模块化微型反应装置及其配置方法

本发明涉及核反应装置，具体而言，涉及一种模块化微型反应装置及其配置方法。

背景技术：

1、传统的微型反应装置采用流体换热的方式，需要利用动力泵驱动流体流动，不仅密封要求高，设备成本较高，而且空间体积较大。此外，传统控制棒及其驱动机构在纵向上占据了大量空间，使得反应堆的高度难以压缩，难以实现微型化设计。

技术实现思路

1、本发明的目的包括提供了一种模块化微型反应装置及其配置方法，其能够摆脱流体需要泵驱动的劣势，并实现微型化设计。

2、本发明的实施例可以这样实现：

3、第一方面，本发明提供一种模块化微型反应装置，模块化微型反应装置包括热电转换模块、压力容器、u形反应速率控制模块、热管、燃料堆芯模块和框架支撑模块；

4、热电转换模块、压力容器和框架支撑模块从上至下依次连接，燃料堆芯模块安装在压力容器内，多个热管的端部连接在热电转换模块上、且插入燃料堆芯模块；

5、u形反应速率控制模块包括内管、外管和推动泵，内管和外管通过推动泵连通，内管设置在压力容器内，外管设置在压力容器外，推动泵用于调整控制剂在u形反应速率控制模块内的位置。

6、在可选的实施方式中，热电转换模块上开设有连接插口，并设置有连接插头，连接插口用于与另一个模块化微型反应装置的连接插头可拆卸连接。

7、在可选的实施方式中，热电转换模块、压力容器和框架支撑模块均为八棱柱体，四个u形反应速率控制模块间隔均匀地设置于热电转换模块的四个侧面，热电转换模块上剩余的四个侧面上分别开设有两个连接插口、设置有两个连接插头。

8、在可选的实施方式中，u形反应速率控制模块内的控制剂的装量高度大于燃料堆芯模块的高度。

9、在可选的实施方式中，u形反应速率控制模块内还填充有高压气体，推动泵驱动高压气体，以推动控制剂在u形反应速率控制模块内移动。

10、在可选的实施方式中，模块化微型反应装置全功率运转时，控制剂全部位于压力容器外侧；当需要降低反应功率时，推动泵推动高压气体将控制剂沿u形反应速率控制模块逐步运动至压力容器内侧。

11、在可选的实施方式中，内管和外管均为u型结构，内管和外管各自的两端均连接到推动泵上。

12、在可选的实施方式中，燃料堆芯模块上开设有多个散热孔，燃料堆芯模块的横截面为对称形状，多个燃料堆芯模块拼接形成燃料组件。

13、在可选的实施方式中，燃料堆芯模块的中部开设有第一安装孔，内管插入第一安装孔内，燃料堆芯模块的边缘开设有凹槽，相邻燃料堆芯模块的凹槽拼接形成第二安装孔，热管插入第二安装孔内。

14、第二方面，本发明提供一种模块化微型反应装置的配置方法，方法适用于上述模块化微型反应装置，方法包括：

15、将一个模块化微型反应装置的连接插口与另一个模块化微型反应装置的连接插头可拆卸连接，实现模块化微型反应装置拼接。

16、在可选的实施方式中，压力容器内还灌装有导热介质。

17、本发明实施例提供的模块化微型反应装置及其配置方法的有益效果包括：

18、(1)通过设置热电转换模块，将反应堆的换热方式由流体换热改为热管换热，热管垂直于反应堆内部，并与上方的能量转换装置相连，由于温差的存在，热量可以在热管内传递，摆脱流体需要泵驱动的劣势，同时热电转换模块上部设置两个连接插头与两个连接插口，从而实现模块化的布局，使反应堆满足多样的空间要求。

19、(2)传统控制棒及其驱动机构在纵向上占据了大量空间，使得反应堆的高度难以压缩。本实施例中将控制棒设计为u形反应速率控制模块，u形反应速率控制模块内装有能控制核反应的控制剂，并通过推动泵进行移动。反应堆全功率运转时，控制剂全部位于压力容器外侧。当需要降低反应功率时，推动泵推动高压气体将控制剂沿u形反应速率控制模块从堆芯底部向上运动，从而对反应功率进行调节。

20、(3)利用燃料堆芯模块的核裂变产生热量，燃料堆芯模块设计成中空形状，便于从压力容器顺势取出，便于更换。

21、(4)压力容器用于保护堆芯，内壁的反射层起到保温以及屏蔽外部u形反应速率控制模块的反应终止，并且将内部灌装导热介质，防止热管不便于延伸到各处，从而提升换热效率。

技术特征：

1.一种模块化微型反应装置，其特征在于，所述模块化微型反应装置包括热电转换模块(1)、压力容器(2)、u形反应速率控制模块(4)、热管(5)、燃料堆芯模块(6)和框架支撑模块(7)；

2.根据权利要求1所述的模块化微型反应装置，其特征在于，所述热电转换模块(1)、所述压力容器(2)和所述框架支撑模块(7)均为八棱柱体，四个所述u形反应速率控制模块(4)间隔均匀地设置于所述热电转换模块(1)的四个侧面，所述热电转换模块(1)上剩余的四个侧面上分别开设有两个所述连接插口(11)、设置有两个所述连接插头(12)。

3.根据权利要求1所述的模块化微型反应装置，其特征在于，所述u形反应速率控制模块(4)内的所述控制剂(44)的装量高度大于所述燃料堆芯模块(6)的高度。

4.根据权利要求1所述的模块化微型反应装置，其特征在于，所述u形反应速率控制模块(4)内还填充有高压气体，所述推动泵(43)驱动所述高压气体，以推动所述控制剂(44)在所述u形反应速率控制模块(4)内移动。

5.根据权利要求4所述的模块化微型反应装置，其特征在于，所述模块化微型反应装置全功率运转时，所述控制剂(44)全部位于所述压力容器(2)外侧；当需要降低反应功率时，所述推动泵(43)推动所述高压气体将所述控制剂(44)沿所述u形反应速率控制模块(4)逐步运动至所述压力容器(2)内侧。

6.根据权利要求1所述的模块化微型反应装置，其特征在于，所述内管(41)和所述外管(42)均为u型结构，所述内管(41)和所述外管(42)各自的两端均连接到所述推动泵(43)上。

7.根据权利要求1所述的模块化微型反应装置，其特征在于，所述燃料堆芯模块(6)上开设有多个散热孔(61)，所述燃料堆芯模块(6)的横截面为对称形状，多个所述燃料堆芯模块(6)拼接形成燃料组件。

8.根据权利要求1所述的模块化微型反应装置，其特征在于，所述燃料堆芯模块(6)的中部开设有第一安装孔(62)，所述内管(41)插入所述第一安装孔(62)内，所述燃料堆芯模块(6)的边缘开设有凹槽(63)，相邻所述燃料堆芯模块(6)的所述凹槽(63)拼接形成第二安装孔(64)，所述热管(5)插入所述第二安装孔(64)内。

9.配置方法根据权利要求1所述的模块化微型反应装置，其特征在于，所述压力容器(2)内还灌装有导热介质(3)。

10.一种模块化微型反应装置的配置方法，其特征在于，所述方法适用于权利要求1所述的模块化微型反应装置，所述方法包括：

技术总结本发明的实施例提供了一种模块化微型反应装置及其配置方法，涉及核反应装置技术领域。模块化微型反应装置包括热电转换模块、压力容器、U形反应速率控制模块、热管、燃料堆芯模块和框架支撑模块；热电转换模块、压力容器和框架支撑模块从上至下依次连接，燃料堆芯模块安装在压力容器内，多个热管的端部连接在热电转换模块上、且插入燃料堆芯模块；U形反应速率控制模块包括内管、外管和推动泵，内管和外管通过推动泵连通，内管设置在压力容器内，外管设置在压力容器外，推动泵用于调整控制剂在U形反应速率控制模块内的位置，从而对反应功率进行调节。该模块化微型反应装置及其配置方法能够摆脱流体需要泵驱动的劣势，并实现微型化设计。技术研发人员：李文强,詹韫琪,凌思彤,万昌富,王璟玥,蔡虎受保护的技术使用者：四川大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11