[发明专利]一种展开式核反应堆堆芯

说明书

本发明提出了一种展开式核反应堆堆芯，属于核反应堆技术领域，特别是涉及一种展开式核反应堆堆芯。解决了突发意外情况下所引发的冷却物质丧失时，反应堆不能及时停止工作导致的堆芯融解等严重核事故的问题。它包括多个沿径向切分的芯块单元和展开装置。它主要用于实现反应堆堆芯的自主分离。

技术领域

本发明属于核反应堆技术领域，特别是涉及一种展开式核反应堆堆芯。

背景技术

在低温供热堆或小型模块化反应堆设计中，反应堆整体浸没在水池中。水池中的水做为最终热阱提供了反应堆的安全保障。但由于存在地震等意外发生的风险，建筑在地表的水池有可能发生裂缝，导致水池中的水流出，使得反应堆系统在事故中可能无法停堆的情况下失去最终热阱，无法提供足够的冷却，进而产生大量的热无法排出，发生堆芯融解，酿成严重的核事故。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种展开式核反应堆堆芯。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种展开式核反应堆堆芯，它包括多个沿径向切分的芯块单元和展开装置，所述芯块单元底面与反应堆底部铰接，所述多个芯块单元沿径向聚合形成堆芯，所述展开装置包括多个聚拢杆和约束组件，所述聚拢杆数量与芯块单元数量相同且与对应位置的芯块单元固定相连，所述多个聚拢杆沿反应堆中轴线向顶部聚拢组成完整圆柱体，所述聚拢杆顶部为紧固段，所述紧固段下方为聚拢杆的散热段，所述约束组件位于聚拢杆紧固段处，所述约束组件在浮力作用下与各个聚拢杆均相连，使各个聚拢杆之间紧密连接，实现芯块单元的聚合，所述约束组件在重力作用下实现芯块单元的分离。

更进一步的，所述聚拢杆紧固段直径大于散热段直径。

更进一步的，所述约束组件为带有缺口的箍环，所述箍环为浮力箍环。

更进一步的，所述聚拢杆紧固段为浮箱结构，为聚拢杆提供向上的浮力。

更进一步的，所述约束组件为分离支撑机构，所述分离支撑机构包括重力部件和支承杆，所述重力部件位于浮箱结构内部，所述支承杆数量与芯块单元数量相同，所述支承杆一端与重力部件底面铰接，另一端与对应位置的聚拢杆中段铰接。

更进一步的，所述芯块单元为具有共同包壳的整体包壳芯块或分别具有独立包壳的独立包壳芯块。

更进一步的，所述聚拢杆紧固段顶端设置有止挡片。

更进一步的，所述聚拢杆散热段表面设置有百叶窗式突起的散热片。

更进一步的，所述聚拢杆散热段采用导热型金属材质或采用导热型金属涂层。

更进一步的，所述芯块单元内燃料采用燃料元件直接排列结构或燃料组件结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用展开式核反应堆堆芯结构来解决突发意外情况下所引发的冷却物质丧失时，反应堆不能及时停止工作导致的堆芯融解等严重核事故的问题。引入被动与非能动停堆机制，借助于重力、浮力等自然规律，取代人工控制和冗余设备，使得反应堆在发生冷却物质丧失情况中能够自主动作，展开堆芯，实现自动停堆，增强散热，避免堆芯融解等严重事故的发生。本发明在突发意外情况发生时无需人工响应、无需控制系统，实现了完全的非能动与被动行为，简化了系统，提高了浸没式核反应堆的固有安全性。

附图说明

图1为本发明所述的一种展开式核反应堆堆芯约束组件为箍环时收拢状态结构示意图

图2为本发明所述的一种展开式核反应堆堆芯约束组件为箍环时展开状态结构示意图

图3为本发明所述的一种展开式核反应堆堆芯约束组件为分离支撑机构时收拢状态结构示意图

图4为本发明所述的一种展开式核反应堆堆芯约束组件为分离支撑机构时展开状态结构示意图