[发明专利]一种分区布置的石墨基弥散燃料热管堆堆芯结构

权利要求书

1.一种分区布置的石墨基弥散燃料热管堆堆芯结构，其特征在于，由紧急停堆棒、低富集铀燃料区、高富集铀燃料区、中间富集铀燃料区、中子反射层、反应性控制转鼓、中子吸收材料层、内壳体、屏蔽层、外壳体和热管组成；其中，

低富集铀燃料区中心设置有适配紧急停堆棒插入的紧急停堆棒导向孔，高富集铀燃料区包覆在低富集铀燃料区外侧，中间富集铀燃料区包覆在高富集铀燃料区外侧，中子反射层包覆在中间富集铀燃料区外侧，内壳体包裹在中子反射层的外侧，屏蔽层包裹在内壳体外侧，外壳体包裹在屏蔽层外侧；

低富集铀燃料区、高富集铀燃料区和中间富集铀燃料区都均布有多个适配插入热管的热管导向孔；热管底部的蒸发段用于插入堆芯之中，而热管中部的绝热段和热管上部的冷凝段均从堆芯上方伸出；

中子反射层内均布有多个适配插入反应性控制转鼓的转动孔，单个反应性控制转鼓的形状为圆柱体形，并可在中子反射层的单个转动孔内旋转；

每个反应性控制转鼓的侧壁上沿其圆周设置有弧长为120度且具有一定厚度的中子吸收材料层，中子吸收材料层的横截面呈月牙形，并与反应性控制转鼓的横截面共同组成圆形；该中子吸收材料层从反应性控制转鼓顶端延伸至反应性控制转鼓的底部，且该中子吸收材料层可随反应性控制转鼓一同转动。

2.根据权利要求1所述的分区布置的石墨基弥散燃料热管堆堆芯结构，其特征在于：所述低富集铀燃料区为圆形的低富集度燃料柱，高富集铀燃料区由多块扇形的高富集度燃料柱组成，中间富集铀燃料区由多块扇形的中间富集度燃料柱组成，且相邻的燃料柱之间均留有间隙或气隙。

3.根据权利要求1所述的分区布置的石墨基弥散燃料热管堆堆芯结构，其特征在于：所述低富集铀燃料区为正5~16边形等正多边形的低富集度燃料柱，高富集铀燃料区由多块梯形的高富集度燃料柱组成，中间富集铀燃料区由多块梯形的中间富集度燃料柱组成，且相邻的燃料柱之间均留有间隙或气隙。

4.根据权利要求3所述的分区布置的石墨基弥散燃料热管堆堆芯结构，其特征在于：所述低富集铀燃料区为正六边形的低富集度燃料柱，高富集铀燃料区由6块梯形的高富集度燃料柱组成，中间富集铀燃料区由6块梯形的中间富集度燃料柱组成，且中间富集度燃料柱之间、中间富集度燃料柱与高富集度燃料柱之间、高富集度燃料柱之间、高富集度燃料柱与低富集度燃料柱之间均留有间隙或气隙。

5.根据权利要求2或3所述的分区布置的石墨基弥散燃料热管堆堆芯结构，其特征在于：所述低富集度燃料柱、高富集度燃料柱和中间富集度燃料柱均采用由燃料颗粒弥散性随机分布在石墨基体的复合材料制成蜂窝状的多孔柱体。

6.根据权利要求5所述的分区布置的石墨基弥散燃料热管堆堆芯结构，其特征在于：所述燃料颗粒由UO₂核芯、低密度疏松热解炭层、内致密各向同性热解炭层、碳化硅层、外致密各向同性热解炭层组成；其中，外致密各向同性热解炭层包裹在碳化硅层外侧，碳化硅层包裹在内致密各向同性热解炭层外侧，内致密各向同性热解炭层包裹在低密度疏松热解炭层外侧，低密度疏松热解炭层包裹在UO₂核芯外侧。

7.根据权利要求6所述的分区布置的石墨基弥散燃料热管堆堆芯结构，其特征在于：所述低富集度燃料柱内的燃料颗粒由低富集度的UO₂核芯组成，高富集度燃料柱内的燃料颗粒由高富集度的UO₂核芯组成，中间富集度燃料柱内的燃料颗粒由中间富集度的UO₂核芯组成。

8.根据权利要求1所述的分区布置的石墨基弥散燃料热管堆堆芯结构，其特征在于：所述紧急停堆棒、中子吸收材料层和/或屏蔽层所采用的材质均为碳化硼；中子反射层和反应性控制转鼓所采用的材质均为三氧化二铝。

9.根据权利要求1所述的分区布置的石墨基弥散燃料热管堆堆芯结构，其特征在于：所述内壳体和外壳体材质为不锈钢，且内壳体与中子反射层之间留有空隙或间隙。

10.根据权利要求1所述的分区布置的石墨基弥散燃料热管堆堆芯结构，其特征在于：所述热管采用钠作为内部工质。