非能动小型反应堆系统的制作方法

本发明涉及核反应堆工程术领域，具体提供一种非能动小型反应堆系统。

背景技术：

1、传统的反应堆系统结构较为复杂，并且在反应堆与发电设备之间的热量交换设置有单独的二回路系统，并且二回路系统以及反应堆系统内的冷却介质的运动需要设置单独的驱动泵进行驱动，因而，使得传统的反应堆系统结构复杂，所占用的空间体积大，导致在一些尺寸空间受限的特殊场景无法应用。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述技术问题，即，解决传统反应堆及发电系统复杂且体积大的问题。

2、为此目的，本发明提供了一种非能动小型反应堆系统，该非能动小型反应堆系统包括：

3、容器，所述容器内部构造成中空的容置空间，所述容置空间内设置有堆芯，且部分所述容置空间构造成循环冷却通道，其中，所述堆芯位于所述循环冷却通道中，所述循环冷却通道中具有换热部，所述循环冷却通道内流通有冷却介质，所述冷却介质流经所述堆芯时温度升至第一温度区间，处于所述第一温度区间的所述冷却介质流经所述换热部后温度降低至第二温度区间，处于所述第二温度区间的所述冷却介质循环流动至所述堆芯，以完成所述冷却介质的一次冷却循环过程；

4、余热发电单元，所述余热发电单元的个数为多个，且每个所述余热发电单元均具有换热端，所述余热发电单元的所述换热端插接于所述换热部中，以将处于所述第一温度区间的所述冷却介质的温度降至所述第二温度区间，并利用所述冷却介质的温度降低的热量进行发电。

5、在上述非能动小型反应堆系统的优选技术方案中，所述余热发电单元的个数为偶数个，且偶数个所述余热发电单元均匀环绕所述容器的外壁间隔设置，以消除所述反应堆系统的部分机械振动；

6、所述余热发电单元与所述容器之间过盈配合且机械密封连接。

7、在上述非能动小型反应堆系统的优选技术方案中，所述非能动小型反应堆系统还包括反射层；

8、所述反射层设置于所述容置空间内，并扣设于所述堆芯上，其中，所述反射层的顶部与所述容器的顶部抵接，且所述反射层的内壁与外壁之间可连通。

9、在上述非能动小型反应堆系统的优选技术方案中，所述反射层靠近其顶部的位置处设置有多个通孔，所述通孔的个数与所述余热发电单元的个数相同。

10、在上述非能动小型反应堆系统的优选技术方案中，所述反射层的外壁与所述容器的内壁之间形成第一通道，所述第一通道用于流通温度由所述第一温度区间向所述第二温度区间转化的所述冷却介质；

11、所述反射层的内壁与所述堆芯的上方之间形成多个间隔开设置的第二通道，所述第二通道用于流通由所述第二温度区间向所述第一温度区间转化的所述冷却介质，多个所述第二通道于靠近所述容器顶部的位置处连通并形成交汇部；

12、所述通孔用于连通所述第一通道和所述交汇部，其中，多个所述第二通道、所述交汇部、多个所述通孔和所述第一通道形成所述循环冷却通道。

13、在上述非能动小型反应堆系统的优选技术方案中，所述余热发电单元包括斯特林发电装置，所述斯特林发电装置的所述换热端设置有多个阵列排布的第一流道，其中，所述第一流道靠近所述通孔设置，且所述第一流道的两端分别与所述第一通道和所述通孔连通。

14、在上述非能动小型反应堆系统的优选技术方案中，沿平行于所述容器顶面的平面为横截面，任意所述通孔在所述横截面上的投影位于相邻的两个所述余热发电单元在所述横截面上的投影之间。

15、在上述非能动小型反应堆系统的优选技术方案中，所述非能动小型反应堆系统还包括用于屏蔽射线影响的适形屏蔽材料层，所述适形屏蔽材料层以环形结构贴设于所述容器的内壁上，并与所述反射层间隔开设置，以对所述余热发电单元的固定进行辅助加强。

16、在上述非能动小型反应堆系统的优选技术方案中，所述非能动小型反应堆系统还包括集热环，所述集热环的内壁套设于所述反射层的外壁上，所述集热环的外壁与所述适形屏蔽材料层的内壁抵接；

17、其中，所述集热环上设置有多个插接孔，所述插接孔的个数与所述余热发电单元的个数相同，且多个所述余热发电单元与多个所述插接孔一一对应并插接设置。

18、在上述非能动小型反应堆系统的优选技术方案中，所述集热环上设置有多个间隔开设置流通区，每个所述流通区内均设置有多个第二流道。

19、在采用上述技术方案的情况下，本发明的非能动小型反应堆系统中，容器内部构造成中空的容置空间，堆芯设置于容置空间内，且堆芯位于循环冷却通道中，其中，循环冷却通道由部分容置空间构成，在循环冷却通道的上半部分中设置有换热部，该换热部用于与多个余热发电单元的换热端进行热量转移，从而使的余热发电单元可以利用该部分热量进行发电，进而将反应堆和发电设备进行一体化集成耦合，系统简单且结构紧凑。

20、另一方面，循环冷却通道中流通的冷却介质在流经堆芯时，冷却介质对堆芯进行冷却处理，以使堆芯的温度保持在正常的工作范围内，经过堆芯的换热处理后，冷却介质的温度升至第一温度区间内，而后，第一温度区间的冷却介质在循环冷却通道中向上流动，在经过换热部时，第一温度区间的冷却介质与余热发电单元的换热端进行热交换，此次热交换后，冷却介质的温度由第一温度区间下降至第二温度区间内，处于第二温度区间的冷却介质依靠自身重力作用想下运动，从而再次流经堆芯，以完成冷却介质的一次冷却循环过程。由此，经过冷却介质的循环冷却过程，可以有效保证堆芯始终处于正常的工作温度范围内，从而有效省去了传统反应堆中的二回路系统以及驱动冷却介质运动的驱动装置，有利于实现反应堆的小型化紧凑布置，并且利用冷却介质自身的非能动驱动，实现了反应堆系统全寿命周期内的免维护操作，提高了系统运行的可靠性。

技术特征：

1.一种非能动小型反应堆系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的非能动小型反应堆系统，其特征在于，所述余热发电单元的个数为偶数个，且偶数个所述余热发电单元均匀环绕所述容器的外壁间隔设置，以消除所述反应堆系统的部分机械振动；

3.根据权利要求1所述的非能动小型反应堆系统，其特征在于，所述非能动小型反应堆系统还包括反射层；

4.根据权利要求3所述的非能动小型反应堆系统，其特征在于，所述反射层靠近其顶部的位置处设置有多个通孔，所述通孔的个数与所述余热发电单元的个数相同。

5.根据权利要求4所述的非能动小型反应堆系统，其特征在于，所述反射层的外壁与所述容器的内壁之间形成第一通道，所述第一通道用于流通温度由所述第一温度区间向所述第二温度区间转化的所述冷却介质；

6.根据权利要求5所述的非能动小型反应堆系统，其特征在于，所述余热发电单元包括斯特林发电装置，所述斯特林发电装置的所述换热端设置有多个阵列排布的第一流道，其中，所述第一流道靠近所述通孔设置，且所述第一流道的两端分别与所述第一通道和所述通孔连通。

7.根据权利要求4所述的非能动小型反应堆系统，其特征在于，沿平行于所述容器顶面的平面为横截面，任意所述通孔在所述横截面上的投影位于相邻的两个所述余热发电单元在所述横截面上的投影之间。

8.根据权利要求3所述的非能动小型反应堆系统，其特征在于，所述非能动小型反应堆系统还包括用于屏蔽射线影响的适形屏蔽材料层，所述适形屏蔽材料层以环形结构贴设于所述容器的内壁上，并与所述反射层间隔开设置，以对所述余热发电单元的固定进行辅助加强。

9.根据权利要求8所述的非能动小型反应堆系统，其特征在于，所述非能动小型反应堆系统还包括集热环，所述集热环的内壁套设于所述反射层的外壁上，所述集热环的外壁与所述适形屏蔽材料层的内壁抵接；

10.根据权利要求9所述的非能动小型反应堆系统，其特征在于，所述集热环上设置有多个间隔开设置流通区，每个所述流通区内均设置有多个第二流道。

技术总结
本发明涉及核反应堆工程领域，具体提供了一种非能动小型反应堆系统，旨在解决传统反应堆及发电系统复杂且体积大的问题。为此目的，本发明的反应堆系统包括容器和余热发电单元，容器中的循环冷却通道内流通的冷却介质流经堆芯时温度升高，升高后的冷却介质流经换热部后温度降低，降低的冷却介质再次流动至堆芯，以完成冷却介质的冷却循环过程；余热发电单元的个数为多个，每个余热发电单元的换热端插接于换热部中，以降低冷却介质的温度，并利用冷却介质的温度降低的热量进行发电。本发明的反应堆系统中省去了传统反应堆中的二回路系统，结构简单，有利于实现反应堆的小型紧凑布置，同时实现了冷却介质自身的非能动驱动，提高了系统的可靠性。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：国科中子能（青岛）研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16