基于多重旋转的微型反应装置及其控制方法

本发明涉及核反应设备，具体而言，涉及一种基于多重旋转的微型反应装置及其控制方法。

背景技术：

1、传统的核反应堆控制核反应速率的方式是调整控制棒沿纵向插入燃料堆的长度，从而控制核反应速率。传统控制驱动机构以及下部支撑和流量分配结构占用较大空间。这种方式导致核反应堆沿纵向占用的空间较大，不利于实现微型反应堆的设计。

技术实现思路

1、本发明的目的包括提供了一种基于多重旋转的微型反应装置及其控制方法，其能够减小核反应堆沿纵向占用的空间，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，本发明提供一种基于多重旋转的微型反应装置，基于多重旋转的微型反应装置包括控制装置和安装在控制装置上的外侧控制棒、反射层、内侧控制件、多个燃料件；

4、内侧控制件位于控制装置的中心位置；

5、多个燃料件围绕内侧控制件间隔设置；

6、多个外侧控制棒位于燃料件的外围、且沿控制装置的周向间隔设置，外侧控制棒在控制装置上布置区域的长度不超过控制装置的半周；

7、反射层可滑动地设置在燃料件与外侧控制棒之间，滑动反射层可调整正对燃料件的外侧控制棒的数量。

8、在可选的实施方式中，反射层可沿控制装置的周向滑动，外侧控制棒在控制装置上布置区域的长度等于控制装置的半周，反射层在控制装置上布置区域的长度等于控制装置的半周。

9、在可选的实施方式中，燃料件包括第一旋转外壳和设置在第一旋转外壳内的燃料棒，第一旋转外壳上开设有第一开口，旋转第一旋转外壳可控制燃料棒通过第一开口向内侧控制件以及相邻的燃料件裸露的面积。

10、在可选的实施方式中，第一旋转外壳上开设有三个第一开口，旋转第一旋转外壳可使三个第一开口分别正对内侧控制件以及相邻的两个燃料件。

11、在可选的实施方式中，第一旋转外壳上开设有四个第一开口，旋转第一旋转外壳可使四个第一开口分别正对内侧控制件、外侧控制棒以及相邻的两个燃料件。

12、在可选的实施方式中，内侧控制件包括第二旋转外壳和设置在第二旋转外壳内的内侧控制棒，多个内侧控制棒沿环形间隔布置，第二旋转外壳上开设有第二开口，旋转第二旋转外壳可控制内侧控制棒通过第二开口向燃料件裸露的面积。

13、在可选的实施方式中，控制装置和燃料件上均开设有沿纵向贯穿的散热流道。

14、在可选的实施方式中，基于多重旋转的微型反应装置还包括外壳和均流组件，外壳的顶部开设有入流口，均流组件安装在外壳的底部形成容置空腔，容置空腔用于容纳控制装置、外侧控制棒、反射层、内侧控制件和燃料件；

15、均流组件上开设有沿纵向贯穿的均流孔，入流口、散热流道和均流孔相互连通。

16、在可选的实施方式中，均流组件包括两个层叠设置的均流板，两个均流板上均开设有均流孔，控制两个均流板相对旋转可调整两个均流板上均流孔的正对面积。

17、在可选的实施方式中，基于多重旋转的微型反应装置还包括压力容器和能量转换装置，外壳置于压力容器内，能量转换装置的一端连通到压力容器的顶部、且高于入流口，能量转换装置的另一端连通到压力容器的底部、且低于均流孔。

18、第一方面，本发明提供一种基于多重旋转的微型反应装置的控制方法，方法应用于上述基于多重旋转的微型反应装置，方法包括：

19、控制反射层滑动，以调整正对燃料件的外侧控制棒的数量，进而控制核反应速率。

20、本发明实施例提供的基于多重旋转的微型反应装置及其控制方法的有益效果包括：

21、燃料件的外围、且沿控制装置的周向间隔设置多个外侧控制棒，反射层可滑动地设置在燃料件与外侧控制棒之间，滑动反射层可调整正对燃料件的外侧控制棒的数量，通过反射层滑动，可调节外侧控制棒对核反应释放中子的吸收量，进而控制核反应速率，并能够减小核反应堆沿纵向占用的空间，实现微型化设计。

技术特征：

1.一种基于多重旋转的微型反应装置，其特征在于，所述基于多重旋转的微型反应装置包括控制装置(5)和安装在所述控制装置(5)上的外侧控制棒(6)、反射层(7)、内侧控制件(10)、多个燃料件(8)；

2.根据权利要求1所述的基于多重旋转的微型反应装置，其特征在于，所述反射层(7)可沿所述控制装置(5)的周向滑动，所述外侧控制棒(6)在所述控制装置(5)上布置区域的长度等于所述控制装置(5)的半周，所述反射层(7)在所述控制装置(5)上布置区域的长度等于所述控制装置(5)的半周。

3.根据权利要求1所述的基于多重旋转的微型反应装置，其特征在于，所述燃料件(8)包括第一旋转外壳(81)和设置在所述第一旋转外壳(81)内的燃料棒(82)，所述第一旋转外壳(81)上开设有第一开口(811)，旋转所述第一旋转外壳(81)可控制所述燃料棒(82)通过所述第一开口(811)向所述内侧控制件(10)以及相邻的所述燃料件(8)裸露的面积。

4.根据权利要求3所述的基于多重旋转的微型反应装置，其特征在于，所述第一旋转外壳(81)上开设有三个所述第一开口(811)，旋转所述第一旋转外壳(81)可使三个所述第一开口(811)分别正对所述内侧控制件(10)以及相邻的两个所述燃料件(8)。

5.根据权利要求3所述的基于多重旋转的微型反应装置，其特征在于，所述第一旋转外壳(81)上开设有四个所述第一开口(811)，旋转所述第一旋转外壳(81)可使四个所述第一开口(811)分别正对所述内侧控制件(10)、所述外侧控制棒(6)以及相邻的两个所述燃料件(8)。

6.根据权利要求1所述的基于多重旋转的微型反应装置，其特征在于，所述内侧控制件(10)包括第二旋转外壳(101)和设置在所述第二旋转外壳(101)内的内侧控制棒(102)，多个所述内侧控制棒(102)沿环形间隔布置，所述第二旋转外壳(101)上开设有第二开口(1011)，旋转所述第二旋转外壳(101)可控制所述内侧控制棒(102)通过所述第二开口(1011)向所述燃料件(8)裸露的面积。

7.根据权利要求1所述的基于多重旋转的微型反应装置，其特征在于，所述基于多重旋转的微型反应装置还包括外壳(3)和均流组件(4)，所述外壳(3)的顶部开设有入流口(31)，所述均流组件(4)安装在所述外壳(3)的底部形成容置空腔，所述容置空腔用于容纳所述控制装置(5)、所述外侧控制棒(6)、所述反射层(7)、所述内侧控制件(10)和所述燃料件(8)；

8.根据权利要求7所述的基于多重旋转的微型反应装置，其特征在于，所述均流组件(4)包括两个层叠设置的均流板，两个所述均流板上均开设有所述均流孔(41)，控制两个所述均流板相对旋转可调整两个所述均流板上所述均流孔(41)的正对面积。

9.根据权利要求7所述的基于多重旋转的微型反应装置，其特征在于，所述基于多重旋转的微型反应装置还包括压力容器(1)和能量转换装置(2)，所述外壳(3)置于所述压力容器(1)内，所述能量转换装置(2)的一端连通到所述压力容器(1)的顶部、且高于所述入流口(31)，所述能量转换装置(2)的另一端连通到所述压力容器(1)的底部、且低于所述均流孔(41)。

10.一种基于多重旋转的微型反应装置的控制方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1所述的基于多重旋转的微型反应装置，所述方法包括：

技术总结本发明的实施例提供了一种基于多重旋转的微型反应装置及其控制方法，涉及核反应设备技术领域。基于多重旋转的微型反应装置包括控制装置和安装在控制装置上的外侧控制棒、反射层、内侧控制件、多个燃料件；内侧控制件位于控制装置的中心位置；多个燃料件围绕内侧控制件间隔设置；多个外侧控制棒位于燃料件的外围、且沿控制装置的周向间隔设置，外侧控制棒在控制装置上布置区域的长度不超过控制装置的半周；反射层可滑动地设置在燃料件与外侧控制棒之间，滑动反射层可调整正对燃料件的外侧控制棒的数量。基于多重旋转的微型反应装置能够减小核反应堆沿纵向占用的空间，实现微型化设计。技术研发人员：李文强,鄢鹏程,凌思彤,叶俊希,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