本發(fā)明涉及了反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種便攜式非能動(dòng)核電反應(yīng)堆。

背景技術(shù)：

在人類能源危機(jī)的背景下，核能的有效利用是近期乃至將來(lái)有效解決能源危機(jī)的途徑之一。由于目前成熟的可控核能技術(shù)主要是利用重材料裂變能的裂變堆技術(shù)，世界各國(guó)都爭(zhēng)相在該領(lǐng)域開(kāi)發(fā)先進(jìn)的裂變反應(yīng)堆技術(shù)。當(dāng)前成熟且商業(yè)化的裂變堆核電站雖然已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但還有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)值得進(jìn)一步研究以提升其運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性等。特別是小型堆技術(shù)的突破，使得其已經(jīng)初步具備了商業(yè)開(kāi)發(fā)價(jià)值，尤其是隨著人們對(duì)供電模式由集中式供電向分布式供電方式的認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變，為小型核電反應(yīng)堆的發(fā)展提供了充足的動(dòng)力。

反應(yīng)堆運(yùn)行期間的安全可靠性是人們一直關(guān)注的焦點(diǎn)，這也成為影響反應(yīng)堆項(xiàng)目立項(xiàng)建設(shè)的重要影響因素?？v觀核電反應(yīng)堆發(fā)展的歷史，每次核電事故均會(huì)在全球范圍內(nèi)引起高度關(guān)注，并且給核電反應(yīng)堆的發(fā)展造成重大負(fù)面影響。因此，反應(yīng)堆安全設(shè)計(jì)中的非能動(dòng)設(shè)計(jì)成為新型反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中的重要工作。

現(xiàn)有核電反應(yīng)堆存在規(guī)模較大、質(zhì)量較重、移動(dòng)不便、安全性能低等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種便攜式非能動(dòng)核電反應(yīng)堆，實(shí)現(xiàn)核電反應(yīng)堆的小型化、模塊化、可移動(dòng)化、無(wú)水化、非能動(dòng)控制的本質(zhì)安全化等需求，使上述問(wèn)題得到改善。

本發(fā)明的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種便攜式非能動(dòng)核電反應(yīng)堆，包括殼體、中子反射層、熱電轉(zhuǎn)換器、氫氣進(jìn)氣閥、氫氣調(diào)節(jié)劑、燃料、氫氣導(dǎo)通管、熱管組及電流輸出端子。殼體圍成具有容納腔的筒體結(jié)構(gòu)，中子反射層位于容納腔內(nèi)且中子反射層沿殼體的軸向延伸，中子反射層將容納腔分為氫氣調(diào)節(jié)室和燃料室，氫氣調(diào)節(jié)室位于殼體與燃料室之間，熱電轉(zhuǎn)換器位于燃料室上部且熱電轉(zhuǎn)換器位于中子反射層與殼體之間，氫氣進(jìn)氣閥位于殼體的頂部且氫氣進(jìn)氣閥用于控制外部氫氣進(jìn)入氫氣調(diào)節(jié)室，氫氣調(diào)節(jié)劑位于氫氣調(diào)節(jié)室內(nèi)且氫氣調(diào)節(jié)劑與殼體的頂壁之間具有間隙，燃料位于燃料室內(nèi)且燃料與熱電轉(zhuǎn)換器之間具有間隙，氫氣調(diào)節(jié)室與燃料室通過(guò)氫氣導(dǎo)通管連通，熱管組位于燃料室內(nèi)，熱管組的一端與熱電轉(zhuǎn)換器連接，熱管組的另一端插入燃料內(nèi)，電流輸出端子位于容納腔外且電流輸出端子穿過(guò)殼體與熱電轉(zhuǎn)換器連通。

在本發(fā)明可選的實(shí)施例中，氫氣導(dǎo)通管位于熱電轉(zhuǎn)換器與燃料之間，氫氣導(dǎo)通管位于殼體與氫氣調(diào)節(jié)劑之間。

在本發(fā)明可選的實(shí)施例中，便攜式非能動(dòng)核電反應(yīng)堆還包括單向安全閥，單向安全閥位于殼體的頂部且單向安全閥與氫氣調(diào)節(jié)室連通。

在本發(fā)明可選的實(shí)施例中，燃料室包括第一燃料腔和第二燃料腔，第一燃料腔與第二燃料腔連通，第一燃料腔為圓柱形，第二燃料腔為半球形，第二燃料腔朝向殼體的底壁凸起。

在本發(fā)明可選的實(shí)施例中，熱管組包括多根沿殼體的軸向延伸的熱管，多根熱管以燃料室的中軸線為中心沿燃料室的徑向間隔分布。

在本發(fā)明可選的實(shí)施例中，氫氣導(dǎo)通管的兩端分別設(shè)置有過(guò)濾片，兩個(gè)過(guò)濾片分別位于氫氣調(diào)節(jié)室和燃料室內(nèi)。

在本發(fā)明可選的實(shí)施例中，便攜式非能動(dòng)核電反應(yīng)堆還包括復(fù)合屏蔽層，復(fù)合屏蔽層位于氫氣調(diào)節(jié)室與殼體之間。

在本發(fā)明可選的實(shí)施例中，熱電轉(zhuǎn)換器為鈉離子熱電轉(zhuǎn)換器，熱管內(nèi)充注鈉鉀合金。

在本發(fā)明可選的實(shí)施例中，燃料為金屬鈾粉末。

在本發(fā)明可選的實(shí)施例中，便攜式非能動(dòng)核電反應(yīng)堆還包括中子源，中子源位于燃料室內(nèi)且中子源與燃料混合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

該反應(yīng)堆利用金屬鈾的吸放氫性能隨溫度變化的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了利用氫氣作為中子慢化劑及運(yùn)行控制劑的非能動(dòng)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)。另外，該反應(yīng)堆還將熱電轉(zhuǎn)換模塊集成于反應(yīng)堆的主體設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)了熱電轉(zhuǎn)換與反應(yīng)堆的集成設(shè)計(jì)，同時(shí)在總體積及質(zhì)量方面具備了便攜式的可移動(dòng)的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的便攜式非能動(dòng)核電反應(yīng)堆的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的ⅱ-ⅱ方向視圖；

圖3為圖1的燃料室的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為金屬鈾的溫度-飽和氫氣壓力圖。

圖標(biāo)：100-便攜式非能動(dòng)核電反應(yīng)堆；11-殼體；110-容納腔；111-氫氣調(diào)節(jié)室；1111-氫氣調(diào)節(jié)劑；112-燃料室；1121-燃料；1122-第一燃料腔；1123-第二燃料腔；113-氫氣導(dǎo)通管；1131-過(guò)濾片；12-中子反射層；13-熱電轉(zhuǎn)換器；131-熱管組；14-氫氣進(jìn)氣閥；15-單向安全閥；16-電流輸出端子；17-復(fù)合屏蔽層；18-中子源。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“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，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(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)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“設(shè)置”、“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(guò)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，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

實(shí)施例

請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例提供一種便攜式非能動(dòng)核電反應(yīng)堆100，包括殼體11、中子反射層12、熱電轉(zhuǎn)換器13、氫氣進(jìn)氣閥14、氫氣調(diào)節(jié)劑1111、燃料1121、氫氣導(dǎo)通管113、熱管組131及電流輸出端子16。

殼體11圍成具有容納腔110的筒體結(jié)構(gòu)，即殼體11內(nèi)部中空形成容納腔110。殼體11圍成的容納腔110的形狀可以為多種形式，既可以為圓柱形，也可以為方柱，使用者可以根據(jù)實(shí)際情況選取不同的形狀。作為本實(shí)施例的可選方式，容納腔110的形狀為圓柱形，即殼體11圍成具有容納腔110的圓柱體，殼體11包括側(cè)壁、底壁和頂壁，也就是說(shuō)，側(cè)壁、底壁和頂壁圍成容納腔110。

中子反射層12位于容納腔110內(nèi)，并且中子反射層12沿殼體11的軸向延伸，即中子反射層12位于頂壁和底壁之間，中子反射層12將容納腔110分為氫氣調(diào)節(jié)室111和燃料室112。氫氣調(diào)節(jié)室111和燃料室112為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的腔室，氫氣調(diào)節(jié)室111位于殼體11的側(cè)壁與燃料室112之間，相當(dāng)于氫氣調(diào)節(jié)室111包圍在燃料室112之外。中子反射層12將容納腔110分為氫氣調(diào)節(jié)室111和燃料室112，通過(guò)調(diào)節(jié)中子反射層12的位置可以改變氫氣調(diào)節(jié)室111和燃料室112的容積，中子反射層12位于容納腔110內(nèi)的位置可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)。

中子反射層12用于提高中子利用效率，并降低中子泄露率，中子反射層12的材料可以選用beo材料，也可以選用金屬be。中子反射層12的設(shè)計(jì)，還具備熱層的功能，即阻止燃料室112的熱能向氫氣調(diào)節(jié)室111的傳遞，不僅提升燃料室112熱能的利用效率，同時(shí)保證氫氣調(diào)節(jié)室111內(nèi)的氫氣調(diào)節(jié)劑1111處于較低的溫度范圍，以便其同時(shí)具有理想的吸放氫速率。

如圖2所示，氫氣調(diào)節(jié)室111的橫截面為環(huán)形，氫氣調(diào)節(jié)室111將燃料室112包圍。環(huán)形的氫氣調(diào)節(jié)室111可以合理利用容納腔110的內(nèi)部空間，便于氫氣調(diào)節(jié)室111與燃料室112的分布。在本實(shí)施例中，氫氣調(diào)節(jié)室111的上部連通有氫氣進(jìn)氣閥14，氫氣進(jìn)氣閥14位于殼體11的頂部且位于氫氣調(diào)節(jié)室111外，氫氣進(jìn)氣閥14用于控制外部氫氣進(jìn)入氫氣調(diào)節(jié)室111。氫氣進(jìn)氣閥14的主要功能是向氫氣調(diào)節(jié)室111內(nèi)注入初始量的氫氣，另外，反應(yīng)堆維護(hù)時(shí)，裂變及衰變氣態(tài)產(chǎn)物也可通過(guò)此閥門進(jìn)行置換，以便保證反應(yīng)堆內(nèi)氫氣的純度。

進(jìn)一步地，為了平衡氫氣調(diào)節(jié)室111的氫氣量，氫氣調(diào)節(jié)室111連通有單向安全閥15，單向安全閥15位于殼體11的頂部，當(dāng)氫氣調(diào)節(jié)室111內(nèi)氣體壓力高于設(shè)計(jì)值時(shí)，單向安全閥15便自動(dòng)開(kāi)啟外泄氫氣，從而避免內(nèi)部由于氫氣過(guò)量可能導(dǎo)致的超臨界事故。

如圖1所示，氫氣調(diào)節(jié)劑1111位于氫氣調(diào)節(jié)室111內(nèi)，為了方便氫氣與氫氣調(diào)節(jié)劑1111反應(yīng)，氫氣調(diào)節(jié)劑1111與殼體11頂壁之間具有間隙。氫氣調(diào)節(jié)劑1111為粉末狀，氫氣調(diào)節(jié)劑1111一般選用金屬貧鈾(天然鈾經(jīng)濃縮處理后的剩余物，主要成分為²³⁸u)，也可選擇lani5等貯氫合金。

燃料室112由中子反射層12圍成，燃料室112用于儲(chǔ)存燃料1121以及為燃料1121與氫氣的反應(yīng)提供空間。為了更好地使燃料1121與氫氣反應(yīng)并產(chǎn)生熱量，作為本實(shí)施例的可選方式，如圖3所示，燃料室112包括第一燃料腔1122和第二燃料腔1123，第一燃料腔1122與第二燃料腔1123連通，第一燃料腔1122為圓柱形，第二燃料腔1123為半球形，第二燃料腔1123位于第一燃料腔1122與殼體11的底壁之間，第二燃料腔1123朝向殼體11的底壁凸起。

如圖1所示，熱電轉(zhuǎn)換器13位于燃料室112的上部，并且熱電轉(zhuǎn)換器13位于中子反射層12與殼體11之間，即熱電轉(zhuǎn)換器13位于燃燒室與殼體11之間，熱電轉(zhuǎn)換器13的邊緣與中子反射層12連接。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，熱電轉(zhuǎn)換器13為鈉離子熱電轉(zhuǎn)換器，其材料本身具備僅允許鈉離子通過(guò)而電子不能通過(guò)的功能，利用高溫下鈉離子流穿越該材料形成電流的原理實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換。

進(jìn)一步地，該便攜式非能動(dòng)核電反應(yīng)堆100還包括電流輸出端子16，電流輸出端子16位于容納腔110外，并且電流輸出端子16穿過(guò)殼體11與熱電轉(zhuǎn)換器13連通。電流輸出端子16用于將熱電轉(zhuǎn)換器13的電流輸出至外部?jī)?chǔ)存設(shè)備。

在本實(shí)施例中，燃料1121位于燃料室112內(nèi)，燃料1121與熱電轉(zhuǎn)換器13之間具有間隙。也就是說(shuō)，粉末狀的燃料1121的上端面與燃料室112的頂端預(yù)留足夠的空間，用以緩解金屬吸氫和運(yùn)行過(guò)程中裂變產(chǎn)物及輻照所引起的材料腫脹。燃料1121采用燃料級(jí)(²³⁵u豐度約為5％)或更高²³⁵u豐度的金屬鈾粉末作為裂變?nèi)剂?，燃?121裝入反應(yīng)堆前需經(jīng)活化處理，活化的方式是采用氘氣經(jīng)金屬燃料1121吸放2次以上，并保證燃料1121在裝填時(shí)，活化氣體氘被充分釋放干凈。

如圖1所示，熱管組131位于位于燃料室112內(nèi)，并且熱管組131的一端與熱電轉(zhuǎn)換器13連接，熱管組131的另一端插入燃料1121內(nèi)。熱管組131的插入燃料1121的一端盲封，熱管組131包括多根沿殼體11的軸向延伸的熱管，多根熱管以燃料室112的中軸線為中心沿燃料室112的徑向間隔分布。也就是說(shuō)，多根熱管的排布以燃料室112中軸線為中心，按照相鄰熱管等間距陣列方式排布。多根熱管的分布既提高燃料室112內(nèi)的熱能提取效率，同時(shí)保證燃料室112內(nèi)的溫度場(chǎng)的均勻化，防止燃料室112內(nèi)局部過(guò)熱。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例采用熱管提取燃料1121釋放的裂變能，熱管內(nèi)充注鈉鉀合金，其中鈉的作用主要是承擔(dān)載熱及提供鈉離子，而鉀的添加主要是利用合金化來(lái)降低鈉的熔點(diǎn)，使得金屬鈉更易液化，并在較低溫度下呈液體狀態(tài)，以增加其載熱過(guò)程中的流動(dòng)性，進(jìn)而將燃料室112內(nèi)的熱能載帶輸入熱電轉(zhuǎn)換器13。

氫氣導(dǎo)通管113用于氫氣調(diào)節(jié)室111與燃料室112連通，以便于氫氣在氫氣調(diào)節(jié)室111和燃料室112間的自由流通。氫氣導(dǎo)通管113位于熱電轉(zhuǎn)換器13與燃料1121之間，并且氫氣導(dǎo)通管113位于殼體11的頂壁與氫氣調(diào)節(jié)劑1111之間，也就是說(shuō)，氫氣導(dǎo)通管113用于氫氣在氫氣調(diào)節(jié)室111與燃料室112之間的自由流通。

進(jìn)一步地，氫氣導(dǎo)通管113的兩端分別裝有過(guò)濾片1131，兩個(gè)過(guò)濾片1131分別位于氫氣調(diào)節(jié)室111和燃料室112。過(guò)濾片1131的作用是，防止粉末狀的燃料1121和氫氣調(diào)節(jié)劑1111被氫氣載帶進(jìn)入氫氣導(dǎo)通管113內(nèi)，從而使得燃料1121與氫氣調(diào)節(jié)劑1111混合。作為本實(shí)施例的可選方式，過(guò)濾片1131為不銹鋼過(guò)濾片1131。過(guò)濾片1131的材料并不局限于不銹鋼材料，使用者可以根據(jù)實(shí)際情況選取不同的過(guò)濾片1131。

在本實(shí)施例中，該便攜式非能動(dòng)核電反應(yīng)堆100還包括復(fù)合屏蔽層17，復(fù)合屏蔽層17位于氫氣調(diào)節(jié)室111與殼體11之間，用以屏蔽內(nèi)部中子和γ射線向環(huán)境的照射，該屏蔽層為輕原子核和重原子核元素組成的復(fù)合材料。

在本實(shí)施例中，便攜式非能動(dòng)核電反應(yīng)堆100還包括中子源18，中子源18位于燃料室112內(nèi)且中子源18與燃料1121混合。中子源18采用金屬中子源，混置于燃料室112底端的金屬燃料1121中，在向反應(yīng)堆內(nèi)通入氫氣之前，體系處于深次臨界狀態(tài)，隨著氫氣被燃料1121的吸收，體系逐漸達(dá)到并穩(wěn)定在臨界狀態(tài)，該過(guò)程無(wú)需額外調(diào)控，僅靠設(shè)計(jì)本身即可非能動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明實(shí)施例的工作原理為：

(1)開(kāi)啟氫氣進(jìn)氣閥14，將定量的氫氣經(jīng)氫氣進(jìn)氣閥14導(dǎo)入出廠狀態(tài)為真空的氫氣調(diào)節(jié)室111，并經(jīng)氫氣導(dǎo)通管113進(jìn)入同樣處于真空狀態(tài)的燃料室112內(nèi)。

(2)氫氣調(diào)節(jié)劑1111和燃料1121吸收氫氣的過(guò)程為放熱過(guò)程，該過(guò)程導(dǎo)致燃料室112和氫氣調(diào)節(jié)室111溫度升高，同時(shí)加快了燃料1121和氫氣調(diào)節(jié)劑1111的吸氫速率。

(3)燃料級(jí)的金屬鈾和作為氫氣調(diào)節(jié)劑1111的貧鈾吸氫后生成鈾氫化物，且二者的吸放氫性能基本一致，如圖4所示，隨著溫度的升高，金屬鈾的飽和氫氣壓迅速增高，這意味著，溫度升高后，金屬鈾中的吸氫量快速降低。

(4)氣隨著金屬燃料1121的吸氫量的增加，燃料1121中的h/u值不斷增高，燃料1121體系的中子有效增殖系數(shù)keff值逐漸增大，當(dāng)keff值稍高于1.0時(shí)，體系在預(yù)先置入燃料1121底端的金屬中子源18所釋放的中子的影響下，迅速使燃料室112內(nèi)的中子快速增值，同時(shí)中子誘發(fā)燃料1121中的²³⁵u發(fā)生裂變，釋放裂變能，進(jìn)而使得燃料室112的溫度進(jìn)一步升高。

(5)隨著燃料室112內(nèi)的溫度升高，燃料1121中所吸收的氫氣釋放入燃料室112，并通過(guò)氫氣導(dǎo)通管113進(jìn)入氫氣調(diào)節(jié)室111，進(jìn)而被未吸氫飽和的氫氣調(diào)節(jié)劑1111所吸收，這一過(guò)程確保燃料室112和氫氣調(diào)節(jié)室111內(nèi)的氫氣壓力始終維持在一定的安全壓力范圍內(nèi)。

(6)燃料1121中的氫釋放后，導(dǎo)致燃料室112內(nèi)的中子有效增殖系數(shù)keff值降低至1.0以下，從而降低燃料室112內(nèi)的中子總數(shù)，進(jìn)而減少裂變釋能。鈾氫化物放氫本身是一個(gè)吸熱過(guò)程，該過(guò)程將導(dǎo)致燃料室112內(nèi)的熱能被部分消耗，同時(shí)在熱管將燃料室112內(nèi)的熱能提取進(jìn)入熱電轉(zhuǎn)換器13的作用下，燃料室112的溫度下降。而燃料室112內(nèi)的溫度下降后，氫氣又會(huì)重新被燃料1121吸收以增大體系的keff值。如此周而復(fù)始，使得燃料室112內(nèi)的中子有效增殖系數(shù)keff值始終在1.0附近波動(dòng)，以維持一定功率的裂變釋能。該過(guò)程無(wú)需任何外界干涉，僅依靠燃料1121金屬鈾和氫氣調(diào)節(jié)劑1111吸放氫性能隨溫度的變化規(guī)律自我調(diào)節(jié)，因此屬于非能動(dòng)的運(yùn)行控制過(guò)程。

(7)燃料1121中能夠吸收熱中子(中子能量為0.0235ev)發(fā)生裂變反應(yīng)釋放能量的主要是²³⁵u，而其發(fā)生裂變反應(yīng)后釋放的中子能量具有連續(xù)能譜，而比熱中子能量高的中子必須通過(guò)與燃料室112內(nèi)的氫核(包括被燃料1121吸收以固態(tài)鈾氫化物狀態(tài)存在和孔隙及自由空間中以氣態(tài)存在的氫)發(fā)生碰撞，進(jìn)而慢化成為熱中子，方可用于誘發(fā)²³⁵u的裂變，因此，氫在這里的作用是中子慢化劑。

(8)燃料室112內(nèi)的中子數(shù)量是維持燃料室112以一定功率釋放裂變能的重要因素，然而中子在其中的飛行軌跡是無(wú)方向性的，其很容易透過(guò)燃料室112壁逃逸，從而降低燃料室112內(nèi)的中子利用效率，因此在燃料室112外側(cè)設(shè)計(jì)了中子反射層12(主要利用的是be核具有非常大的中子彈性碰撞截面的特點(diǎn)，本反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中建議使用beo)，用以將逃逸出燃料室112的中子反射回燃料室112，從而提高中子的利用率，同時(shí)減少了后續(xù)屏蔽中子的壓力。

(9)熱管的主體部分位于燃料室112，并埋于粉末狀的燃料1121中，其上端與熱電轉(zhuǎn)化器連通，位于燃料室112的下端盲封，熱管內(nèi)采用低熔點(diǎn)的金屬鈉(或鈉鉀合金)作為載熱體。燃料室112內(nèi)的熱能透過(guò)熱管壁傳至載熱體，熱管下端的載熱體受熱后密度降低，而位于熱電轉(zhuǎn)換器13中的載熱體密度高，由此產(chǎn)生對(duì)流效應(yīng)，高溫的載熱體流入熱電轉(zhuǎn)化器，而熱電轉(zhuǎn)換器13中的低溫載熱體回流至熱管，周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)熱能由燃料室112向熱電轉(zhuǎn)換器13的傳遞。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果為：

本發(fā)明提供了一種便攜式非能動(dòng)核電反應(yīng)堆100，該反應(yīng)堆利用金屬鈾的吸放氫性能隨溫度變化的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了利用氫氣作為中子慢化劑及運(yùn)行控制劑的非能動(dòng)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)了核電反應(yīng)堆的小型化、模塊化、可移動(dòng)化、無(wú)水化、非能動(dòng)運(yùn)行控制的本質(zhì)安全化。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。