆正常運(yùn)行情況下排出的乏燃料球40。平時(shí)由乏燃料球排出導(dǎo)向閥門45將乏燃料球?qū)蛄鬟M(jìn)乏燃料裝納箱3中。平時(shí)排出的乏燃料球40經(jīng)事故核燃料冷卻水池2冷卻進(jìn)入乏燃料裝納箱3時(shí)已沒(méi)有余熱，乏燃料裝納箱3內(nèi)注滿硼酸溶液，核燃料球在箱中也不會(huì)再產(chǎn)生任何熱量。有利于運(yùn)輸和后處理。
整座核反應(yīng)堆是建筑在事故核燃料冷卻水池2之上，需檢修時(shí)或在嚴(yán)重故障時(shí)和事故情況下，可將反應(yīng)堆內(nèi)的全部核燃料球按程序控制排到事故核燃料冷卻水池2中。可保障檢修人員和設(shè)備的絕對(duì)安全。
圖2所示的斷面圖，是反應(yīng)堆的斷面結(jié)構(gòu)剖視圖。中心向外依次是反應(yīng)堆芯中心·的一回路冷卻導(dǎo)流管36，用于改善堆芯熱平衡度，一回路冷卻導(dǎo)流管36周圍填滿了核燃料球003。沿一回路冷卻導(dǎo)流管36周圍向外與核反應(yīng)堆芯11內(nèi)壁之間均勻分布有多個(gè)控制棒套管34，在控制棒套管34中套有反應(yīng)堆控制棒13 (見(jiàn)圖I所示)。緊靠核反應(yīng)堆芯11外壁是反應(yīng)堆的圓筒形控制板12，這是本實(shí)用新型與其它反應(yīng)堆的重要區(qū)別之一。反應(yīng)堆芯11外壁設(shè)有一回路鈉冷卻層005，用于提高反應(yīng)堆的調(diào)控性能。圓筒形控制板12浸沒(méi)到一回路鈉冷卻層005的冷卻劑中。一回路鈉冷中間熱交換器004位于反應(yīng)堆內(nèi)殼16(即中間隔離層)和一回路鈉冷卻層005之間，用于防止由于一回路鈉冷卻層005的冷卻劑在隔離層破裂直接混入二回路循環(huán)水7中，造成放射性污染外泄事故。反應(yīng)堆內(nèi)殼16和反應(yīng)堆外殼15之間是一、二回路熱交換器10，并充滿二回路循環(huán)水7。在反應(yīng)堆外殼15內(nèi)側(cè)有內(nèi)保溫層002，反應(yīng)堆外殼15之外是保溫屏蔽層35，由保溫和防輻射性能優(yōu)良的保溫和防輻射材料制成。更進(jìn)一步防止核輻射外泄，以確保核輻射不外泄。反應(yīng)堆主支架001是反應(yīng)堆的基礎(chǔ)支撐架，所有的設(shè)備和部件都固定在反應(yīng)堆主支架001上，再將主支架001與抗震雙層基礎(chǔ)相連，整座反應(yīng)堆就可穩(wěn)固的安全運(yùn)行。
下面結(jié)合
說(shuō)明本實(shí)用新型的具體方案細(xì)節(jié)
圖I中，在由反應(yīng)堆內(nèi)殼16和反應(yīng)堆外殼15組成的圓柱體底部,一回路主循環(huán)閥門B4、一回路主循環(huán)泵A5,以及一回路主循環(huán)閥門A6組成第一套一回路主循環(huán)系統(tǒng)；一回路主循環(huán)閥門C38、一回路主循環(huán)泵B39，以及一回路主循環(huán)閥門D41組成第二套一回路主循環(huán)系統(tǒng)。第一套一回路主循環(huán)系統(tǒng)和第二套一回路主循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成互為備用的一回路雙循環(huán)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)一套一回路主循環(huán)系統(tǒng)在維修時(shí)，另一套一回路主循環(huán)系統(tǒng)仍能保持反應(yīng)堆正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此可以保障反應(yīng)堆長(zhǎng)期運(yùn)行。不需停堆就可進(jìn)行一回路主循環(huán)系統(tǒng)的檢修。
圖I中二回路循環(huán)水7充滿反應(yīng)堆外殼15和反應(yīng)堆內(nèi)殼16之間的全部空間。位于反應(yīng)堆外殼15和內(nèi)殼16之間設(shè)有一、二回路熱交換器10，二回路循環(huán)水7包圍著一、二回路熱交換器10，作用是增加一、二回路熱交換效率。在核反應(yīng)堆芯11外設(shè)置有四周反射層37，用于提高核燃料球003在球床型核反應(yīng)堆芯11上的反應(yīng)性和均衡性，增加核反應(yīng)堆芯11周邊核燃料球的燃耗深度。圓筒形控制板12設(shè)置在核反應(yīng)堆芯11和四周反射層37之間，當(dāng)調(diào)控反應(yīng)堆熱功率或需停堆時(shí)，將圓筒形控制板12插入核反應(yīng)堆芯11和四周反射層37之間，不但可以吸收核反應(yīng)堆芯11中核燃料發(fā)射的中子，而且阻斷了四周反射層37的中子反射作用，起到更有效的調(diào)控作用和控制深度停堆的作用?？刂瓢籼坠?4中套有反應(yīng)堆控制棒13，反應(yīng)堆控制棒13用作調(diào)節(jié)核反應(yīng)堆芯11的反應(yīng)功率。其作用是在核反應(yīng)堆芯11裝填核燃料球003時(shí)保持反應(yīng)堆控制棒13有暢通的插入和抽出的空間?？刂瓢籼坠?4是用不銹鋼制成，管壁周圍有多孔，同時(shí)兼作核反應(yīng)堆芯11中核燃料的散熱通路，和一回路中心區(qū)的一回路冷卻劑導(dǎo)流管36共同起到改善反應(yīng)堆熱均衡性的作用。
蒸汽發(fā)生區(qū)17是反應(yīng)堆外殼15頂端下方和反應(yīng)堆內(nèi)殼16頂端上方之間專門設(shè)計(jì)的一個(gè)較大空間。反應(yīng)堆內(nèi)殼16頂端下方內(nèi)部是二回路蒸汽干燥器31，位于核反應(yīng)堆芯11熱流的正上方，是一回路熱力最集中的加熱中心區(qū)。可以通過(guò)蒸汽干燥器31加熱過(guò)熱蒸汽，使之成為干燥的水蒸汽，同時(shí)將一回路的熱量集中加熱二回路的蒸汽發(fā)生區(qū)，提高 反應(yīng)堆的熱能利用效率。在蒸汽干燥器31上設(shè)有蒸汽出口 18，經(jīng)過(guò)蒸汽干燥器31加熱的過(guò)熱蒸汽經(jīng)蒸汽出口 18送到主汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。在蒸汽出口 18上安有蒸汽壓力安全閥30,用于蒸汽壓力過(guò)高時(shí)排出蒸汽。
同時(shí)，蒸汽出口 18上設(shè)有小型自備汽輪發(fā)電機(jī)組20，小型自備汽輪發(fā)電機(jī)組20與蒸汽出口 18之間裝有蒸汽控制閥門19。在事故情況下，當(dāng)其他備用電源因故障都停電時(shí)，開(kāi)啟蒸汽出口 18上的蒸汽控制閥門19，將高壓蒸汽送到小型自備汽輪發(fā)電機(jī)組20，無(wú)須其它輔助設(shè)備直接立即起動(dòng)發(fā)電機(jī)組，整個(gè)過(guò)程只需幾秒鐘就可實(shí)現(xiàn)正常供電，直到反應(yīng)堆完全停堆冷卻為止，都可為反應(yīng)堆循環(huán)系統(tǒng)提供可靠的廠用電源。僅此一項(xiàng)就可大大提高核電站的安全性。這種直接備用發(fā)電機(jī)組比其它任何形式的備用電源更可靠、更便利、更簡(jiǎn)單易行、更廉價(jià)。將小型自備汽輪發(fā)電機(jī)組20和電氣調(diào)控模塊集成為一個(gè)備用機(jī)組模塊，可更加提高備用機(jī)組的可靠性并降低成本縮小體積。
在由反應(yīng)堆內(nèi)殼16和反應(yīng)堆外殼15組成的圓柱體頂部設(shè)有備用核燃料球供給箱22，核燃料球供給箱22中裝有備用核燃料球21。備用鈾燃料球21是未輻照核燃料，備用核燃料球供給箱22內(nèi)裝有核毒物抑制劑，確保箱內(nèi)核燃料處在絕對(duì)安全狀態(tài)。備用核燃料球供給箱22底部的進(jìn)料控制閘門23的作用是控制備用核燃料球21的進(jìn)料量，以避免過(guò)多的備用核燃料球21進(jìn)入到進(jìn)料隔離閥門A27，因堵塞致使進(jìn)料隔離閥門A27無(wú)法關(guān)閉，而出現(xiàn)可能擠碎備用核燃料球21的情況。核燃料球的進(jìn)料隔離閥門A27、進(jìn)料壓力過(guò)渡倉(cāng)28和進(jìn)料隔離閥門B29的共同作用是當(dāng)反應(yīng)堆需要添加核燃料球時(shí)相互配合，在保持反應(yīng)堆內(nèi)殼16內(nèi)的一回路壓力穩(wěn)定的情況下，實(shí)現(xiàn)添加新的核燃料球。其動(dòng)作過(guò)程是先將核燃料球的進(jìn)料控制閘門23打開(kāi)，從備用核燃料供給箱22中放出一定量的備用核燃料球21進(jìn)入進(jìn)料控制閘門23和進(jìn)料隔離閥門A27之間的密封管道中。這時(shí)關(guān)閉進(jìn)料控制閘門23，然后打開(kāi)進(jìn)料隔離閥門A27，備用核燃料球21在重力作用下，落入進(jìn)料壓力過(guò)渡倉(cāng)28中。核燃料球完全進(jìn)入進(jìn)料壓力過(guò)渡倉(cāng)28后，關(guān)閉進(jìn)料隔離閥門A27，確認(rèn)其關(guān)閉嚴(yán)密后打開(kāi)進(jìn)料隔離閥門B29，核燃料球在重力作用下，通過(guò)進(jìn)料隔離閥門B29落入球形核燃料落料緩沖管道14中。核燃料落料緩沖管道14內(nèi)有減緩核燃料球下落速度的緩沖擋板，作用是減緩核燃料球在管道中的降落速度，以防由于沖擊力過(guò)大造成加料過(guò)程中核燃料球破損。在確定進(jìn)料壓力過(guò)渡倉(cāng)28中的備用核燃料球21全部落入球形核燃料落料緩沖管道14后，關(guān)閉進(jìn)料隔離閥門B29。在保持反應(yīng)堆內(nèi)殼16內(nèi)的一回路壓力穩(wěn)定，且不外泄任何放射性物質(zhì)的情況下，順利完成一次核燃料球的添加過(guò)程。由于一次添加的核燃料球的數(shù)量有限，加料過(guò)程可以在智能控制系統(tǒng)的控制下，按預(yù)定操作程序，實(shí)現(xiàn)多次自動(dòng)添加核燃料的重復(fù)動(dòng)作。直到達(dá)到預(yù)定裝量為止。球形核燃料落料緩沖管道14內(nèi)設(shè)有緩沖減速檔板，以減緩核燃料球的下落速度，避免核燃料球因下落速度過(guò)快，沖擊過(guò)大，造成備用核燃料球21的破損。在反應(yīng)堆內(nèi)殼16中設(shè)有反應(yīng)堆芯調(diào)控機(jī)構(gòu)32，其主要作用是控制并驅(qū)動(dòng)反應(yīng)堆芯11中的反應(yīng)堆控制棒13和反應(yīng)堆芯11周圍的圓筒形控制板12，以調(diào)控反應(yīng)堆芯11的運(yùn)行熱功率和停堆控制。在反應(yīng)堆內(nèi)殼16中還設(shè)有球形核燃料分配器33，其作用是將由球形核燃料落料緩沖管道14送來(lái)的核燃料球按 照預(yù)先設(shè)定的要求，分布到反應(yīng)堆芯11中的相應(yīng)位置。
乏燃料球40的排出過(guò)程與加料過(guò)程的動(dòng)作原理相似。在不排料時(shí)，排料管道閘門9、排料閥門A42和排料閥門B44都是關(guān)閉的，以保持一回路的壓力不外泄；當(dāng)需要排出乏燃料球40時(shí)。先打開(kāi)排料管道閘門9，依靠重力作用將核反應(yīng)堆芯11底部一定量預(yù)排出的乏燃料球40排出，進(jìn)入核燃料球排出管道8，然后關(guān)閉排料管道閘門9，打開(kāi)排料閥門A42，乏燃料球40經(jīng)排料閥門A42進(jìn)入排料壓力過(guò)渡倉(cāng)43，確認(rèn)全部預(yù)排的核燃料球40全部進(jìn)入壓力過(guò)渡倉(cāng)43后，再將排料閥門A42關(guān)閉。這時(shí)將事故核燃料冷卻水池2中的乏燃料裝納箱3通過(guò)乏燃料裝納箱軌道I移動(dòng)到乏燃料球排出導(dǎo)向閘門45 —側(cè)，然后再打開(kāi)排料閥門B44和乏燃料球排出導(dǎo)向閘門45，將乏燃料球40排入乏燃料裝納箱3中。乏燃料球40便在保持反應(yīng)堆內(nèi)殼16內(nèi)壓力穩(wěn)定的情況下,實(shí)現(xiàn)一次順利排出動(dòng)作。由于一次排料量有限，排料動(dòng)作可以多次重復(fù)進(jìn)行。仍能保持一回路壓力穩(wěn)定，且無(wú)放射性泄漏。
在事故情況下若需排出反應(yīng)堆內(nèi)的所有核燃料球，此種情況下，只需將乏燃料球排出導(dǎo)向閘門45放到事故核燃料冷卻水池2 —側(cè)，仍按排料程序重復(fù)操作排料管道閘門9、排料閥門A42和排料閥門B44，仍能確保在放射物質(zhì)不外漏的情況下，將反應(yīng)堆中的核燃料球全部排到事故核燃料冷卻水池2中，實(shí)現(xiàn)釜底抽薪，從根本上徹底根除核事故的根源,確保核電站周圍環(huán)境不受任何污染。
由于本實(shí)用新型采用了事故情況下，自動(dòng)程序控制安全排出反應(yīng)堆內(nèi)全部核燃料球的技術(shù)，對(duì)核事故起到了釜底抽薪的作用，再加上反應(yīng)堆內(nèi)只有很少的后備核燃料。反應(yīng)堆內(nèi)的核燃料球可以很快全部排到事故核燃料冷卻水池2中，反應(yīng)堆內(nèi)完全不存在任何再產(chǎn)生熱量的核燃料，反應(yīng)堆就更安全了。完全不會(huì)再發(fā)生反應(yīng)堆干燒和熔芯等嚴(yán)重核事故。反應(yīng)堆就絕對(duì)安全了。再則由于本實(shí)用新型的堆型結(jié)構(gòu)是球床型堆芯，反應(yīng)堆一回路充滿冷卻劑。無(wú)論是輕水堆、壓水堆、還是鈉冷快中子堆。反應(yīng)堆芯中的核燃料球，永遠(yuǎn)都是淹沒(méi)在冷卻劑中。即使萬(wàn)一發(fā)生一回路出現(xiàn)破裂泄漏，還有反應(yīng)堆外殼15的防護(hù)，保證一回路帶有放射性的冷卻劑不會(huì)外泄。再者反應(yīng)堆外殼15內(nèi)有大量的二回路循環(huán)水7，完全可以保證核反應(yīng)堆芯11中核燃料003球永遠(yuǎn)不會(huì)干燒和熔芯。因此無(wú)論發(fā)生任何情況，在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)絕無(wú)發(fā)生干燒和熔芯的可能。為核事故的徹底安全處理贏得絕對(duì)充裕的時(shí)間。
圖2所示反應(yīng)堆主支架001、反應(yīng)堆外殼15、保溫層35、一、二回路熱交換器10、反應(yīng)堆內(nèi)殼16、一回路中間熱交換器004(輕水堆時(shí)不裝)、圓筒形控制板12、反應(yīng)堆芯11，以及圖I中的控制棒13主循環(huán)泵A5等所有主要部件都是固定在反應(yīng)堆主支架001上，使之成為一個(gè)堅(jiān)固完整反應(yīng)堆整體，形成以反應(yīng)堆主支架001為主支撐體，由左右兩個(gè)半球組成的，左右對(duì)稱的反應(yīng)堆圓柱體。在對(duì)反應(yīng)堆進(jìn)行檢修時(shí)，只要將反應(yīng)堆中的全部核燃料球排到冷卻水池中或核燃料裝納箱中。將固定在反應(yīng)堆主支架001上的各層殼體打開(kāi)，反應(yīng)堆內(nèi)的各主要部件就像打開(kāi)被切成兩半的洋蔥一樣，一層一層的暴露在面前，很方便進(jìn)行檢修。
綜上所述，本實(shí)用新型第五代超安全的鈾、钚雙燃料球床型反應(yīng)堆可以實(shí)現(xiàn)完全無(wú)泄漏的添加核燃料球，和完全無(wú)泄漏的將乏燃料球排到核燃料裝納箱中。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)核反應(yīng)堆在不停堆的情況下，完全無(wú)泄漏的完成添加核燃料球和排出乏燃料球的安全循環(huán)。由于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使本實(shí)用新型的第五代超安全反應(yīng)堆比現(xiàn)有的反應(yīng)堆更安全，更高效。是一種先進(jìn)的高可靠、超安全、高效能的多用途全新型反應(yīng)堆型。其結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)可以構(gòu)成多種實(shí)施方案①可用作實(shí)施建造輕水堆。②可用作實(shí)施建造壓水堆，③也可用作建造鈉冷快中子堆。在實(shí)施建造鈉冷快中子堆時(shí)只需在反應(yīng)堆內(nèi) 殼16內(nèi)的一回路和二回路之間，增加一層鈉冷中間隔離層。以確保在一回路發(fā)生泄漏時(shí)和二回路發(fā)生故障時(shí)及早停堆。避免造成嚴(yán)重的核泄漏事故。
第五代超安全反應(yīng)堆是現(xiàn)有核電站反應(yīng)堆的更新?lián)Q代技術(shù)，可以確保核反應(yīng)堆徹底根除核事故，徹底消除核事故的恐怖陰形。從此完全徹底打開(kāi)核能和平利用的安全大門。為和平利用核能開(kāi)辟更光明更美好的發(fā)展前景。
本實(shí)用新型的第五代超安全反應(yīng)堆可用于建造更先進(jìn)、更安全的陸上核電站；在海上建造超安全核電船，建造更先進(jìn)的核動(dòng)力航空母艦，核動(dòng)力軍艦，核動(dòng)力商船等。
權(quán)利要求
1.鈾、钚雙燃料球床型反應(yīng)堆，是一由反應(yīng)堆內(nèi)殼和反應(yīng)堆外殼組成的圓柱體，位于反應(yīng)堆內(nèi)殼的中心設(shè)有球床型的核反應(yīng)堆芯；其特征在于反應(yīng)堆外殼的頂端外裝有一個(gè)鈾燃料球供給箱和一個(gè)钚燃料球供給箱，鈾燃料球供給箱和钚燃料球供給箱為相互隔絕的密閉箱體，鈾燃料球供給箱內(nèi)裝有備用鈾燃料球，钚燃料球供給箱內(nèi)裝有備用钚燃料球；鈾燃料球供給箱底部安有鈾燃料球進(jìn)料閘門，钚燃料球供給箱底部安有钚燃料球進(jìn)料閘門；鈾燃料球進(jìn)料閘門控制的進(jìn)料管與钚燃料球進(jìn)料閘門控制的進(jìn)料管合為一密封管，通過(guò)依次連通的進(jìn)料壓力過(guò)渡倉(cāng)、球形核燃料進(jìn)料緩沖管道與核反應(yīng)堆芯上面安裝的球形核燃料分配器相接；核反應(yīng)堆芯的底部設(shè)有反應(yīng)堆核燃料球排料閘門，排料控制閘門下方與核燃料球排出管道相連；排出管道通過(guò)其下方的排料壓力過(guò)渡倉(cāng)連接到乏燃料裝納箱；在核反應(yīng)堆芯的當(dāng)中為中心區(qū)一回路冷卻導(dǎo)流管，中心區(qū)一回路冷卻導(dǎo)流管周圍填滿了核燃料球；沿中心區(qū)一回路冷卻導(dǎo)流管周圍向外和核反應(yīng)堆芯內(nèi)壁之間均勻分布有多根反應(yīng)堆控制棒導(dǎo)管；緊靠反應(yīng)堆芯外壁是圓筒形控制板，圓筒形控制板外為一回路冷卻層，一回路冷卻層外為一回路鈉冷中間熱交換器，一回路鈉冷中間熱交換器緊靠近反應(yīng)堆內(nèi)殼；反應(yīng)堆內(nèi) 殼和反應(yīng)堆外殼之間設(shè)有一、二回路熱交換器并充滿二回路循環(huán)水；一、二回路熱交換器和 反應(yīng)堆外殼之間設(shè)有內(nèi)保溫層；在由反應(yīng)堆內(nèi)殼和反應(yīng)堆外殼組成的圓柱體底部，一回路主循環(huán)閥門B、一回路主循環(huán)泵A，以及一回路主循環(huán)閥門A組成第一套一回路主循環(huán)系統(tǒng)； 一回路主循環(huán)閥門C、一回路主循環(huán)泵B，以及一回路主循環(huán)閥門D組成第二套一回路主循環(huán)系統(tǒng)；二回路循環(huán)水充滿反應(yīng)堆外殼和反應(yīng)堆內(nèi)殼之間的全部空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的反應(yīng)堆，其特征在于在反應(yīng)堆外殼內(nèi)側(cè)有內(nèi)保溫層，反應(yīng)堆外殼之外是保溫屏蔽層。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的反應(yīng)堆，其特征在于在核反應(yīng)堆芯外設(shè)置有四周反射層；圓筒形控制板設(shè)置在核反應(yīng)堆芯和四周反射層之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的反應(yīng)堆，其特征在于控制棒套管是用不銹鋼制成，管壁周圍有多孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求
I或4所述的反應(yīng)堆，其特征在于控制棒套管中套有反應(yīng)堆控制棒。
6.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的反應(yīng)堆，其特征在于反應(yīng)堆內(nèi)殼頂端下方內(nèi)部是二回路蒸汽干燥器，位于核反應(yīng)堆芯熱流的正上方；在蒸汽干燥器上設(shè)有蒸汽出口，蒸汽出口上設(shè)有小型自備汽輪發(fā)電機(jī)組，小型自備汽輪發(fā)電機(jī)組與蒸汽出口之間裝有蒸汽控制閥門。
7.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的反應(yīng)堆，其特征在于與鈾燃料球進(jìn)料閘門和钚燃料球進(jìn)料閘門連接的密閉管和進(jìn)料壓力過(guò)渡倉(cāng)之間有進(jìn)料隔離閥門A，進(jìn)料壓力過(guò)渡倉(cāng)下端與球型核燃料落料緩沖管道之間有進(jìn)料隔離閥門B。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的反應(yīng)堆，其特征在于反應(yīng)堆內(nèi)殼中設(shè)有反應(yīng)堆芯調(diào)控機(jī)構(gòu)，在反應(yīng)堆內(nèi)殼中還設(shè)有球形核燃料分配器。
9.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的反映堆，其特征在于核反應(yīng)堆芯的底部有排料管道閘門，排料管道閘門為柵狀擋板，其下方連接核燃料球排出管道；核燃料球排出管道的下方與排料閥門A相連；排料閥門A的下端與排料壓力過(guò)渡倉(cāng)上端相接；排料壓力過(guò)渡艙的下端與排料閥門B相接；排料閥門B下端由密閉管道與乏燃料裝納箱上的乏燃料球排出導(dǎo)向閥門相接。
專利摘要
本實(shí)用新型提供一種鈾、钚雙燃料球床型反應(yīng)堆，是一由反應(yīng)堆內(nèi)殼和反應(yīng)堆外殼組成的圓柱體，位于反應(yīng)堆內(nèi)殼的中心設(shè)有球床型的核反應(yīng)堆芯；反應(yīng)堆外殼的頂端外裝有一個(gè)鈾燃料球供給箱和一個(gè)钚燃料球供給箱，核反應(yīng)堆芯的底部設(shè)有反應(yīng)堆核燃料球排料閘門；在核反應(yīng)堆芯的當(dāng)中為中心區(qū)一回路冷卻導(dǎo)流管，中心區(qū)一回路冷卻導(dǎo)流管周圍填滿了核燃料球；反應(yīng)堆內(nèi)殼和反應(yīng)堆外殼之間設(shè)有一、二回路熱交換器并充滿二回路循環(huán)水；一、二回路熱交換器和反應(yīng)堆外殼之間設(shè)有內(nèi)保溫層。本實(shí)用新型讓核能真正成為未來(lái)安全、高效、環(huán)保，清潔，長(zhǎng)久，充足、可靠方便、廉價(jià)的理想能源。真正實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期以來(lái)人類對(duì)第五代超安全、高效率反應(yīng)堆夢(mèng)寐以求的期待。
文檔編號(hào)G21C1/04GKCN202563900SQ201220195082
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月4日
發(fā)明者宋明富 申請(qǐng)人:宋明富導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan