本發(fā)明涉及核裂變反應(yīng)堆及其運(yùn)行的方法。

背景技術(shù)：
地球上已知可利用的重核裂變的核素轉(zhuǎn)化組合有兩組U-238/Pu-239和Th-232/U-233，相對(duì)應(yīng)的主要核原料分別是：前者對(duì)應(yīng)天然鈾、核廢料（包括貧鈾），后者對(duì)應(yīng)的是釷。除開(kāi)核聚變能，已知地球上釷鈾所含的能量遠(yuǎn)大于其它礦物能源儲(chǔ)量的總和，其中釷儲(chǔ)量比鈾大4倍。如果采用快堆，核燃料利用率可以提高到60-70%，樂(lè)觀的估計(jì)認(rèn)為全球可利用釷鈾資源可以維持人類2萬(wàn)年以上的全部能源需求。但目前的主力核電技術(shù)-壓水堆的燃料利用率只有區(qū)區(qū)0.17%（以天然鈾計(jì)算），產(chǎn)生的核廢料量大，還有高壓爆炸的危險(xiǎn)性。顯然壓水堆不能作為未來(lái)核電的發(fā)展方向，核電行業(yè)越來(lái)越認(rèn)同以快堆為主的先進(jìn)核電的開(kāi)發(fā)，以氣冷堆和鉛冷堆為代表的第四代核電技術(shù)開(kāi)始嶄露頭角，以ADS和釷反應(yīng)堆為推手的第五代核電技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)也在悄然進(jìn)行中。U-238/Pu-239的轉(zhuǎn)化在快堆中已不是問(wèn)題，但Th-232/U-233的轉(zhuǎn)化就不同了，中間產(chǎn)物Pa-233衰變成U-233的半衰期長(zhǎng)達(dá)27天，完全衰變需要300天，對(duì)反應(yīng)堆來(lái)說(shuō)這個(gè)時(shí)間太長(zhǎng)，給反應(yīng)堆的運(yùn)行和控制帶來(lái)困難。初裝主燃料U-233的獲取很困難，主要原因是：釷基乏燃料的γ射線強(qiáng)；乏燃料中燒結(jié)的釷基氧化物極難溶解；反應(yīng)堆運(yùn)行過(guò)程中堆芯中積累的Pa-233易俘獲中子轉(zhuǎn)化為不易裂變?cè)?，?huì)降低U-233的產(chǎn)率。這些難題迄今沒(méi)有得到有效的解決，雖然采用加速器散裂中子源照射Th-232獲取U-233也是好的途徑，但因高能質(zhì)子加速器成本及能耗太高，且難以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，不宜大規(guī)模推廣。一般認(rèn)為最好的解決途徑是反應(yīng)堆在線提取中間產(chǎn)物Pa-233。在釷能發(fā)展過(guò)程中，最令人難忘的是“氟化釷熔鹽堆”，氟化釷熔鹽堆試驗(yàn)中曾經(jīng)嘗試在線提取釷/鈾轉(zhuǎn)化的中間產(chǎn)物Pa-233。遺憾的是這一卓越的核反應(yīng)堆超越了材料學(xué)的極限，最耐熔鹽腐蝕的特制Hastelloy-N合金在運(yùn)行中也發(fā)生了危險(xiǎn)的回路晶間腐蝕。目前攻克熔鹽堆的材料腐蝕難題的可能性依然渺茫，即使將來(lái)攻克了材料腐蝕難題，高昂的材料和運(yùn)行成本也將成為難以逾越的溝坎。熔鹽堆還存在兩個(gè)弱點(diǎn)：一回路熔鹽承擔(dān)的功能過(guò)多，多功能捆綁導(dǎo)致相互制約；高放射性且成分復(fù)雜的一回路熔鹽必須頻繁進(jìn)行高耗能的純化處理，在線熔鹽管理復(fù)雜且自耗能大。二十世紀(jì)五、六十年代，美國(guó)阿貢實(shí)驗(yàn)室R.AVERY等人提出并研發(fā)過(guò)快-熱中子耦合增殖反應(yīng)堆，堆芯包括快中子能譜堆芯和熱中子能譜堆芯，快中子能譜堆芯以飽和水蒸汽作慢化劑，以獲取較硬的中子能譜，熱中子能譜堆芯以加壓水做慢化劑。中國(guó)學(xué)者張育曼和李玉崙在2008年提出過(guò)類似設(shè)計(jì)的水冷雙區(qū)增殖核反應(yīng)堆。一九六〇年代，為了提高核電站熱效率、節(jié)省核燃料，美國(guó)通用電氣公司（GE）研發(fā)過(guò)在沸水堆內(nèi)產(chǎn)生飽和蒸汽，使堆芯產(chǎn)生較硬的中子能譜，形成快-熱中子混合能譜型反應(yīng)堆。嚴(yán)格來(lái)講，這些設(shè)計(jì)的堆芯都使用水或者水蒸汽作慢化劑，快中子量少，能譜仍然屬于熱中子范疇，由于工程難度大于壓水堆，經(jīng)濟(jì)性不高，至今均未得到工程實(shí)施。如果進(jìn)一步拓展“快-熱中子耦合核反應(yīng)”的研究，也許能找到開(kāi)發(fā)另類核電技術(shù)的新途徑?？熘凶佣研臼欠衲苓M(jìn)行快-熱中子耦合核反應(yīng)？是否能將慢化劑與快中子堆芯隔離？是否能解除慢化劑和冷卻劑的功能捆綁？是否可以在堆芯外使用慢化劑提高快堆的核反應(yīng)效率？是否能降低核反應(yīng)容器內(nèi)的物理?xiàng)l件，并實(shí)施增殖燃料在線提?。科駷橹梗瑳](méi)有查閱到關(guān)于在快堆內(nèi)使用慢化劑或以快中子堆芯為主體的快-熱中子耦合核反應(yīng)堆的相關(guān)文獻(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
“釷增殖燃料在線提取”與“釷/鈾高效轉(zhuǎn)化及安全分離”問(wèn)題由來(lái)已久，六十多年以來(lái)一直是制約“釷核反應(yīng)堆”研究與開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，成為一大世紀(jì)難題。本發(fā)明的目的是為上述難題以及目前核電技術(shù)的一些缺陷提供一種解決方案。本發(fā)明涉及快堆型耦合核反應(yīng)，該核反應(yīng)是以快中子堆芯為主體的快-熱中子耦合核反應(yīng)，其具體實(shí)施方法是：（一）、將反應(yīng)堆主容器拆分為相互完全隔離的裂變池和慢化池；慢化池內(nèi)置慢化劑；裂變池內(nèi)設(shè)置堆芯，堆芯具有快中子堆芯特性；將慢化劑與主冷卻劑分離，裂變池和堆芯無(wú)慢化劑，主冷卻劑通過(guò)裂變池而不通過(guò)慢化池。（二）、將裂變池和慢化池相互鑲嵌或可移動(dòng)式組合，使兩者結(jié)構(gòu)和功能耦合；在裂變池和慢化池之間設(shè)置隔熱層，阻隔兩者的熱交換，使慢化池控制在接近常溫常壓的狀態(tài)。（三）、允許中子穿過(guò)裂變池和慢化池之間的構(gòu)造，使裂變池與慢化池能進(jìn)行中子交換并進(jìn)行耦合核反應(yīng)，堆芯產(chǎn)生的快中子和從慢化池內(nèi)反射進(jìn)入裂變池的慢化中子可使堆芯同時(shí)進(jìn)行快中子和慢化中子（包含熱中子和中能中子）引發(fā)的耦合核反應(yīng)，裂變池具有快中子反應(yīng)堆的特性和功能，慢化池內(nèi)可進(jìn)行熱中子核反應(yīng)（如熱中子俘獲反應(yīng)）。（四）、優(yōu)化反應(yīng)堆主容器結(jié)構(gòu)和材料，在反應(yīng)堆主容器側(cè)壁設(shè)置大面積薄壁構(gòu)造的中子交換窗口，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)增加中子交換效率。（五）、在慢化池設(shè)置耦合核控系統(tǒng)，利用耦合核反應(yīng)實(shí)施耦合核控和非能動(dòng)停堆。利用慢化劑的慢化中子功能和慢化劑的可控性或慢化池的可控性位移，通過(guò)改變裂變池和慢化池之間的中子交換控制堆芯的反應(yīng)性；停堆時(shí)運(yùn)用非能動(dòng)方法使慢化池快速排出慢化液或快速位移慢化池，慢化池失去中子慢化功能，終止慢化池向堆芯輸送慢化中子，堆芯反應(yīng)性快速下降導(dǎo)致鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)不能維持，從而實(shí)現(xiàn)非能動(dòng)停堆。（六）、利用熱中子核反應(yīng)的高效性，在慢化池接近常溫常壓的條件下，實(shí)施核燃料增殖和增殖燃料的在線提取，在反應(yīng)堆外實(shí)現(xiàn)Pa-233/U-233轉(zhuǎn)化以及Th-232/U-233的分離。在慢化池設(shè)置可在線更換燃料的增殖燃料系統(tǒng)，初始增殖燃料原料只含一種核素Th-232，只進(jìn)行Th-232的熱中子俘獲核反應(yīng)，避免Pa-233和U-233俘獲中子造成的中子和有效核燃料的雙重?fù)p耗，提高增殖效率和中子利用率；慢化池物理?xiàng)l件溫和，在線提取增殖燃料沒(méi)有難度，后期的核素分離簡(jiǎn)單，只需進(jìn)行Th-232/U-233兩個(gè)元素非此即彼的簡(jiǎn)單分離。（七）、優(yōu)化堆芯設(shè)計(jì)，如采用燭式堆芯設(shè)計(jì)，提高核反應(yīng)效率和燃耗率。（八）、將反應(yīng)堆主容器低矮化、簡(jiǎn)單化、低成本化和模塊化，實(shí)施裂變池的整體更換或?qū)嵤┝炎兂啬K一次性退役（裂變池隨堆芯更換而退役），提高維修效率和整體安全性。（九）、將反應(yīng)堆主要部件模塊化，使反應(yīng)堆可拆分和組合。反應(yīng)堆模塊的拆分與重組的難點(diǎn)主要表現(xiàn)在管道的拆分與重組。采用易重組的套管連接和拆分方法，簡(jiǎn)化反應(yīng)堆模塊的拆分和重組。套管連接與拆分方法采用垂直套接或非垂直套接或非垂直轉(zhuǎn)垂直套接。垂直套接：連接套管較長(zhǎng)，可多次重復(fù)使用，下方管頭為固定管頭，上方管頭為可拆分管頭，兩個(gè)管頭在同一垂直軸心上，以垂直吊裝進(jìn)行安裝。初次連接前，預(yù)先將連接套管焊接在下管頭上，連接時(shí)上管頭對(duì)準(zhǔn)并少許插入連接套管后焊接，焊接面朝上操作簡(jiǎn)單且焊接效果最佳；拆分時(shí)只需在連接套管上端的焊接處下方切割分離，連接套管稍許減短；重組時(shí)清理連接套管內(nèi)的殘留物，上管頭相比前次適當(dāng)加長(zhǎng)，重復(fù)前次的連接流程即可。非垂直套接：非垂直套接以水平管道連接為主，以垂直吊裝進(jìn)行安裝，連接在拆分模塊上的管頭為可拆分管頭，對(duì)應(yīng)的另一管頭為固定管頭；連接套管較短為一次性部件，以后按需要逐次加長(zhǎng)連接套管或適量加長(zhǎng)可拆分管頭。連接時(shí)預(yù)先在固定管頭上套上連接套管但暫不焊接，滑動(dòng)連接套管露出固定管頭，兩管頭對(duì)齊后套上連接套管，然后分別焊接兩端。拆分時(shí)需切割掉整個(gè)連接套管，重新組合時(shí)換上長(zhǎng)度合適的新連接套管，重復(fù)前次的連接流程即可。非垂直套接的焊接難度高，焊接效果不易保證。非垂直轉(zhuǎn)垂直套接：連接的兩個(gè)管道為非垂直管道，將需連接的兩個(gè)管頭以彎頭分別轉(zhuǎn)化為同軸心的垂直管頭，固定管頭在下，可拆分管頭在上，其后的連接、拆分和重組方法與垂直套接相同。本發(fā)明涉及一種快堆型耦合核反應(yīng)堆，其主要特征為：（一）、反應(yīng)堆主容器包括相互耦合并彼此隔離的裂變池和慢化池；慢化池內(nèi)置慢化劑，裂變池內(nèi)置堆芯，堆芯具有快中子堆芯特性；慢化劑與主冷卻劑分離，慢化劑不進(jìn)入裂變池；主冷卻劑不進(jìn)入慢化池。（二）、裂變池與慢化池完全隔離，兩者之間設(shè)置隔熱層阻隔熱交換，隔熱層為真空構(gòu)造或填充隔熱材料。（三）、裂變池與慢化池能進(jìn)行中子交換但不進(jìn)行熱交換。（四）、主冷卻劑為特定的液態(tài)金屬或熔鹽，特別是鉛或鉛鉍共晶。（五）、慢化池填充慢化劑，慢化劑為固態(tài)慢化劑或液態(tài)慢化劑。固態(tài)慢化劑為石墨或鈹化合物，特別是石墨。液態(tài)慢化劑為重水或重水溶液或輕水或輕水溶液，特別是重水。填充液態(tài)慢化劑的慢化池設(shè)置慢化劑回路。（六）、裂變池和慢化池組合形成主容器耦合構(gòu)造，主容器耦合構(gòu)造為單慢化池內(nèi)置耦合結(jié)構(gòu)或單慢化池外置耦合結(jié)構(gòu)或雙慢化池耦合結(jié)構(gòu)。單慢化池內(nèi)置耦合結(jié)構(gòu)是慢化池位于反應(yīng)堆中心為桶狀池型構(gòu)造，裂變池位于慢化池外側(cè)呈環(huán)狀池型構(gòu)造。單慢化池外置耦合結(jié)構(gòu)是裂變池位于反應(yīng)堆中心為桶狀池型構(gòu)造，慢化池位于裂變池外側(cè)呈環(huán)狀池型構(gòu)造或筒狀構(gòu)造。雙慢化池耦合結(jié)構(gòu)是內(nèi)慢化池位于反應(yīng)堆中心為桶狀池型構(gòu)造，外慢化池位于外側(cè)為環(huán)狀池型構(gòu)造，裂變池位于內(nèi)外慢化池之間為環(huán)狀池型構(gòu)造。（七）、主容器耦合構(gòu)造可設(shè)置為可拆分的組合式結(jié)構(gòu)。（八）、反應(yīng)堆主容器外周可設(shè)置主容器外殼，主容器外殼為一個(gè)加厚的池型金屬殼體，裂變池和慢化池放置并固定在主容器外殼之內(nèi)。本發(fā)明涉及的快堆型耦合核反應(yīng)堆分6大部分進(jìn)行說(shuō)明：反應(yīng)堆主容器；堆芯與燃料元件；慢化液回路及核控系統(tǒng)；增殖燃料系統(tǒng)；其他設(shè)施；快堆型耦合核反應(yīng)堆類型。反應(yīng)堆主容器反應(yīng)堆主容器包括裂變池、慢化池和主容器外殼。快堆型耦合核反應(yīng)堆主容器（特別是裂變池）側(cè)壁可設(shè)置大面積中子交換窗口，中子交換窗口為薄壁構(gòu)造，薄壁構(gòu)造為框架蒙皮結(jié)構(gòu)或薄壁筋板結(jié)構(gòu)?？蚣苊善そY(jié)構(gòu)是在中子交換區(qū)域的側(cè)壁部分設(shè)置框架，在框架上設(shè)置薄板蒙皮，框架蒙皮結(jié)構(gòu)以外的主容器部分可采用非薄壁構(gòu)造，如底板、靠近底部和頂部的側(cè)壁可采用厚壁構(gòu)造。薄壁筋板結(jié)構(gòu)是側(cè)壁以薄壁為主體，薄壁上設(shè)置筋板加固。框架蒙皮結(jié)構(gòu)或薄壁筋板結(jié)構(gòu)可以一次性整體構(gòu)建。主容器側(cè)壁垂直對(duì)稱位置可設(shè)置主筋板或主框架，吊裝承力由主筋板或主框架承擔(dān)。在主容器承力大的位置可設(shè)置特別的加固結(jié)構(gòu)，如主冷卻劑出口處設(shè)置或加強(qiáng)筋板或加強(qiáng)框架。裂變池側(cè)壁與慢化池側(cè)壁之間設(shè)置側(cè)壁隔熱層，側(cè)壁隔熱層材料為固體顆粒；裂變池側(cè)壁與慢化池側(cè)壁通過(guò)側(cè)壁隔熱層傳遞側(cè)向壓力形成相互側(cè)向支撐，類似于輪胎的外胎對(duì)內(nèi)胎的支撐。裂變池結(jié)構(gòu)材料難以達(dá)到很高的中子透明度，需要采用薄壁構(gòu)造；慢化池和隔熱層可以選用很高中子透明度的材料，相對(duì)較厚的慢化池可以對(duì)裂變池側(cè)壁起到側(cè)向支撐作用。側(cè)壁隔熱層的固體顆粒可以選擇蜂窩狀顆?；蚍涓C狀球?；蚩招那蛄；?qū)嵭那蛄；驅(qū)嵭念w粒，其中以不規(guī)則的蜂窩狀顆粒最佳，其核密度小，不易流動(dòng)，易填裝和吸除。固體顆粒成分具有堅(jiān)固、耐熱、高熱阻和對(duì)中子透明的特性，如二氧化硅、硅鋁氧化物、氧化鋯或氧化鋁，其中二氧化硅性價(jià)比最高。如果使用球粒則需在側(cè)壁隔熱層最上部增設(shè)壓緊裝置限制隔熱材料移動(dòng)，防止裂變池變形；壓緊裝置結(jié)構(gòu)包括壓緊彈簧、壓塊和彈簧固定器。裂變池底部設(shè)置承重隔熱層，承重隔熱層為塊狀固體，具有堅(jiān)固、耐熱的特性，如隔熱陶瓷塊，承重隔熱層材料對(duì)中子透明性沒(méi)有要求，具有吸收中子能力的材料可能更好，可起到底部中子屏蔽作用，可采用廉價(jià)的非核級(jí)材料。裂變池頂蓋或慢化池頂蓋可采用密封劑進(jìn)行密封，傳統(tǒng)的法蘭盤密封不僅笨重體積大而且要求精度高，不適應(yīng)于鑲嵌緊密的裂變池和慢化池的頂蓋密封。頂蓋采用密封劑密封可簡(jiǎn)化密封結(jié)構(gòu)，減輕主容器頂蓋的重量。密封劑為金屬密封劑或密封膠，金屬密封劑為易熔金屬或者易熔合金，特別是重金屬及其合金。密封膠只適合低溫型容器，如慢化池。容器側(cè)壁上緣設(shè)置環(huán)狀溝槽，環(huán)狀溝槽的內(nèi)緣高于外緣防止密封劑落入容器內(nèi)，容器頂蓋外緣向下設(shè)置環(huán)狀裙板。頂蓋與側(cè)壁的密封結(jié)構(gòu)可設(shè)置鎖緊裝置，防止頂蓋被內(nèi)部壓力沖開(kāi)，鎖緊裝置為螺紋構(gòu)造或螺栓構(gòu)造或彈力卡具；封蓋時(shí)先在環(huán)狀溝槽內(nèi)均勻填充適量的液態(tài)密封劑，在密封劑凝固前將環(huán)狀裙板插入環(huán)狀溝槽內(nèi)，再扣緊鎖緊裝置，密封劑凝固即形成密封構(gòu)造；金屬密封劑凝固使頂蓋與側(cè)壁形成牢固的密封結(jié)構(gòu)，分離時(shí)加熱密封結(jié)構(gòu)使金屬密封劑熔化即可；采用易熔金屬的密封結(jié)構(gòu)可設(shè)置加熱裝置。裂變池選擇重金屬密封劑，慢化池選擇耐溫耐腐蝕的密封硅膠。設(shè)置有薄壁構(gòu)造的裂變池需要盡量減輕頂蓋重量，當(dāng)裂變池頂部設(shè)置有裂變池氣室時(shí)，裂變池頂蓋不受主冷卻劑腐蝕的影響可重復(fù)使用，可采用輕質(zhì)高強(qiáng)度材料，如鈦合金。慢化池材料選擇中子透明度高的金屬，如鋁、鋁合金、鋯合金、鋁鋯合金、鋁鈦合金、鋯鈮合金、鎳鋁合金。其中鋁基金屬材料性價(jià)比最高，能滿足慢化池低溫低壓條件下的耐水蝕要求。為了進(jìn)一步提高鋁基金屬的耐水蝕性，鋁或鋁合金的慢化池表面可以鍍上耐水蝕金屬，耐水蝕金屬為鋯或鎳或鈦。堆芯與燃料元件堆芯與燃料元件的內(nèi)容包括：堆芯特性與結(jié)構(gòu)；燃料內(nèi)膽；閉式燃料棒；棒束閉式燃料組件；套管閉式燃料組件；開(kāi)口式燃料棒；棒束開(kāi)口式燃料組件；套管開(kāi)口式燃料組件；排氣構(gòu)件（含無(wú)閥排氣構(gòu)件和有閥排氣構(gòu)件）；燃料組件和燃料棒的固定與定位；燃料化學(xué)成分與物理形態(tài)。堆芯特性與結(jié)構(gòu)：快堆型耦合核反應(yīng)堆的裂變池內(nèi)設(shè)置耦合堆芯，其具有快中子堆芯的特性。耦合堆芯為固態(tài)堆芯，由燃料棒組件構(gòu)成，燃料棒組件由燃料棒組合構(gòu)成，燃料棒內(nèi)可設(shè)置燃料內(nèi)膽，燃料填充進(jìn)燃料內(nèi)膽或燃料棒。燃料組件為棒束燃料組件或套管燃料組件，棒束燃料組件無(wú)主套管，套管燃料組件有主套管。燃料棒為閉式燃料棒或開(kāi)口式燃料棒，閉式燃料棒構(gòu)成棒束閉式燃料組件或套管閉式燃料組件；開(kāi)口式燃料棒構(gòu)成棒束開(kāi)口式燃料組件或套管開(kāi)口式燃料組件。耦合堆芯邊緣可以進(jìn)行補(bǔ)缺，使堆芯邊緣趨近完整。棒束閉式燃料組件、套管閉式燃料組件、棒束開(kāi)口式燃料組件或套管開(kāi)口式燃料組件四種燃料棒組件可分別有相對(duì)應(yīng)的半形組件或異形組件，半形組件或異形組件對(duì)堆芯邊緣的缺刻進(jìn)行補(bǔ)缺。半形組件橫切面是對(duì)應(yīng)的組件橫切面的對(duì)角線切分的一半，異形組件橫切面可以是任意形狀，形狀的選擇取決于補(bǔ)缺效果。堆芯下方設(shè)置堆芯底座，堆芯固定在堆芯底座上，堆芯底座則固定在裂變池底板上，堆芯主要由裂變池底板承力，以此降低裂變池側(cè)壁的承力。耦合堆芯可設(shè)計(jì)為燭式堆芯；燭式堆芯從下往上逐步燃燒，初裝易裂變核素主要分布于堆芯燃料區(qū)下方，其濃度梯度是下高上低，上部燃料通過(guò)增殖反應(yīng)累積，其累積速度與燃燒區(qū)上移速度相適應(yīng)，堆芯燃耗率是越往下部越高，這種堆芯易裂變核素初裝量比較節(jié)省，堆芯壽命長(zhǎng)，總?cè)己纳疃却?。耦合堆芯設(shè)置二種或三種特性的徑向分區(qū)。二種特性的徑向分區(qū)：靠近慢化池的區(qū)域?yàn)轳詈蠀^(qū)，遠(yuǎn)離慢化池的為快譜區(qū)。三種特性的徑向分區(qū)：在耦合區(qū)與快譜區(qū)之間增設(shè)緩沖區(qū)增強(qiáng)堆芯安全性；耦合區(qū)同時(shí)進(jìn)行熱中子和快中子核反應(yīng)，其燃料成分配比接近于熱中子堆芯；快譜區(qū)進(jìn)行快中子核反應(yīng)，其燃料成分配比接近于快中子堆芯；緩沖區(qū)燃料成分配比特性由堆芯安全性設(shè)計(jì)確定。特殊堆型的堆芯外圍可增設(shè)轉(zhuǎn)換燃料區(qū)或屏蔽區(qū)。燃料內(nèi)膽：快堆型耦合核反應(yīng)堆采用燃料棒組件堆芯，傳統(tǒng)的燃料棒是燃料直接填充進(jìn)燃料棒內(nèi)。燃料內(nèi)膽是燃料的包裹體，以整體形式填充進(jìn)燃料棒內(nèi)，隔離燃料與燃料棒。燃料內(nèi)膽最先承受燃料的應(yīng)力和腐蝕，保護(hù)燃料棒包殼管。燃料內(nèi)膽是密封件，可以單獨(dú)長(zhǎng)期存放。燃料內(nèi)膽主體包括內(nèi)膽管、底塞、頂塞、填充物、壓緊彈簧、注氣孔或注氣管。燃料內(nèi)膽外徑略小于燃料棒包殼管內(nèi)徑，預(yù)留燃料膨脹空間。內(nèi)膽管為燃料內(nèi)膽的包殼，內(nèi)膽管兩端由底塞和頂塞密封。頂塞設(shè)置有注氣孔或注氣管，燃料內(nèi)膽內(nèi)設(shè)置填充物和壓緊彈簧，填充物包括燃料。注氣孔或注氣管供抽氣或注氣或排氣之用，注氣孔為孔狀，注氣管為短管狀；注氣孔或注氣管可設(shè)置為自開(kāi)式密封結(jié)構(gòu)，在完成注氣后進(jìn)行密封。燃料內(nèi)膽在升溫或升壓或升溫加升壓后，注氣孔或注氣管自行開(kāi)口排氣；自開(kāi)式密封結(jié)構(gòu)為可爆裂構(gòu)造或可熔密封塞?？杀褬?gòu)造：注氣管可爆裂，爆裂類型為低強(qiáng)度材料爆裂或低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)爆裂；低強(qiáng)度材料是注氣管材質(zhì)為低強(qiáng)度材料或受熱后強(qiáng)度變低的材料，當(dāng)燃料內(nèi)膽溫度升高內(nèi)部氣壓增高，注氣管受壓爆裂自行開(kāi)口排氣；低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)是注氣管上設(shè)置爆裂槽，爆裂槽處注氣管壁很薄，氣壓差使爆裂槽形成裂縫，注氣管開(kāi)裂排氣。可熔密封塞：可熔密封塞在升溫后可熔化，可由單一密封劑或多種密封劑構(gòu)成；多種密封劑是多種熔點(diǎn)不同的密封劑，密封塞外層熔點(diǎn)低于內(nèi)層，密封時(shí)外層密封劑相當(dāng)于釬焊料，堆芯啟動(dòng)升溫后密封塞受熱完全熔化，注氣孔開(kāi)通排氣。燃料內(nèi)膽頂端可增設(shè)防護(hù)罩，防護(hù)罩為指套管狀或帽狀，防護(hù)罩上布有孔隙供氣體交流，防護(hù)罩設(shè)置于注氣孔或注氣管外。在燃料內(nèi)膽完成注氣密封后，指套管狀防護(hù)罩直接焊接在頂塞頂端；在燃料內(nèi)膽填裝進(jìn)燃料棒時(shí)，帽狀防護(hù)罩由燃料棒壓緊彈簧固定在頂塞之上。防護(hù)罩防止爆裂物或噴濺物接觸燃料棒包殼管；燃料棒或燃料內(nèi)膽可填充傳熱介質(zhì)，如氦氣、鈉。閉式燃料棒：閉式燃料棒是傳統(tǒng)燃料棒的閉式結(jié)構(gòu)，閉式燃料棒的主體結(jié)構(gòu)為兩端封閉的棒狀包殼管構(gòu)造，閉式燃料棒主體包括下端塞、包殼管、壓緊彈簧、上端塞、填充物或燃料內(nèi)膽。上端塞和下端塞密封包殼管兩端，包殼管內(nèi)有長(zhǎng)的氣腔，氣腔位于上部或下部，填充物或燃料內(nèi)膽上設(shè)置壓緊彈簧；燃料棒或燃料內(nèi)膽內(nèi)的填充物設(shè)置相同，核素填充物分三個(gè)區(qū)，從下往上分別為：下轉(zhuǎn)換區(qū)、燃料區(qū)和上轉(zhuǎn)換區(qū)，轉(zhuǎn)換區(qū)只初裝可轉(zhuǎn)換核素，燃料區(qū)初裝有易裂變核素。棒束閉式燃料組件：棒束閉式燃料組件主體包括下管座、棒束底柵板、骨架管、定位格架、閉式燃料棒和上管座。骨架管、定位格架和上下管座共同構(gòu)成燃料棒組件的骨架，多個(gè)定位格架固定在骨架管束上，骨架管兩端與上下管座固定。骨架管為兩型，第一型是貫通空管，可用作導(dǎo)向管（如測(cè)量用導(dǎo)向管）；第二型是實(shí)管，實(shí)管兩端焊接有端塞，端塞與上下管座固定，管內(nèi)設(shè)置有可轉(zhuǎn)換燃料、壓緊彈簧和較短的氣腔，實(shí)管相當(dāng)于轉(zhuǎn)換燃料棒。燃料棒從定位格架中穿過(guò)并被約束定位；燃料棒固定在棒束底柵板上，棒束底柵板固定在下管座上端或者固定在骨架管上。下管座設(shè)置有定位插銷或插銷孔與堆芯底柵板定位，下管座設(shè)置有固定構(gòu)造（如螺栓構(gòu)造）將組件固定在堆芯底柵板上。上管座有定位插銷與堆芯頂柵板上的插銷孔定位。套管閉式燃料組件：套管閉式燃料組件主體包括管腳、棒束底柵板、主套管和閉式燃料棒。管腳設(shè)置有密封構(gòu)造防漏流，管腳還設(shè)置有固定構(gòu)造（如螺栓構(gòu)造）與堆芯底柵板固定，管腳上有多個(gè)冷卻劑入孔和控制漏流量的結(jié)構(gòu)，主套管下端與管腳連接，燃料棒位于主套管內(nèi)，燃料棒之上可增設(shè)上屏蔽體，燃料棒中段定位采用網(wǎng)格定位或繞絲定位，燃料棒底端與棒束底柵板固定，棒束底柵板固定在主套管下端或管腳上端，主套管頂端設(shè)置有吊裝操作頭和冷卻劑出口，主套管外側(cè)上部設(shè)置有墊塊維持組件之間的距離。開(kāi)口式燃料棒：開(kāi)口式燃料棒及其組件與傳統(tǒng)燃料棒及其組件的最明顯不同之處是上部設(shè)置有排氣構(gòu)造。開(kāi)口式燃料棒主體結(jié)構(gòu)為底端封閉和頂端開(kāi)口的棒狀包殼管構(gòu)造，頂端開(kāi)口處設(shè)置有排氣細(xì)管。開(kāi)口式燃料棒主體包括下端塞、包殼管、壓緊彈簧、上端塞、排氣細(xì)管、填充物或燃料內(nèi)膽。燃料棒兩端分別焊接有端塞，底端由下端塞密封，上端塞上設(shè)置開(kāi)口，開(kāi)口處焊接有排氣細(xì)管，裂變氣體由排氣細(xì)管排出。開(kāi)口式燃料棒無(wú)氣腔或有較短的上氣腔，填充物或燃料內(nèi)膽上設(shè)置壓緊彈簧；燃料棒或燃料內(nèi)膽內(nèi)的填充物設(shè)置相同，核素填充物分三個(gè)區(qū)，從下往上分別為下轉(zhuǎn)換區(qū)、燃料區(qū)和上轉(zhuǎn)換區(qū)，上下轉(zhuǎn)換區(qū)只初裝可轉(zhuǎn)換核素，燃料區(qū)初裝有易裂變核素。燃料棒填充物可增設(shè)一個(gè)或兩個(gè)屏蔽區(qū)，屏蔽區(qū)設(shè)置中子吸收體屏蔽剩余中子，增加堆芯軸向屏蔽功能。設(shè)置一個(gè)屏蔽區(qū)：在填充物最上部設(shè)置一個(gè)上屏蔽區(qū)；設(shè)置兩個(gè)屏蔽區(qū)：在填充物的最下部設(shè)置下屏蔽區(qū)和上部設(shè)置上屏蔽區(qū)。燃料棒填充物可增設(shè)吸附區(qū)，吸附區(qū)填充蜂窩狀固態(tài)吸附劑吸附裂變揮發(fā)物，吸附區(qū)位于上轉(zhuǎn)換區(qū)與上屏蔽區(qū)之間或者位于填充物最上端，吸附區(qū)與上屏蔽區(qū)可以交換位置。燃料棒填充物從下往上可有六種分區(qū)組合：下轉(zhuǎn)換區(qū)-燃料區(qū)-上轉(zhuǎn)換區(qū)；下轉(zhuǎn)換區(qū)-燃料區(qū)-上轉(zhuǎn)換區(qū)-吸附區(qū)；下轉(zhuǎn)換區(qū)-燃料區(qū)-上轉(zhuǎn)換區(qū)-上屏蔽區(qū)；下轉(zhuǎn)換區(qū)-燃料區(qū)-上轉(zhuǎn)換區(qū)-吸附區(qū)-上屏蔽區(qū)；下屏蔽區(qū)-下轉(zhuǎn)換區(qū)-燃料區(qū)-上轉(zhuǎn)換區(qū)-上屏蔽區(qū)；下屏蔽區(qū)-下轉(zhuǎn)換區(qū)-燃料區(qū)-上轉(zhuǎn)換區(qū)-吸附區(qū)-上屏蔽區(qū)。棒束開(kāi)口式燃料組件：棒束開(kāi)口式燃料組件主體包括下管座、棒束底柵板、骨架管、定位格架、開(kāi)口式燃料棒、上管座和排氣構(gòu)件。骨架管、定位格架和上下管座共同構(gòu)成燃料組件的骨架，多個(gè)定位格架固定在骨架管束上，骨架管兩端與上下管座固定。骨架管分兩型，第一型是貫通空管，可用作導(dǎo)向管（如核測(cè)用導(dǎo)向管）；第二型是實(shí)管，實(shí)管兩端焊接有端塞，通過(guò)端塞與上下管座固定，實(shí)管內(nèi)設(shè)置有可轉(zhuǎn)換燃料、壓緊彈簧和較短的氣腔，實(shí)管相當(dāng)于轉(zhuǎn)換燃料棒。燃料棒從定位格架中穿過(guò)并被約束定位，燃料棒下端固定在棒束底柵板上，棒束底柵板固定在下管座上端或者固定在骨架管上。套管開(kāi)口式燃料組件：套管開(kāi)口式燃料組件主體包括管腳、棒束底柵板、主套管、開(kāi)口式燃料棒和排氣構(gòu)件。管腳設(shè)置有密封構(gòu)造防漏流，管腳還設(shè)置有固定構(gòu)造（如螺栓構(gòu)造）與堆芯底柵板固定，管腳上有多個(gè)冷卻劑入孔和控制漏流量的結(jié)構(gòu)。燃料棒中段定位采用網(wǎng)格定位或繞絲定位，燃料棒底端與棒束底柵板固定，棒束底柵板固定在主套管下端或管腳上端。主套管外側(cè)上部可設(shè)置墊塊維持組件之間的距離。開(kāi)口式燃料棒組件可設(shè)置棒束頂柵板。棒束頂柵板固定在燃料組件主體的上端，即上管座內(nèi)或主套管上端，棒束頂柵板上設(shè)置有定位孔和冷卻劑孔，排氣細(xì)管穿過(guò)棒束頂柵板上的定位孔使燃料棒被定位，燃料棒上端塞和棒束頂柵板間設(shè)置防振彈簧，防振彈簧套在排氣細(xì)管基部。需要頂端定位的排氣細(xì)管基部可適當(dāng)加粗加厚，增強(qiáng)抗外力的強(qiáng)度。排氣構(gòu)件：開(kāi)口式燃料棒組件的上部設(shè)置排氣構(gòu)件，排氣構(gòu)件下端與燃料組件主體連接。排氣構(gòu)件主體包括約束部和排氣主管。排氣構(gòu)件下部為約束部，約束部為套管形或喇叭形或爪形；套管形約束部上端可設(shè)置約束部承接板，約束部承接板設(shè)置有冷卻劑出孔和銜接其他部件的固定構(gòu)造；排氣構(gòu)件上部是排氣主管。排氣主管頂端設(shè)置泄壓閥或者不設(shè)置泄壓閥；設(shè)置泄壓閥的排氣構(gòu)件為有閥排氣構(gòu)件，不設(shè)置泄壓閥的排氣構(gòu)件為無(wú)閥排氣構(gòu)件。排氣構(gòu)件外側(cè)可設(shè)置吊裝操作頭。無(wú)閥排氣構(gòu)件：無(wú)閥排氣構(gòu)件主體包括約束部、排氣細(xì)管集束和排氣主管，排氣細(xì)管經(jīng)簡(jiǎn)單約束成緊密的排氣細(xì)管集束后直接套入排氣主管，排氣細(xì)管在排氣主管內(nèi)可以伸縮。有閥排氣構(gòu)件：有閥排氣構(gòu)件主體包括約束部、密封套管、排氣細(xì)管集束、密封頭、排氣主管和泄壓閥。泄壓閥設(shè)置在排氣主管頂端，有閥排氣構(gòu)件內(nèi)排氣細(xì)管在約束部先經(jīng)旋曲約束后，其上端部分再約束成緊密的排氣細(xì)管集束，即排氣細(xì)管在約束部區(qū)段內(nèi)為松散的旋曲狀態(tài)，被扭曲的排氣細(xì)管有類似彈簧的功能，有一定屈伸功能緩沖燃料棒變形應(yīng)力，并滿足燃料棒輻照伸長(zhǎng)的需求。密封套管下端與約束部上端固定，密封套管內(nèi)套入排氣細(xì)管集束，兩者在頂端整體密封（如釬焊密封）后構(gòu)成可排氣的密封頭，排氣主管再與密封套管密封固定，使裂變氣體只能通過(guò)排氣主管和泄壓閥排出。釬焊料一般難于滿足耐高溫和抗腐蝕的高需求，釬焊密封的密封頭需要與主冷卻劑隔離，適當(dāng)加長(zhǎng)密封套管，灌注主冷卻劑時(shí)密封套管內(nèi)會(huì)留存潴留氣體，這部分不能排出的潴留氣體成為密封頭與主冷卻劑的隔離層。排氣主管上設(shè)置有注氣孔或注氣管，燃料組件制造完成后進(jìn)行抽真空和注氣處理并封閉注氣孔或注氣管。密封頭采用釬焊密封，其工藝流程為：燃料棒制作完成后抽真空并封閉排氣細(xì)管末端（如感應(yīng)加熱后機(jī)械壓封），封閉排氣細(xì)管前可根據(jù)需要灌注檢測(cè)氣體，排氣細(xì)管長(zhǎng)度以頂端略長(zhǎng)于密封套管頂端為宜→完成燃料棒氣密性和探傷檢查→完成燃料棒組件的主體組裝→對(duì)排氣細(xì)管進(jìn)行退火并旋曲約束其下部→再約束排氣細(xì)管上部形成緊密的排氣細(xì)管集束→焊接約束部與密封套管連接處→連接約束部與燃料組件主體并使排氣細(xì)管集束套進(jìn)密封套管→用金屬絲塞緊排氣細(xì)管之間的縫隙→密封處進(jìn)行表面處理→加熱焊料池至焊料熔化（焊料熔點(diǎn)高于主冷卻劑最高運(yùn)行溫度）→倒立燃料棒組件，將密封處插入焊料池內(nèi)合適深度，待焊液充分浸入后取出冷卻凝固成密封頭→整理打磨拋光密封套管→切割掉密封頭的最末端，整理打磨排氣細(xì)管端口，確保每根排氣細(xì)管暢通。泄壓閥：有閥排氣構(gòu)件頂端設(shè)置泄壓閥，泄壓閥為彈簧型泄壓閥或易熔重金屬泄壓閥或雙泄壓閥。有閥排氣構(gòu)件的排氣主管內(nèi)可設(shè)置排氣吸附區(qū)，排氣吸附區(qū)包括吸附體定位器、吸附體和吸附體壓緊彈簧。吸附體為布有篩孔的棒狀盒體，其內(nèi)填充吸附劑。吸附體定位器為定位彈簧或彈性卡具，防止吸附體位移。吸附體壓緊彈簧壓緊吸附體，防氣流沖擊和位移。彈簧型泄壓閥：彈簧型泄壓閥為圓柱狀，其主體包括閥殼體、下閥體、上閥體、彈簧、彈簧定位頭和壓緊螺絲。閥殼體為圓筒狀，下閥體側(cè)面與閥殼體固定并密封；下閥體與上閥體為凸凹面對(duì)應(yīng)的閥門結(jié)構(gòu)，凸凹面緊貼可實(shí)現(xiàn)密封，凸凹面分開(kāi)可實(shí)現(xiàn)排氣泄壓；下凸上凹的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)有利于氣體沖刷掉凝結(jié)物，閥體不易結(jié)垢；下閥體正中設(shè)置通氣孔，上閥體側(cè)邊設(shè)置通氣孔；上閥體上端與彈簧連接，彈簧上端連接有彈簧定位頭，壓緊螺絲向下壓緊彈簧定位頭，壓緊螺絲與閥殼體上端以螺紋固定，彈簧定位頭和壓緊螺絲設(shè)置通氣孔供氣體排出。易熔重金屬型泄壓閥：易熔重金屬型泄壓閥的閥門功能由液態(tài)重金屬替代，易熔重金屬型泄壓閥包括環(huán)形凹槽、帽蓋、易熔重金屬和防脫堵頭。帽蓋即為上閥體，為盲管形，環(huán)形凹槽為下閥體，帽蓋與環(huán)形凹槽形成有間隙的鑲嵌構(gòu)造，環(huán)形凹槽的間隙內(nèi)填充易熔重金屬，易熔重金屬為密封劑，防脫堵頭防止帽蓋被內(nèi)部高壓氣流沖脫，如防脫螺絲。易熔重金屬型泄壓閥的工作溫度在易熔重金屬的熔點(diǎn)之上，低于工作溫度時(shí)凝固的重金屬相當(dāng)于焊料起固定和密封作用；在泄壓時(shí)壓差力推動(dòng)氣體穿過(guò)重金屬液體構(gòu)成的U型通道，壓力差由重金屬液體的比重和高度決定。環(huán)形凹槽可為單體構(gòu)件或復(fù)體構(gòu)件，單體構(gòu)件的環(huán)形凹槽即下閥體為環(huán)形凹槽狀整體；復(fù)體構(gòu)件的環(huán)形凹槽由閥殼體、下閥體和中心氣管焊接密封后構(gòu)成。雙泄壓閥：雙泄壓閥是開(kāi)口式燃料組件頂端串聯(lián)兩個(gè)泄壓閥，下方泄壓閥為易熔重金屬型泄壓閥，上方為彈簧型泄壓閥，其下閥體可作為易熔重金屬型泄壓閥的防脫堵頭。雙泄壓閥的優(yōu)點(diǎn)是密封效果好，低溫時(shí)凝固的重金屬能徹底密封，高溫時(shí)雙泄壓閥起雙保險(xiǎn)作用，重金屬液體還可以吸收裂變氣體中的揮發(fā)物，防止閥體結(jié)垢，增加彈簧型泄壓閥的可靠性。燃料組件和燃料棒的固定與定位：快堆型耦合核反應(yīng)堆主冷卻劑主要采用重金屬，堆芯的浮力很大，燃料棒和燃料組件適合采用在底部固定和在頂部定位。底部固定有利于抗主冷卻劑浮力和上沖力，燃料組件的受力向上可降低燃料棒及組件的彎曲變形。頂部定位限定徑向位置，燃料棒和燃料組件仍然可以垂直位移，以滿足材料輻照伸長(zhǎng)的需求。燃料組件固定與定位方式：可以采用堆芯底柵板固定，燃料組件的下管座或管腳與堆芯底柵板固定，如螺栓固定；燃料組件頂部可采用堆芯頂柵板定位，閉式燃料棒組件以上端的定位銷與堆芯頂柵板進(jìn)行定位。開(kāi)口式燃料棒組件以排氣主管上端穿過(guò)堆芯頂柵板的定位孔進(jìn)行定位，排氣主管與堆芯頂柵板之間設(shè)置或不設(shè)置防振彈簧。設(shè)置防振彈簧：排氣主管上設(shè)置定簧凸圈，防振彈簧套在排氣主管上，防振彈簧下端抵在定簧凸圈上，防振彈簧上端頂住堆芯頂柵板，防振彈簧可防止燃料組件振動(dòng)，也能滿足組件輻照伸長(zhǎng)。燃料棒固定方式：燃料組件下部設(shè)置有棒束底柵板，燃料棒固定在棒束底柵板上，固定方式可為螺紋固定或焊接固定或鑲嵌式固定。螺紋固定：燃料棒下端塞端部與棒束底柵板設(shè)置用于定位的凸臺(tái)、凹槽和用于固定的螺孔，先鑲嵌凸臺(tái)和凹槽定位（可防止燃料棒旋轉(zhuǎn)松動(dòng)）再用螺釘進(jìn)行螺紋固定；另外一種構(gòu)造是燃料棒下端塞端部與棒束底柵板相互設(shè)置對(duì)應(yīng)的螺絲和螺孔進(jìn)行螺紋固定。焊接固定：燃料棒下端塞端部設(shè)置槽口，棒束底柵板的條形柵板插入下端塞的槽口再焊接固定。鑲嵌式固定：燃料棒下端塞端部設(shè)置鍵槽，棒束底柵板上設(shè)置相對(duì)應(yīng)的棒束導(dǎo)軌，棒束導(dǎo)軌滑進(jìn)鍵槽進(jìn)行鑲嵌式固定。燃料化學(xué)成分與物理形態(tài)：快堆型耦合核反應(yīng)堆可以采用傳統(tǒng)的氧化物陶瓷燃料也可以采用先進(jìn)陶瓷燃料，如氮化物或碳化物或硅化物燃料；可以采用芯塊燃料，也可采用顆粒燃料。燃料內(nèi)膽更適宜直接填充顆粒燃料，可以解決先進(jìn)陶瓷燃料不易燒結(jié)成型的難題，燃料內(nèi)膽可約束顆粒燃料自燒結(jié)成型。燃料顆粒與內(nèi)膽管接觸緊密，內(nèi)膽管承受最先的膨脹應(yīng)力，當(dāng)燃料逐漸膨脹到最大直徑后，燃料內(nèi)膽與包殼管被壓緊在一起，傳熱效率增加，整體傳熱效率優(yōu)于芯塊燃料，有利降低燃料棒溫度。最初的傳熱可依靠氣體或液體傳熱介質(zhì)，如氦氣或鈉。燃料內(nèi)膽將燃料與包殼管隔離，減輕了包殼管所受應(yīng)力和腐蝕，包殼管不易破裂，有利延長(zhǎng)燃料棒壽命。燃料內(nèi)膽使燃料棒包殼管內(nèi)壁受到隔離保護(hù)，根據(jù)內(nèi)膽管和包殼管的功能和所處環(huán)境不同，兩者可以采用不同的材質(zhì)，朝不同的方向優(yōu)化。開(kāi)口式燃料棒比閉式燃料棒更適宜采用先進(jìn)核燃料，開(kāi)口式燃料棒可以采用高熱導(dǎo)率的氮化物或碳化物或硅化物燃料可以降低燃料芯塊溫度，還可避免某些裂變產(chǎn)物對(duì)包殼管的腐蝕，如氧化銫；開(kāi)口式燃料棒自行排氣可以解決氮化物燃料產(chǎn)氣量過(guò)高的難題。更重要的是氮化物或碳化物或硅化物燃料是解決釷基乏燃料后處理難題的途徑，因?yàn)闊Y(jié)的釷基氧化物極難溶解，溶解時(shí)必須在強(qiáng)酸溶液中添加氫氟酸，會(huì)造成設(shè)施的嚴(yán)重腐蝕。慢化液回路及核控系統(tǒng)慢化液回路及核控系統(tǒng)的內(nèi)容包括：慢化液回路；慢化池液位核控系統(tǒng)；阻隔屏核控系統(tǒng)。慢化池填充液態(tài)慢化劑，慢化池設(shè)置有慢化液回路，慢化液由慢化液冷卻器冷卻；反應(yīng)堆設(shè)置核控系統(tǒng)調(diào)控堆芯功率和執(zhí)行停堆操作，核控系統(tǒng)為慢化池液位核控系統(tǒng)或阻隔屏核控系統(tǒng)或慢化池位移核控系統(tǒng)或控制棒核控系統(tǒng)；慢化池液位核控系統(tǒng)設(shè)置在特定的慢化液回路中，其慢化液回路為單向慢化液回路，慢化液始終從慢化池頂部輸入；慢化池液位核控系統(tǒng)通過(guò)調(diào)控慢化池內(nèi)慢化劑的液位高度來(lái)改變中子交換和中子能譜，從而達(dá)到調(diào)控堆芯反應(yīng)性的目的，并在緊急情況下自動(dòng)執(zhí)行非能動(dòng)停堆；單向慢化液回路中慢化液沒(méi)有充滿慢化池，反應(yīng)堆移動(dòng)可引起慢化液波動(dòng)，慢化池液位核控系統(tǒng)不適應(yīng)于移動(dòng)型反應(yīng)堆；阻隔屏核控系統(tǒng)包括特定的慢化液回路和阻隔屏機(jī)構(gòu)，其慢化液回路為變向慢化液回路，正常運(yùn)行時(shí)慢化液從慢化池底部輸入頂部輸出，慢化池內(nèi)充滿慢化液，不受反應(yīng)堆移動(dòng)影響；停堆期間慢化液變向?yàn)閺穆仨敳枯斎?，慢化池不積存慢化液；阻隔屏核控系統(tǒng)通過(guò)阻隔中子交換的方式調(diào)控堆芯反應(yīng)性，其沒(méi)有慢化液波動(dòng)，適宜于移動(dòng)型反應(yīng)堆，也可用于固定型反應(yīng)堆。慢化池位移核控系統(tǒng)是整體移動(dòng)慢化池，通過(guò)改變慢化池與裂變池的耦合結(jié)構(gòu)，使中子交換和耦合核反應(yīng)改變，從而調(diào)控堆芯反應(yīng)性；慢化池位移核控系統(tǒng)適合微型或小型核反應(yīng)堆，特別是空間核反應(yīng)堆。慢化池液位核控系統(tǒng)：慢化池液位核控系統(tǒng)采用單向慢化液回路。單向慢化液回路從慢化池頂部輸入慢化液，其主體包括慢化池、儲(chǔ)液池、慢化液、輸液泵、輸液管、噴液器、回流管和慢化液冷卻器。單向慢化液回路由輸液泵推動(dòng)，其循環(huán)路徑是：儲(chǔ)液池→輸液泵→噴液器→慢化池→回流管→慢化液冷卻器→儲(chǔ)液池。儲(chǔ)液池位置低于慢化池，慢化液依靠重力回流，儲(chǔ)液池與慢化池的落差越大回流勢(shì)能越大。輸液管上設(shè)置有輸液泵，輸液泵定量向慢化池供應(yīng)慢化液，輸液管一頭連接儲(chǔ)液池底部，另一頭連接慢化池上部的噴液器，噴液器主體為一個(gè)設(shè)置有噴嘴的容器或管件（如中空的柵格板狀容器或網(wǎng)狀管道或分枝狀管道），其功能是以噴淋或噴霧方式將慢化液分散到慢化池內(nèi)各個(gè)器件表面，慢化液從上向下流淌帶走器件上的熱量?；亓鞴転榇罂趶焦艿溃詽M足快速停堆的要求；慢化液冷卻器是慢化液的冷卻和控溫裝置，其設(shè)置在儲(chǔ)液池內(nèi)或者之外。慢化池內(nèi)須冷卻的部件表面可設(shè)置絲網(wǎng)，絲網(wǎng)減緩慢化液流淌速度，幫助慢化液在部件表面均勻分布，并防止慢化液飛濺。慢化池液位核控系統(tǒng)主體包括單向慢化液回路、氣體平衡管和液流控制機(jī)構(gòu)。氣體平衡管連通慢化池頂部和儲(chǔ)液池頂部，平衡兩池的氣壓。液流控制機(jī)構(gòu)包括液流控制器、停堆閥、監(jiān)測(cè)裝置及控制線路；液流控制器為單個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥或由多個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成，其功能是精確調(diào)節(jié)慢化池液位；停堆閥為常閉狀態(tài)，停堆期間開(kāi)啟，停堆閥可為一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的大口徑常閉電動(dòng)閥門；監(jiān)測(cè)裝置包括慢化劑液位監(jiān)測(cè)裝置和溫度傳感器。慢化池液位核控系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，輸液泵將慢化液泵入慢化池，噴液器分散慢化液到各器件表面向下流淌并積存于慢化池內(nèi)，慢化液靠重力通過(guò)液流控制器以一定的流量經(jīng)回流管回流到儲(chǔ)液池，并由慢化液冷卻器冷卻和控溫。停堆時(shí)，啟動(dòng)停堆程序或切斷停堆閥的供電，常閉的停堆閥自動(dòng)開(kāi)啟，慢化池內(nèi)的慢化液通過(guò)大口徑的停堆閥快速回流進(jìn)儲(chǔ)液池，慢化池不積存慢化液，熱中子和熱中子裂變反應(yīng)基本消失，堆芯反應(yīng)性劇降，以此達(dá)到非能動(dòng)停堆目的；停堆期間慢化液回路繼續(xù)執(zhí)行冷卻功能；慢化池液位核控系統(tǒng)的工作流程：（一）、反應(yīng)堆功率調(diào)控：由液流控制器執(zhí)行，調(diào)節(jié)慢化池內(nèi)慢化劑液面高度→改變中子交換和中子能譜→調(diào)控堆芯功率。（二）、停堆操作：?jiǎn)?dòng)停堆程序或切斷停堆閥的電源→停堆閥自動(dòng)開(kāi)啟→慢化液經(jīng)大口徑停堆閥快速回流入儲(chǔ)液箱→慢化池缺失慢化液而失去中子慢化功能→熱中子裂變反應(yīng)被終止→堆芯不能維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而停堆。（三）、停堆冷卻：停堆閥處于斷電開(kāi)啟狀態(tài)→輸液泵繼續(xù)運(yùn)行→慢化液回路繼續(xù)循環(huán)→噴液器向慢化池內(nèi)各部件噴灑慢化劑并進(jìn)行冷卻→慢化液經(jīng)停堆閥快速回流入儲(chǔ)液箱，慢化液不能積存于慢化池內(nèi)。（四）、慢化池液位核控系統(tǒng)的恢復(fù)：關(guān)閉停堆操作或恢復(fù)停堆閥的供電→停堆閥處于關(guān)閉狀態(tài)→慢化液經(jīng)液流控制器回流到儲(chǔ)液池→調(diào)節(jié)液流控制器使慢化池液位保持在適宜高度。阻隔屏核控系統(tǒng)：阻隔屏核控系統(tǒng)采用變向慢化液回路。變向慢化液回路主體包括慢化池、儲(chǔ)液池、慢化液、輸液管、輸液泵、上輸液管、上輸液閥、下輸液管、下輸液閥、噴液器、上回流管、下回流管、下回流閥和慢化液冷卻器。變向慢化液回路的慢化液由輸液泵輸運(yùn)，正常運(yùn)行期由輸液泵提供輸運(yùn)慢化液的全部動(dòng)力；停堆期增加重力回流，儲(chǔ)液池與慢化池的落差越大回流勢(shì)能越大。輸液管下端連通儲(chǔ)液箱底部，輸液管上設(shè)置有輸液泵，輸液泵之上分出上輸液管和下輸液管。上輸液管接通噴液器，噴液器主體為一個(gè)設(shè)置有噴嘴的容器或管件（如中空的柵格板狀容器或網(wǎng)狀管道或分枝狀管道），慢化液通過(guò)噴液器將慢化液分散到慢化池內(nèi)各個(gè)器件表面，慢化液從上向下流淌帶走器件上的熱量。下輸液管接通慢化池底部；下回流管為大口徑管道，以滿足快速停堆的要求。下輸液閥為常開(kāi)狀態(tài)，停堆期間關(guān)閉，下輸液閥可為常開(kāi)電動(dòng)閥門。上輸液閥和下回流閥為常閉狀態(tài)，停堆期間開(kāi)啟，上輸液閥和下回流閥可為常閉電動(dòng)閥門。正常運(yùn)行時(shí)的循環(huán)路徑是：儲(chǔ)液池→輸液管→輸液泵→下輸液閥→下輸液管→慢化池→上回流管→慢化液冷卻器→儲(chǔ)液池。停堆期間的循環(huán)路徑是：儲(chǔ)液池→輸液管→輸液泵→上輸液閥→上輸液管→噴液器→慢化池→下回流閥→下回流管→慢化液冷卻器→儲(chǔ)液池。停堆期間的上回流管功能轉(zhuǎn)化為氣體平衡，平衡慢化池和儲(chǔ)液池內(nèi)的氣壓。慢化池內(nèi)需冷卻的部件表面可設(shè)置絲網(wǎng)，絲網(wǎng)減緩慢化液流淌速度，幫助慢化液在部件表面均勻分布，并防止慢化液飛濺。阻隔屏核控系統(tǒng)主體包括變向慢化液回路和阻隔屏機(jī)構(gòu)；阻隔屏機(jī)構(gòu)主體包括阻隔屏驅(qū)動(dòng)器、傳動(dòng)帶、上導(dǎo)桿、密封滑套、密封環(huán)、阻隔屏、下導(dǎo)桿和下導(dǎo)向管。阻隔屏設(shè)置在靠近裂變池的慢化池一側(cè)，阻隔屏為下部分叉的筒形或弧形板體，分叉口設(shè)置下導(dǎo)桿，阻隔屏上部設(shè)置上導(dǎo)桿。密封滑套設(shè)置在慢化池頂蓋上或者慢化池上承板上，密封滑套內(nèi)設(shè)置密封環(huán)和滑動(dòng)構(gòu)造，上導(dǎo)桿可在密封滑套內(nèi)滑動(dòng)；下導(dǎo)桿滑行并定位于下導(dǎo)向管內(nèi)，下導(dǎo)向管設(shè)置有漏液孔。阻隔屏具有阻隔熱中子或全部中子的功能，阻隔屏驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)阻隔屏上下運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)阻隔屏改變主容器內(nèi)中子分布和中子交換，以此改變堆芯反應(yīng)性和調(diào)控堆芯功率。停堆操作由變向慢化液回路執(zhí)行，啟動(dòng)停堆程序或切斷閥門的供電，常開(kāi)的下輸液閥關(guān)閉，常閉的上輸液閥和下回流閥自動(dòng)開(kāi)啟，慢化液通過(guò)下回流管快速流入儲(chǔ)液池，儲(chǔ)液池的氣體通過(guò)上回流管進(jìn)入慢化池平衡兩池氣壓，慢化池不能積存慢化液，熱中子和熱中子裂變反應(yīng)消失，堆芯反應(yīng)性劇降，以此達(dá)到非能動(dòng)停堆目的；正常運(yùn)行時(shí)慢化液從下往上循環(huán)，慢化池內(nèi)充滿慢化液，冷卻功能高效；停堆期間慢化液回路變向?yàn)閺纳贤卵h(huán)，慢化液在各器件表面流淌能繼續(xù)執(zhí)行冷卻功能。增殖燃料系統(tǒng)增殖燃料系統(tǒng)的內(nèi)容包括：增殖棒系統(tǒng)；增殖燃料的分離提純。慢化池中設(shè)置增殖燃料系統(tǒng)，增殖燃料系統(tǒng)由慢化液冷卻。增殖燃料系統(tǒng)為浸泡式增殖燃料系統(tǒng)或隔離式增殖燃料系統(tǒng)。浸泡式增殖燃料系統(tǒng)的增殖燃料原料（可轉(zhuǎn)換核素）浸泡在慢化液中，慢化液行使溶劑功能溶解增殖燃料中的部分核素，通過(guò)慢化液回路帶出反應(yīng)堆，并在反應(yīng)堆外被在線分離提取。浸泡式增殖燃料系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，還增加了慢化液的功能負(fù)載，慢化液成分復(fù)雜腐蝕性強(qiáng)，對(duì)慢化池結(jié)構(gòu)材料要求高，會(huì)導(dǎo)致慢化液回路結(jié)垢，對(duì)慢化液回路產(chǎn)生負(fù)面影響，運(yùn)行難度較大。隔離式增殖燃料系統(tǒng)為增殖棒系統(tǒng)，增殖燃料填裝在增殖棒內(nèi)，增殖燃料與慢化劑隔離；隔離式的增殖棒系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單效率高，慢化液純度高、功能單一、穩(wěn)定性高。增殖棒系統(tǒng)：增殖棒系統(tǒng)主體包括慢化液回路、增殖棒、增殖棒套管、套管格架、換棒機(jī)構(gòu)和附屬裝置。增殖棒為兩端密封的棒狀包殼管構(gòu)造，其內(nèi)填裝增殖燃料原料（可轉(zhuǎn)換核素）。增殖棒套管為指套管，是增殖棒與慢化池之間的隔離套管，固定在慢化池頂蓋或慢化池上承板或慢化池底板上，其開(kāi)口端在慢化池之外，增殖棒套管與固定面接合處為密封構(gòu)造。增殖棒套管隔離增殖棒和慢化液，便于增殖棒的在線更換，其長(zhǎng)短和截面形狀與增殖棒相互適應(yīng)。套管格架加固增殖棒套管防止變形。增殖棒和增殖棒套管的管材部分選用對(duì)中子透明度高的材料，如鋁基或鋯基金屬材料。換棒機(jī)構(gòu)是增殖棒的在線更換設(shè)施，換棒機(jī)構(gòu)可設(shè)置在慢化池上方或者下方，在慢化池上方有阻擋物（如管道等）的換棒障礙區(qū)域，選擇下方換棒方式或者設(shè)置替代物取代增殖棒；替代物無(wú)需在線更換，只須在慢化池開(kāi)蓋時(shí)更換，替代物可為二次中子源組件或反射棒或反應(yīng)棒，二次中子源組件用于反應(yīng)堆下次啟動(dòng)或新堆啟動(dòng)，反應(yīng)棒用于制造人造元素。增殖棒系統(tǒng)的換棒機(jī)構(gòu)可設(shè)置對(duì)增殖棒的定位功能和自動(dòng)換棒功能。附屬裝置包括溫度檢測(cè)裝置，溫度傳感器內(nèi)置于增殖棒內(nèi)，當(dāng)增殖棒內(nèi)溫度高過(guò)正常值時(shí)，表明增殖棒內(nèi)有裂變反應(yīng)發(fā)生，U-233的含量已達(dá)到可提取的范圍，此棒必須更換；為了增加增殖棒和增殖棒套管的散熱效果，可以在增殖棒套管內(nèi)或者增殖棒內(nèi)填充導(dǎo)熱液。在慢化池上方通過(guò)的主冷卻劑輸出管以及其他管道對(duì)在線更換增殖棒有影響，其設(shè)置方法是：（一）、降低慢化池整體高度，主冷卻劑輸出管直接從慢化池頂蓋上方通過(guò)。（二）、只降低主冷卻劑輸出管經(jīng)過(guò)的慢化池局部區(qū)域的高度，此區(qū)域形成封閉的“U”形區(qū)，主冷卻劑輸出管位于“U”形區(qū)內(nèi)，慢化池頂蓋被“U”形區(qū)隔斷不連續(xù)。（三）、為減少主冷卻劑輸出管對(duì)在線更換增殖棒的影響，可將相關(guān)的主冷卻劑輸出管區(qū)段設(shè)計(jì)為側(cè)扁形出口及側(cè)扁形管道，減少遮擋面積。增殖棒包括底端塞或底板、包殼管、填充物、溫度傳感器和頂端部。下端由底端塞或底板密封，上端由頂端部密封，頂端部上設(shè)置操作頭供換棒機(jī)構(gòu)抓取。初始填充物（增殖燃料原料）為釷化合物，溫度傳感器置于填充物中。增殖棒為重復(fù)性使用構(gòu)件或一次性構(gòu)件，重復(fù)性增殖棒可以多次使用，底端塞和頂端部可以從包殼管上分離，包殼管與底端塞和頂端部以螺紋連接并密封。增殖燃料的分離提純：增殖燃料的分離提純采用一種難溶化合物分離流程：利用某類釷化合物比鈾化合物惰性的特性進(jìn)行分離，增殖燃料原料為難溶釷化合物，這種難溶釷化合物轉(zhuǎn)化的鈾化合物是可溶的。所述的難溶化合物是針對(duì)某種特定的溶劑而言，因此難溶釷化合物有多種；溶劑可以是水或酸液或堿液或有機(jī)溶劑，難溶釷化合物為結(jié)晶體二氧化釷或氫氧化釷或釷鹽或釷酸鹽或有機(jī)釷化合物。難溶釷化合物分離流程：增殖棒內(nèi)難溶釷化合物接受中子輻射→在線提取出的增殖棒放置儲(chǔ)藏室(9-11個(gè)月)待Pa-233充分衰變?yōu)閁-233→從增殖棒中取出增殖燃料并進(jìn)行粉碎→從增殖棒中取出增殖燃料并進(jìn)行粉碎→粉碎后的增殖燃料投入溶解池，充分?jǐn)嚢韬蟪吻濉蛛x溶液和沉淀；沉淀物經(jīng)干燥后得到Th-232化合物；分離出的溶液進(jìn)行溶質(zhì)和溶劑分離，溶質(zhì)分離物經(jīng)干燥得到U-233化合物。增殖燃料的分離提純采用一種可溶化合物分離流程：增殖燃料原料為可溶釷化合物，這種可溶釷化合物轉(zhuǎn)化的鈾化合物也是可溶的。所述的可溶化合物是針對(duì)某種特定的溶劑而言，因此可溶釷化合物有多種；溶劑可以是水或酸液或堿液或有機(jī)溶劑，可溶釷化合物為非結(jié)晶二氧化釷或氫氧化釷或釷鹽或釷酸鹽或有機(jī)釷化合物?？扇茆Q化合物分離流程：增殖棒內(nèi)難溶釷化合物接受中子輻射→在線提取出的增殖棒放置儲(chǔ)藏室(9-11個(gè)月)待Pa-233充分衰變?yōu)閁-233→從增殖棒中取出增殖燃料并進(jìn)行粉碎→粉碎后的增殖燃料投入溶解池，攪拌溶解→增殖燃料溶液→從溶液中萃取U-233；從萃取液中分離溶質(zhì)再干燥得到U-233化合物；從萃取后的剩液中分離溶質(zhì)再干燥得到Th-232化合物。其他設(shè)施其他設(shè)施的內(nèi)容包括：主冷卻劑輔助加熱保溫裝置；主冷卻劑氧控系統(tǒng)；裂變池氣室及裂變氣體凈化系統(tǒng)；余熱排出系統(tǒng)；中子源機(jī)構(gòu)和核測(cè)裝置。主冷卻劑輔助加熱保溫裝置：主冷卻劑為液態(tài)重金屬，特別是鉛或鉛鉍共晶；主回路即主冷卻劑回路，主回路可設(shè)置主冷卻劑輔助加熱保溫裝置，主冷卻劑輔助加熱保溫裝置設(shè)置在裂變池底部和循環(huán)管道上其功能是熔化凝固的主冷卻劑和預(yù)防主冷卻劑凝固。主冷卻劑氧控系統(tǒng)：液態(tài)重金屬對(duì)金屬材料有一定的溶解腐蝕性，最有效的防腐蝕方法是以氧控技術(shù)保持金屬表面氧化膜的完整性，現(xiàn)有資料顯示，在嚴(yán)格控制鉛鉍液體中含氧量的條件下，某些不銹鋼表面的保護(hù)性氧化膜能長(zhǎng)時(shí)間完好無(wú)損。主回路設(shè)置氧控系統(tǒng)，可降低主冷卻劑對(duì)材料的腐蝕，氧控系統(tǒng)為氣相氧控系統(tǒng)或固相氧控系統(tǒng)。氧控系統(tǒng)的測(cè)氧探頭可選用氧化鋯氧傳感器。氣相氧控系統(tǒng)：氣相氧控系統(tǒng)主體包括氧控氣體回路、氣體擴(kuò)散裝置、氣泵和檢控裝置。氧控氣體回路包括氣體調(diào)配室和循環(huán)氣道，氣體調(diào)配室將氧控氣體成分調(diào)配到合適的比例；氣體擴(kuò)散裝置為主冷卻劑流經(jīng)的管道或容器，可含有攪拌裝置，氣體擴(kuò)散裝置可由主循環(huán)泵或主循環(huán)管或裂變池氣室替代；氣泵將氧控氣體鼓入氣體擴(kuò)散裝置，氧控氣體均勻分散到主冷卻劑內(nèi)，少量溶解后的剩余氣體再回到氣體調(diào)配室重新調(diào)配。檢控裝置檢測(cè)主回路含氧量和氧控氣體回路中的氣體成分比例，并指令氣體調(diào)配室調(diào)控各氣體成分。氣相氧控系統(tǒng)可采用三元?dú)怏w組合，三元?dú)怏w包括氧化性氣體、還原性氣體和載體氣體；氧化性氣體可選用水蒸氣或氧氣或二氧化碳，水蒸氣最易調(diào)控；還原氣體可選用氫氣或一氧化碳，以氫氣最合適，氫氣可以還原過(guò)量的重金屬氧化物有利清除固態(tài)雜質(zhì)；載體氣體可選用氬氣，氬氣性價(jià)比最高；三元?dú)怏w組合可以選用H2O/H2/Ar或O2/H2/Ar或CO2/CO/Ar；比較可行的是H2O/H2/Ar組合，含低濃度氫氣的H2/Ar通入可調(diào)溫度的水中獲取水蒸氣含量可調(diào)的H2O/H2/Ar。固相氧控系統(tǒng)：固相氧控系統(tǒng)主體包括質(zhì)量交換器和檢控裝置。質(zhì)量交換器為填裝有氧化物固體顆粒的容器型裝置，可設(shè)置在主回路的支路上，氧化物固體顆?？梢陨倭咳芙庠谥骼鋮s劑中，如氧化鉛PbO；主冷卻劑流經(jīng)質(zhì)量交換器在氧化物固體顆粒上進(jìn)行溶質(zhì)交換，即進(jìn)行固相反應(yīng)的氧化物溶解和溶質(zhì)沉積。檢控裝置包括溫控器和流量控制器，檢控裝置檢測(cè)和調(diào)節(jié)流經(jīng)氧化物固體顆粒的主冷卻劑的溫度或流速或支路開(kāi)通時(shí)間，通過(guò)控制氧化物溶解和析出過(guò)程來(lái)調(diào)控主冷卻劑中的含氧量。支路動(dòng)力可由主回路射流壓差提供。固相氧控系統(tǒng)可增添一個(gè)旁路設(shè)置氫化物溶解裝置協(xié)調(diào)主回路氧含量的調(diào)控，氫化物溶解裝置可設(shè)置在與質(zhì)量交換器相對(duì)的主回路的另一端。裂變池氣室和裂變氣體凈化系統(tǒng)：固定型反應(yīng)堆的裂變池頂部可設(shè)置裂變池氣室，裂變池中產(chǎn)生的氣體或開(kāi)口式燃料棒排出的裂變氣體可以排到裂變池氣室。采用開(kāi)口式燃料棒組件的裂變池可以設(shè)置雙層裂變池氣室，開(kāi)口式燃料棒組件的排氣主管穿過(guò)堆芯頂柵板，堆芯頂柵板將裂變池氣室分隔為裂變池上氣室和裂變池下氣室。反應(yīng)堆可設(shè)置裂變氣體凈化系統(tǒng)，裂變氣體凈化系統(tǒng)為氣體循環(huán)凈化系統(tǒng)，功能是冷卻部件和去除具有化學(xué)活性和核活化性的裂變氣體成分，如碘、氙、溴、銫。裂變氣體凈化系統(tǒng)為閉合氣體循環(huán)回路，裂變氣體凈化系統(tǒng)主體包括裂變池氣室、抽氣泵、氣體凈化冷卻室、廢氣罐、配氣罐、氣體調(diào)配室、送氣泵、流量控制閥和監(jiān)控裝置。裂變氣體在氣體凈化冷卻室被冷卻和凈化，多余的凈化氣體被壓入廢氣罐儲(chǔ)存，氣體調(diào)配室將根據(jù)需要調(diào)取配氣罐（如氧氣罐、氫氣罐、氬氣罐）中的氣體，使調(diào)配的氣體成分達(dá)到特殊要求，如含氧量。雙層裂變池氣室內(nèi)的氣體流向是：循環(huán)氣體先進(jìn)入裂變池下氣室，再通過(guò)兩氣室之間的間隙進(jìn)入裂變池上氣室，然后排出裂變池；從下往上流動(dòng)的循環(huán)氣體帶走裂變氣體并阻擋裂變氣體接觸主冷卻劑，防止有害氣體污染主冷卻劑。裂變氣體凈化系統(tǒng)的工作流程為：裂變池氣室→抽氣泵→氣體凈化冷卻室→氣體調(diào)配室→送氣泵→氣體流量控制閥→裂變池氣室。反應(yīng)堆余熱排出系統(tǒng)：反應(yīng)堆設(shè)置小循環(huán)泵余熱排出裝置和應(yīng)急非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)。在停堆后小循環(huán)泵余熱排出裝置取代主循環(huán)系統(tǒng)將堆內(nèi)余熱排出。應(yīng)急非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)：當(dāng)停堆期間小循環(huán)泵余熱排出裝置因故障不能工作，反應(yīng)堆立即啟用應(yīng)急非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)。應(yīng)急非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)的位置高于主容器，最初的運(yùn)行動(dòng)力為重力，隨后的動(dòng)力來(lái)自蒸汽。應(yīng)急非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)主體包括載熱液箱、冷卻水箱、真空室、流量控制閥、啟動(dòng)閥和管道。位置高度是：真空室最高，冷卻水箱次之，再其次為載熱液箱，裂變池最低。載熱液箱儲(chǔ)存純水或者水溶液，水溶液可含有中子吸收劑，如含硼水溶液。冷卻水箱儲(chǔ)存冷卻水，冷卻水量取決于設(shè)定的余熱排出量。真空室在最初時(shí)起吸除主容器和回路中的的氣體的功能，真空室連通一根吸氣管和一根排液管，吸氣管連接冷凝管的末端，排液管連接載熱液箱。流量控制閥為常閉狀態(tài)，通常設(shè)定為一個(gè)流量定值，也可以通過(guò)控制線路調(diào)節(jié)大小，流量控制閥可為常閉電動(dòng)閥門；其余閥門均為啟動(dòng)閥，正常運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，所有通道被切斷，應(yīng)急時(shí)啟動(dòng)閥處于開(kāi)啟狀態(tài)，啟動(dòng)閥可為常閉電動(dòng)閥門；啟動(dòng)閥全部開(kāi)啟后，反應(yīng)堆余熱以水蒸汽形式非能動(dòng)排出裂變池。整個(gè)系統(tǒng)有兩個(gè)回路：一個(gè)回路是氣體回路，另一個(gè)回路是水-汽回路；非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)的工作流程是：（一）、啟動(dòng)程序：反應(yīng)堆停堆→小循環(huán)泵余熱排出系統(tǒng)不能正常工作→啟動(dòng)應(yīng)急非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)。（二）、氣體回路工作流程：真空室一次性吸除主容器和管道內(nèi)的氣體，裂變池氣室→蒸汽管→冷凝管→真空室←排液管←載熱液箱。（三）、水-汽回路工作流程：載熱液箱→載熱液→流量控制閥→裂變池氣室→分散到主冷卻劑表面→水蒸汽→蒸汽管→冷凝管→冷凝水→載熱液箱。中子源機(jī)構(gòu)和核測(cè)裝置：中子源機(jī)構(gòu)和核測(cè)裝置可以設(shè)置在裂變池或者慢化池，以設(shè)置在裂變池底部或慢化池頂部為宜。裂變池條件嚴(yán)酷需設(shè)置能與主冷卻劑隔離的指套管，中子源機(jī)構(gòu)或核測(cè)裝置以插件插入指套管內(nèi)。慢化池條件溫和可采用密封構(gòu)造，中子源機(jī)構(gòu)或核測(cè)裝置可直接接觸慢化劑。裂變池底部可設(shè)置中子源機(jī)構(gòu)，中子源機(jī)構(gòu)主體包括中子源組件、中子源冷卻器、中子源套管、滑動(dòng)套管和中子源驅(qū)動(dòng)器。中子源套管為中子源組件與主冷卻劑的隔離套管，中子源套管和滑動(dòng)套管連通并在在同一中心線上，兩者固定在裂變池底板上，前者位于裂變池內(nèi)，后者位于裂變池外，除兩者之外中子源機(jī)構(gòu)的其余部分均可從裂變池上在線分離；中子源套管的橫截面形狀可以與堆芯燃料組件相適應(yīng)，如六邊形。中子源組件為柱狀密封構(gòu)造，其基部為光滑的滑動(dòng)部分，中子源組件內(nèi)部設(shè)置中子源和冷卻劑循環(huán)通道；中子源冷卻器冷卻中子源組件，中子源冷卻器為氣體或液體冷卻回路，冷卻劑可從中子源組件中心進(jìn)入再?gòu)闹苓吇亓?。中子源?qū)動(dòng)器的功能是驅(qū)動(dòng)中子源組件在滑動(dòng)套管內(nèi)滑動(dòng)，中子源組件的滑動(dòng)方式是上下運(yùn)動(dòng)，中子源驅(qū)動(dòng)器可以是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的簡(jiǎn)易的升降臺(tái)（如液壓式、螺桿式、齒條式）或復(fù)雜的電磁驅(qū)動(dòng)器。裂變池底部設(shè)置中子源機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化裂變池構(gòu)造，降低裂變池高度，降低反應(yīng)堆制造難度。慢化池頂部可設(shè)置慢化池中子源機(jī)構(gòu)，慢化池中子源機(jī)構(gòu)主體包括中子源組件、密封滑套、密封環(huán)和中子源驅(qū)動(dòng)器。密封滑套固定在慢化池頂蓋上，中子源組件外殼為光滑的圓柱形密封容器，其內(nèi)設(shè)置有中子源。中子源組件與密封滑套中形成可滑動(dòng)的密封構(gòu)造，中子源驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)中子源組件在密封滑套內(nèi)運(yùn)動(dòng)，中子源驅(qū)動(dòng)器為起吊裝置或電磁驅(qū)動(dòng)裝置。中子源組件由慢化劑直接冷卻，中子源組件內(nèi)可充填導(dǎo)熱液或?qū)釟怏w增強(qiáng)冷卻效果。中子源組件釋放的中子在慢化池慢化為熱中子，熱中子交換進(jìn)入裂變池引發(fā)堆芯裂變反應(yīng)。慢化池內(nèi)的裝置均由慢化液冷卻，慢化池內(nèi)的插件（如增殖棒）與隔離套管之間的間隙可填充導(dǎo)熱液提高冷卻效率。快堆型耦合核反應(yīng)堆類型快堆型耦合核反應(yīng)堆類型的內(nèi)容包括：雙慢化池耦合核反應(yīng)堆；單慢化池外置耦合核反應(yīng)堆；單慢化池內(nèi)置耦合核反應(yīng)堆；空間耦合核反應(yīng)堆。雙慢化池耦合核反應(yīng)堆：雙慢化池耦合核反應(yīng)堆為中型以上的固定型反應(yīng)堆，適用于電站、供熱和海水淡化。反應(yīng)堆主容器為雙慢化池耦合結(jié)構(gòu)，主容器為可拆分組合式構(gòu)造，有主容器外殼。反應(yīng)堆擁有內(nèi)外雙慢化池，內(nèi)慢化池位于反應(yīng)堆中心為桶狀池型構(gòu)造，外慢化池位于反應(yīng)堆外側(cè)為環(huán)狀池型構(gòu)造；裂變池位于兩慢化池中間為環(huán)狀池型構(gòu)造。裂變池內(nèi)外側(cè)壁均設(shè)置有大面積薄壁構(gòu)造的中子交換窗。裂變池頂蓋密封采用金屬密封劑進(jìn)行密封，金屬密封劑為易熔重金屬合金。裂變池設(shè)置有裂變池氣室，裂變池頂蓋采用高強(qiáng)度輕質(zhì)頂蓋。慢化池頂蓋采用密封硅膠進(jìn)行密封。主冷卻劑為鉛或鉛鉍合金，堆芯為燃料棒堆芯，燃料組件可為開(kāi)口式燃料棒組件或閉式燃料棒組件，開(kāi)口式燃料組件優(yōu)于閉式燃料棒組件，可以降低裂變池高度。慢化劑為重水，慢化池設(shè)置有慢化液回路。外慢化池專司燃料增殖，設(shè)置為增殖棒系統(tǒng)，可在線提取增殖燃料，生產(chǎn)U-233核燃料。內(nèi)慢化池專司核控，其設(shè)置為慢化池液位核控系統(tǒng)。停堆時(shí)內(nèi)外雙慢化池同時(shí)快速排出慢化液，反應(yīng)堆因慢化功能缺失不能維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而停堆。單慢化池外置耦合核反應(yīng)堆：?jiǎn)温赝庵民詈虾朔磻?yīng)堆為多樣性反應(yīng)堆類型，規(guī)模可以從小型到大型，可以為固定堆也可以為移動(dòng)堆。反應(yīng)堆主容器為可拆分組合式構(gòu)造，有主容器外殼。主容器為單慢化池外置耦合結(jié)構(gòu)，裂變池位于中心為桶狀池型構(gòu)造，慢化池位于裂變池外側(cè)呈環(huán)狀池型構(gòu)造。裂變池側(cè)壁設(shè)置有大面積薄壁構(gòu)造的中子交換窗。裂變池頂蓋采用金屬密封劑進(jìn)行密封，金屬密封劑為易熔重金屬合金。慢化池頂蓋采用硅膠進(jìn)行密封。主冷卻劑為鉛或鉛鉍合金，堆芯為燃料棒堆芯。慢化劑為重水，慢化池設(shè)置有慢化液回路，慢化池設(shè)置增殖棒系統(tǒng)，可在線提取增殖燃料，生產(chǎn)U-233核燃料。固定型單慢化池外置耦合核反應(yīng)堆的堆芯可采用開(kāi)口式燃料組件或閉式燃料組件，核控系統(tǒng)采用慢化池液位核控系統(tǒng)。移動(dòng)型單慢化池外置耦合核反應(yīng)堆的堆芯采用閉式燃料組件，核控系統(tǒng)采用阻隔屏核控系統(tǒng)。單慢化池內(nèi)置耦合核反應(yīng)堆：?jiǎn)温貎?nèi)置耦合核反應(yīng)堆為簡(jiǎn)化的小型或微型反應(yīng)堆，熱交換器與反應(yīng)堆合并為一體。反應(yīng)堆主容器為單慢化池內(nèi)置耦合結(jié)構(gòu)，慢化池位于反應(yīng)堆中心為桶狀池型構(gòu)造，慢化劑為重水或輕水；裂變池位于慢化池外側(cè)呈環(huán)狀池型構(gòu)造。裂變池內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有大面積薄壁結(jié)構(gòu)的中子交換窗。主冷卻劑為鉛或鉛鉍合金，固定堆裂變池可設(shè)置裂變池氣室；堆芯可采用閉式燃料棒組件或開(kāi)口式燃料棒組件（固定堆），堆芯外周可設(shè)置轉(zhuǎn)換燃料區(qū)，堆芯外側(cè)設(shè)置有屏蔽區(qū)。慢化池設(shè)置慢化池液位核控系統(tǒng)（固定堆）或阻隔屏核控系統(tǒng)（移動(dòng)堆）。中子源機(jī)構(gòu)設(shè)置在裂變池或慢化池內(nèi)。反應(yīng)堆外側(cè)設(shè)置熱交換池，熱交換池的內(nèi)側(cè)和裂變池外側(cè)共用一個(gè)傳熱壁，傳熱壁外側(cè)設(shè)置傳熱管，主冷卻劑在傳熱管和裂變池內(nèi)循環(huán)，傳熱管和傳熱壁上設(shè)置有散熱片，傳熱管和傳熱壁共同導(dǎo)出堆芯熱量。熱交換池相當(dāng)于一、二回路熱交換器，二回路冷卻劑為水。一回路設(shè)置排爆管和爆破閥，當(dāng)發(fā)生水泄漏進(jìn)入傳熱管并進(jìn)入集流室時(shí)，水汽化為蒸汽，比重很輕的蒸汽向上進(jìn)入排爆管，爆破閥受壓破膜排出水蒸氣，能防止水或蒸汽進(jìn)入堆芯。水泄漏進(jìn)入裂變池氣室時(shí)，裂變池頂蓋上設(shè)置的排爆管和爆破閥也能排出水蒸氣。裂變池內(nèi)可設(shè)置導(dǎo)流板。一回路設(shè)置或者不設(shè)置主循環(huán)泵。一回路設(shè)置主循環(huán)泵：主冷卻劑靠強(qiáng)制循環(huán)。一回路不設(shè)置主循環(huán)泵：主冷卻劑靠自循環(huán)。單慢化池內(nèi)置耦合核反應(yīng)堆的熱交換效率不高，適宜作為出水溫度要求不太高的核能裝置?？臻g耦合核反應(yīng)堆：反應(yīng)堆為無(wú)主容器外殼的微型或小型空間核動(dòng)力裝置，反應(yīng)堆徑向可不設(shè)置屏蔽構(gòu)造。主容器為單慢化池外置耦合結(jié)構(gòu)，裂變池位于中心為桶狀，慢化池位于外側(cè)為環(huán)形筒狀，慢化劑為石墨，填充在筒狀慢化池中；反應(yīng)堆采用慢化池位移核控系統(tǒng)，慢化池不接觸裂變池，慢化池以裂變池為中心進(jìn)行軸向移動(dòng)。主冷卻劑為液態(tài)金屬，特別是液態(tài)堿金屬，如鋰-7，堆芯主體由閉式燃料棒組件構(gòu)成，裂變池可設(shè)置導(dǎo)流管。裂變池?zé)崮苡梢簯B(tài)金屬傳導(dǎo)給熱電轉(zhuǎn)換裝置。慢化池位移核控系統(tǒng)行使中子慢化和核控功能，慢化池位移核控系統(tǒng)包括慢化池和慢化池驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。慢化池驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主體包括慢化池驅(qū)動(dòng)器、離合器、中心導(dǎo)桿和回彈裝置。中心導(dǎo)桿軸向固定在裂變池底板中心，正常運(yùn)行時(shí)離合器與中心導(dǎo)桿嚙合，慢化池驅(qū)動(dòng)器沿著中心導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)和定位。慢化池驅(qū)動(dòng)器可為步進(jìn)或旋轉(zhuǎn)電機(jī)，中心導(dǎo)桿為螺桿，電機(jī)轉(zhuǎn)子軸心為空心狀，中心導(dǎo)桿從電機(jī)轉(zhuǎn)子軸心穿過(guò)，電機(jī)轉(zhuǎn)子環(huán)繞中心導(dǎo)桿旋轉(zhuǎn)。正常運(yùn)行時(shí)，離合器與中心導(dǎo)桿嚙合，電機(jī)推動(dòng)慢化池驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿著中心導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)和定位。停堆時(shí)，離合器與中心導(dǎo)桿分離，回彈裝置將慢化池拉回或推回遠(yuǎn)端，即慢化池遠(yuǎn)離裂變池，堆芯因缺乏慢化中子致反應(yīng)性下降而停堆?；貜椦b置的彈力由彈簧提供。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：（一）、快堆型耦合核反應(yīng)堆主冷卻劑可采用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的液態(tài)重金屬，特別是鉛或鉛鉍共晶，主容器在常壓下運(yùn)行，反應(yīng)堆具有固有安全性。（二）、快堆型耦合核反應(yīng)堆的主容器拆分為相互耦合但彼此完全隔離的裂變池和慢化池，兩者之間設(shè)置隔熱層，解除了慢化劑與主冷卻劑的功能捆綁，裂變池和慢化池可各自朝最有利的方向優(yōu)化。反應(yīng)堆主要部件可拆分和組合，可實(shí)施模塊化設(shè)計(jì)。其主容器可采用耗材少的薄壁構(gòu)造。裂變池和慢化池分別采用廉價(jià)的鐵素合金和鋁合金，工程難度和制造成本均低。（三）、快堆型耦合核反應(yīng)堆在堆芯外使用慢化劑，在快中子堆芯中實(shí)現(xiàn)快-熱中子耦合核反應(yīng)，核反應(yīng)效率比快堆大幅提高，堆芯易裂變核素的含量可以顯著降低。與其他快堆相比，昂貴的易裂變核素的初裝量下降，燃料增殖效率提高，可以使核燃料增殖的“倍周期”縮短。（四）、慢化池內(nèi)可接近常溫常壓，可無(wú)難度地的延伸慢化池功能。慢化池可增加燃料增殖、耦合核控和核測(cè)的功能。（五）、快堆型耦合核反應(yīng)堆可采用慢化池液位核控系統(tǒng)，可快速控制全部剩余反應(yīng)性，不需要控制棒、調(diào)節(jié)棒、屏蔽棒和化學(xué)控制。裂變池徑向不需要中子屏蔽件，反應(yīng)堆整體使用的中子吸收劑少，既可以節(jié)省設(shè)備材料費(fèi)用，還可以減少堆內(nèi)中子損耗，提高中子經(jīng)濟(jì)性?？梢允∪グ嘿F復(fù)雜且難于駕馭的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可卸掉裂變池一半左右的重量和功能負(fù)載，簡(jiǎn)化裂變池和堆芯的構(gòu)造，降低裂變池高度，裂變池僅相當(dāng)于堆芯吊籃?？蓪?shí)施裂變池整體更換或一次性退役（隨堆芯更換而退役），提高維修安全性和維修效率。（六）、在慢化池可實(shí)施燃料增殖和增殖燃料的在線提取，實(shí)現(xiàn)Pa-233/U-233堆外轉(zhuǎn)化，減少Pa-233的負(fù)面影響。Th-232的熱中子俘獲截面比快中子高19倍，慢化池增殖燃料只含單一核素Th-232，初始只進(jìn)行單一高效的Th-232熱中子俘獲反應(yīng)，易裂變核素的俘獲反應(yīng)造成的核燃料和中子的雙損耗可以忽略，所以慢化池內(nèi)增殖燃料的中子利用率高。慢化池增殖燃料成分單一，轉(zhuǎn)化后的增殖燃料最終需要分離的化學(xué)元素只有Th-232和U-233，即非此即彼，核素分離簡(jiǎn)單。慢化池中生產(chǎn)的U-233核燃料不含發(fā)射高能γ射線的Th-228子體，因此慢化池中生產(chǎn)的U-233核燃料是安全的，不需要代價(jià)高昂的防護(hù)γ射線的設(shè)施及生產(chǎn)工藝。堆芯內(nèi)的釷基乏燃料仍然有高能γ射線，可以通過(guò)提高堆芯燃耗，增加慢化池生產(chǎn)U-233核燃料的比重來(lái)解決，可以使乏燃料后處理頻次（即閉環(huán)次數(shù)）大幅減少，甚至有可能省去。（七）、快堆型耦合核反應(yīng)堆可采用“燭式堆芯”，可與慢化池液位核控系統(tǒng)相匹配，兩者都支持從下往上的逐步燃燒方式，“燭式堆芯”初裝易裂變核素主要分布于堆芯燃料區(qū)下方，其濃度梯是下高上低，上部燃料通過(guò)增殖反應(yīng)累積，其累積速度與燃燒區(qū)上移速度相適應(yīng)，堆芯燃耗率是越往下部越高，這種堆芯易裂變核素初裝量比較節(jié)省，堆芯壽命長(zhǎng)，總?cè)己纳疃却蟆＃ò耍?、?jiǎn)化的裂變池使堆芯可以采用開(kāi)口式燃料棒組件，開(kāi)口式燃料棒能減少中子損耗，降低燃料棒內(nèi)壓，延長(zhǎng)燃料棒包殼管的壽命，提高堆芯燃耗率。開(kāi)口式燃料棒為高導(dǎo)熱率先進(jìn)陶瓷燃料（如氮化物、碳化物、硅化物燃料）的運(yùn)用創(chuàng)造了條件，可克服氮化物燃料易高溫分解釋放氮?dú)獾娜毕?。更重要的是先進(jìn)陶瓷燃料是解決釷基乏燃料后處理難題的最佳途徑，這是因?yàn)闊Y(jié)的釷基氧化物極難溶解，溶解時(shí)必須在強(qiáng)酸溶液中添加氫氟酸，會(huì)造成設(shè)施的嚴(yán)重腐蝕。（九）、快堆型耦合核反應(yīng)堆核原料以廉價(jià)的Th-232為主，其次為核廢料。堆芯中心既適合燃燒U-233、U-235和Pu-239，還適合燃燒超鈾元素，可以為壓水堆核廢料提供一個(gè)解決途徑。利用廉價(jià)的釷和核廢料，燃料成本降低，核資源的利用率提高，全球核裂變能的可持續(xù)期限可增長(zhǎng)到萬(wàn)年以上。附圖說(shuō)明圖1垂直連接套管拆裝示意圖；圖2非垂直連接套管拆裝示意圖；圖3非垂直轉(zhuǎn)垂直連接套管拆裝示意圖；圖4框架蒙皮結(jié)構(gòu)主容器示意圖；圖5薄壁筋板結(jié)構(gòu)主容器示意圖；圖6主容器頂蓋密封劑密封構(gòu)造示意圖；圖7雙慢化池耦合核反應(yīng)堆縱剖面圖；圖8雙慢化池耦合核反應(yīng)堆橫剖面圖；圖9單慢化池外置耦合核反應(yīng)堆縱剖面圖；圖10單慢化池外置耦合核反應(yīng)堆橫剖面圖；圖11單慢化池內(nèi)置耦合核反應(yīng)堆縱剖面圖；圖12單慢化池內(nèi)置耦合核反應(yīng)堆橫剖面圖；圖13空間耦合核反應(yīng)堆縱剖面圖；圖14空間耦合核反應(yīng)堆橫剖面圖；圖15防護(hù)罩為指套管狀的燃料內(nèi)膽示意圖；圖16防護(hù)罩為帽狀的燃料內(nèi)膽示意圖；圖17填裝燃料內(nèi)膽的開(kāi)口式燃料棒示意圖；圖18開(kāi)口式燃料棒及螺紋連接示意圖；圖19螺紋連接的燃料棒底端塞結(jié)構(gòu)圖；圖20焊接連接的燃料棒底端塞結(jié)構(gòu)圖；圖21鑲嵌連接的燃料棒底端塞結(jié)構(gòu)圖；圖22棒束開(kāi)口式燃料組件示意圖；圖23套管開(kāi)口式燃料組件示意圖；圖24無(wú)閥排氣構(gòu)件縱剖面示意圖；圖25無(wú)閥排氣構(gòu)件（爪式）俯視圖；圖26有閥排氣構(gòu)件縱剖面示意圖；圖27彈簧式泄壓閥縱剖面圖；圖28易熔重金屬泄壓閥縱剖面圖；圖29雙泄壓閥縱剖面圖；圖30閉式燃料棒及螺紋連接示意圖；圖31棒束閉式燃料組件示意圖；圖32套管閉式燃料組件示意圖；圖33裂變氣體凈化系統(tǒng)示意圖；圖34裂變氣體凈化系統(tǒng)工作流程圖；圖35主冷卻劑氣相氧控示意圖；圖36主冷卻劑固相氧控示意圖；圖37慢化池液位核控系統(tǒng)示意圖；圖38阻隔屏核控系統(tǒng)示意圖；圖39筒形阻隔屏結(jié)構(gòu)圖；圖40弧形阻隔屏結(jié)構(gòu)圖；圖41裂變池底部中子源機(jī)構(gòu)示意圖；圖42慢化池頂部中子源機(jī)構(gòu)示意圖；圖43應(yīng)急非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)示意圖；圖44難溶增殖燃料提取分離流程圖；圖45可溶增殖燃料提取分離流程圖。圖中標(biāo)注與名稱對(duì)照：101主容器外殼；132蒙皮；133框架；142薄壁；143筋板；150容器側(cè)壁；151容器頂蓋；152環(huán)狀溝槽；153環(huán)狀裙板；154密封劑；155鎖緊裝置；175連接套管；176固定管頭；177可拆分管頭；178上管頭；179下管頭；180管頭；201裂變池；202裂變池頂蓋；203裂變池側(cè)壁；205裂變池底板；209保溫層；211側(cè)壁隔熱層；212承重隔熱層；221裂變池氣室；222裂變池上氣室；223裂變池下氣室；231主冷卻劑進(jìn)口；232主冷卻劑出口；233導(dǎo)流管；234導(dǎo)流板；235主循環(huán)泵；236主循環(huán)管；250堆芯；251堆芯底座；255堆芯頂柵板；256堆芯底柵板；258屏蔽區(qū)；281氣體調(diào)配室；282氣體擴(kuò)散裝置；283氣泵；285質(zhì)量交換器；286氧化物固體顆粒；287溫控器；289流量控制器；301慢化池；302內(nèi)慢化池；303外慢化池；305慢化池頂蓋；306慢化池側(cè)壁；307慢化池底板；365增殖棒；366增殖棒套管；367套管格架；400中子源；401中子源機(jī)構(gòu)；411中子源組件；413中子源驅(qū)動(dòng)器；415中子源套管；426滑動(dòng)套管；427密封滑套；429冷卻劑泵；431中子源冷卻器；501熱交換池側(cè)壁；502熱交換池；503傳熱壁；504傳熱管；505散熱片；507集流室；508排爆管；509爆破閥；511進(jìn)水管；512出水管；553慢化池驅(qū)動(dòng)器；555中心導(dǎo)桿；558彈簧；601儲(chǔ)液池；602慢化液冷卻器；605液流控制器；611停堆閥；631噴液器；632輸液泵；633輸液管；635回流管；638氣體平衡管；655上輸液管；656上輸液閥；661下輸液管；662下輸液閥；663上回流管；665下回流管；666下回流閥；681阻隔屏；682阻隔屏驅(qū)動(dòng)器；683傳動(dòng)帶；685上導(dǎo)桿；691密封環(huán)；695下導(dǎo)桿；696下導(dǎo)管；700開(kāi)口式燃料棒；703燃料內(nèi)膽；705內(nèi)膽管；707底塞；708頂塞；709注氣孔；710注氣管；711防護(hù)罩；712下轉(zhuǎn)換區(qū)；713燃料區(qū)；714上轉(zhuǎn)換區(qū)；717氣腔；721壓緊彈簧；722填充物；725下端塞；726上端塞；728包殼管；729排氣細(xì)管；731排氣細(xì)管集束；732密封套管；734凸臺(tái)；735凹槽；737螺釘；738螺孔；742槽口；743焊接點(diǎn)；747鍵槽；751約束部；752潴留氣體；753密封頭；754爪狀連接；755排氣主管；756注氣孔；757泄壓閥；759冷卻劑出孔；761約束部承接板；765吸附體；766吸附體定位器；767吸附體壓緊彈簧；771開(kāi)口式燃料棒；772棒束頂柵板；773棒束底柵板；774上管座；775下管座；776骨架管；777定位格架；778頂部定位格架；779底部定位格架；781固定螺桿；782定位插銷；785管腳；786冷卻劑入孔；787密封體；788固定螺紋；789主套管；791墊塊；795閉式燃料棒；811閥殼體；812下閥體；813上閥體；814彈簧；815彈簧定位頭；816壓緊螺絲；818通氣孔；822帽蓋；825易熔重金屬；827防脫堵頭；831中心氣管；912抽氣泵；913氣體凈化冷卻室；914氣體調(diào)配室；915配氣罐；916廢氣罐；917送氣泵；918氣體流量控制閥；931載熱液箱；932冷卻水箱；933冷凝管；934真空室；935吸氣管；936排液管；937流量控制閥；938啟動(dòng)閥；939蒸汽管。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例一：快堆型耦合核反應(yīng)的實(shí)施方法如圖9和圖10所示：將反應(yīng)堆主容器拆分為相互完全隔離的裂變池201和慢化池301，裂變池內(nèi)設(shè)置堆芯250，堆芯具有快中子堆芯特性，慢化池301內(nèi)置慢化劑。將裂變池201與慢化池301相互鑲嵌或可移動(dòng)式組合，使兩者結(jié)構(gòu)和功能耦合，在裂變池201和慢化池301之間設(shè)置隔熱層，阻隔兩者的熱交換，使慢化池301可控制在接近常溫常壓的狀態(tài)；將慢化劑與主冷卻劑分離，兩者在結(jié)構(gòu)和功能上不再捆綁，裂變池201和堆芯250無(wú)慢化劑，主冷卻劑通過(guò)裂變池201而不通過(guò)慢化池301；允許中子穿過(guò)裂變池201和慢化池301之間的構(gòu)造，使裂變池201與慢化池301能進(jìn)行中子交換并進(jìn)行耦合核反應(yīng)，堆芯產(chǎn)生的快中子和從慢化池301內(nèi)反射進(jìn)入裂變池201的慢化中子可使堆芯同時(shí)進(jìn)行快中子和慢化中子（包括熱中子和中能中子）引發(fā)的耦合核反應(yīng)，裂變池201具有快中子反應(yīng)堆的特性和功能，慢化池301內(nèi)可進(jìn)行熱中子核反應(yīng)（如熱中子俘獲反應(yīng)）。在慢化池301設(shè)置耦合核控系統(tǒng)，利用耦合核反應(yīng)實(shí)施耦合核控和非能動(dòng)停堆；利用慢化劑的慢化中子功能和慢化劑的可控性或慢化池的可控性位移，通過(guò)改變裂變池201和慢化池301之間的中子交換控制堆芯250的反應(yīng)性；停堆時(shí)使慢化池301失去中子慢化功能，終止慢化池301向堆芯250輸送慢化中子，堆芯反應(yīng)性快速下降導(dǎo)致鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)不能維持，從而實(shí)現(xiàn)非能動(dòng)停堆。利用熱中子核反應(yīng)的高效性，在慢化池接近常溫常壓的條件下，實(shí)施核燃料增殖和增殖燃料的在線提取，在反應(yīng)堆外實(shí)現(xiàn)Pa-233/U-233轉(zhuǎn)化以及Th-232/U-233的分離；在慢化池301設(shè)置可在線更換燃料的增殖燃料系統(tǒng)，初始增殖燃料原料只含一種核素Th-232，只進(jìn)行Th-232的熱中子俘獲核反應(yīng)，避免或降低Pa-233和U-233俘獲中子造成的中子和有效核燃料的雙重?fù)p耗，提高增殖效率和中子利用率高。慢化池物理?xiàng)l件溫和，在線提取增殖燃料沒(méi)有難度，后期的核素分離簡(jiǎn)單，只需進(jìn)行Th-232/U-233兩個(gè)元素非此即彼的簡(jiǎn)單分離。優(yōu)化燃料元件和堆芯設(shè)計(jì)（如采用燭式堆芯設(shè)計(jì)），提高核反應(yīng)效率和燃耗率。如圖4和圖5所示，優(yōu)化反應(yīng)堆主容器材料和結(jié)構(gòu)，在反應(yīng)堆主容器側(cè)壁設(shè)置大面積薄壁構(gòu)造的中子交換窗口，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)增加中子交換效率。將反應(yīng)堆主容器低矮化、簡(jiǎn)單化、低成本化和模塊化，實(shí)施裂變池的整體更換或?qū)嵤┝炎兂啬K一次性退役（裂變池隨堆芯更換而退役），提高維修效率和整體安全性。將反應(yīng)堆主要部件模塊化，使反應(yīng)堆可拆分和組合。反應(yīng)堆模塊的拆分與重組的難點(diǎn)主要表現(xiàn)在管道的拆分與重組。采用易重組的套管連接和拆分方法，簡(jiǎn)化反應(yīng)堆模塊的拆分和重組，套管連接與拆分方法為垂直套接或非垂直套接或非垂直轉(zhuǎn)垂直套接。如圖1所示，垂直套接：連接套管175較長(zhǎng)可多次重復(fù)使用，下方管頭為固定管頭176，上方管頭為可拆分管頭177，兩個(gè)管頭在同一垂直軸心上，以垂直吊裝進(jìn)行安裝；初次連接前，預(yù)先將連接套管175焊接在下管頭179上，連接時(shí)上管頭178對(duì)準(zhǔn)并少許插入連接套管175后焊接，焊接面朝上操作簡(jiǎn)單且焊接效果最佳；拆分時(shí)只需在連接套管175上端的焊接處下方切割分離，連接套管175稍許減短；重組時(shí)清理連接套管175內(nèi)的殘留物，上管頭相比前次適當(dāng)加長(zhǎng)，重復(fù)前次的連接流程即可。如圖2所示，非垂直套接：非垂直套接以水平管道連接為主，以垂直吊裝進(jìn)行安裝，連接在拆分模塊上的管頭為可拆分管頭177，對(duì)應(yīng)的另一管頭為固定管頭176，連接套管175較短為一次性部件，以后按需要逐次加長(zhǎng)連接套管175或適量加長(zhǎng)可拆分管頭177；連接時(shí)預(yù)先在固定管頭176上套上連接套管175但暫不焊接，滑動(dòng)連接套管175露出固定管頭176，兩管頭對(duì)齊后套上連接套管175，然后分別焊接兩端；拆分時(shí)需切割掉整個(gè)連接套管175，重新組合時(shí)換上長(zhǎng)度合適的新連接套管175，重復(fù)前次的連接流程即可；非垂直套接的焊接難度高，焊接效果不易保證。如圖3所示，非垂直轉(zhuǎn)垂直套接：連接的兩個(gè)管道為非垂直管道，將需連接的兩個(gè)管頭以彎頭分別轉(zhuǎn)化為同軸心的垂直管頭，固定管頭176在下，可拆分管頭177在上，其后的連接、拆分和重組方法與垂直套接相同。實(shí)施例二：雙慢化池耦合核反應(yīng)堆如圖7、圖8所示，雙慢化池耦合核反應(yīng)堆為中型以上的固定型反應(yīng)堆，適用于電站、供熱和海水淡化。反應(yīng)堆主容器為雙慢化池耦合結(jié)構(gòu)，主容器為可拆分組合式構(gòu)造，有主容器外殼101。反應(yīng)堆擁有內(nèi)外雙慢化池，內(nèi)慢化池302位于反應(yīng)堆中心為桶狀池型構(gòu)造，外慢化池303位于反應(yīng)堆外側(cè)為環(huán)狀池型構(gòu)造；裂變池201位于兩慢化池中間為環(huán)狀池型構(gòu)造。裂變池201內(nèi)外側(cè)壁均設(shè)置有大面積薄壁構(gòu)造的中子交換窗。裂變池頂蓋密封采用金屬密封劑進(jìn)行密封，金屬密封劑為易熔重金屬合金，裂變池頂蓋采用高強(qiáng)度輕質(zhì)頂蓋。慢化池頂蓋采用密封硅膠進(jìn)行密封。主冷卻劑為鉛或鉛鉍合金，堆芯為燃料棒堆芯，燃料組件可為開(kāi)口式燃料棒組件或閉式燃料棒組件，開(kāi)口式燃料組件優(yōu)于閉式燃料棒組件，可以降低裂變池高度。慢化劑為重水，慢化池設(shè)置有慢化液回路。外慢化池303專司燃料增殖，設(shè)置為增殖棒系統(tǒng)，可在線提取增殖燃料，生產(chǎn)U-233核燃料。內(nèi)慢化池302專司核控，其設(shè)置為慢化池液位核控系統(tǒng)。停堆時(shí)內(nèi)外雙慢化池同時(shí)快速排出慢化液，反應(yīng)堆因慢化功能缺失而停堆。實(shí)施例三：固定型單慢化池外置耦合核反應(yīng)堆如圖9、圖10所示，固定型單慢化池外置耦合核反應(yīng)堆為小型到大型的反應(yīng)堆，適用于電站、供熱和海水淡化。主容器為可拆分組合式構(gòu)造，有主容器外殼101。反應(yīng)堆主容器為單慢化池外置耦合結(jié)構(gòu)，裂變池位于中心為桶狀池型構(gòu)造，慢化池位于裂變池外側(cè)呈環(huán)狀池型構(gòu)造。裂變池201外側(cè)壁設(shè)置有大面積薄壁構(gòu)造的中子交換窗。裂變池頂蓋采用金屬密封劑進(jìn)行密封，金屬密封劑為易熔重金屬合金，裂變池頂蓋采用高強(qiáng)度輕質(zhì)頂蓋。慢化池頂蓋采用密封硅膠進(jìn)行密封。主冷卻劑為鉛或鉛鉍合金，堆芯為燃料棒堆芯，燃料組件可為開(kāi)口式燃料棒組件或閉式燃料棒組件，開(kāi)口式燃料棒組件優(yōu)于閉式燃料棒組件，可以降低裂變池高度。慢化劑為重水，慢化液回路為單向慢化液回路，核控系統(tǒng)為慢化池液位核控系統(tǒng)；停堆時(shí)慢化池快速排出慢化液，反應(yīng)堆因慢化功能缺失而停堆。慢化池設(shè)置有增殖棒系統(tǒng)，可在線提取增殖燃料，生產(chǎn)U-233核燃料。實(shí)施例四：移動(dòng)型單慢化池外置耦合核反應(yīng)堆如圖9、圖10所示，移動(dòng)型單慢化池外置快堆型耦合核反應(yīng)堆為微型或小型核動(dòng)力裝置，如艦船動(dòng)力。與實(shí)施例六大部分相同，所不同的是：燃料組件為閉式燃料棒組件；慢化池301設(shè)置變向慢化液回路，核控系統(tǒng)為阻隔屏核控系統(tǒng)。實(shí)施例五：?jiǎn)温貎?nèi)置耦合核反應(yīng)堆如圖11、圖12所示，單慢化池內(nèi)置耦合核反應(yīng)堆為簡(jiǎn)化的小型或微型核反應(yīng)堆，熱交換器與反應(yīng)堆合并為一體。反應(yīng)堆主容器為單慢化池內(nèi)置耦合結(jié)構(gòu)，慢化池301位于反應(yīng)堆中心為桶狀池型構(gòu)造，慢化劑為重水或輕水。裂變池201位于慢化池301外側(cè)呈環(huán)狀池型構(gòu)造。裂變池內(nèi)側(cè)壁203設(shè)置有大面積薄壁結(jié)構(gòu)的中子交換窗。主冷卻劑為鉛或鉛鉍合金，裂變池可設(shè)置裂變池氣室；堆芯采用固體燃料棒堆芯，堆芯外周可設(shè)置轉(zhuǎn)換燃料區(qū)，堆芯外側(cè)設(shè)置有屏蔽區(qū)258。慢化池設(shè)置慢化池液位核控系統(tǒng)（固定堆）或阻隔屏核控系統(tǒng)（移動(dòng)堆）；中子源機(jī)構(gòu)401設(shè)置在裂變池或慢化池內(nèi)。反應(yīng)堆外側(cè)設(shè)置熱交換池502，熱交換池的內(nèi)側(cè)和裂變池外側(cè)共用一個(gè)傳熱壁503，傳熱壁503外側(cè)設(shè)置傳熱管504，主冷卻劑在傳熱管504和裂變池201內(nèi)循環(huán)，傳熱管504和傳熱壁503上設(shè)置有散熱片505，傳熱管504和傳熱壁503共同導(dǎo)出堆芯熱量。熱交換池502相當(dāng)于一、二回路熱交換器，二回路冷卻劑為水；一回路設(shè)置排爆管508和爆破閥509，當(dāng)發(fā)生水泄漏進(jìn)入傳熱管504并進(jìn)入集流室507時(shí)，水汽化為蒸汽，比重很輕的蒸汽向上進(jìn)入排爆管508，爆破閥509受壓破膜排出水蒸氣，能防止水或蒸汽進(jìn)入堆芯；水泄漏進(jìn)入裂變池氣室221時(shí)，裂變池頂蓋202上設(shè)置的排爆管508和爆破閥509也能排出水蒸氣。裂變池內(nèi)可設(shè)置導(dǎo)流板234；一回路設(shè)置或者不設(shè)置主循環(huán)泵；一回路設(shè)置主循環(huán)泵235：主冷卻劑靠強(qiáng)制循環(huán)；一回路不設(shè)置主循環(huán)泵：主冷卻劑靠自循環(huán)。實(shí)施例六：空間耦合核反應(yīng)堆如圖13、圖14所示，反應(yīng)堆為無(wú)主容器外殼的微型或小型空間核動(dòng)力裝置，反應(yīng)堆徑向省略屏蔽構(gòu)造，減輕重量。主容器為單慢化池外置耦合結(jié)構(gòu)，裂變池201位于中心為桶狀，慢化池301位于外側(cè)為環(huán)形筒狀，慢化劑為石墨，填充在筒狀慢化池中；反應(yīng)堆采用慢化池位移核控系統(tǒng)，慢化池301不接觸裂變池201，慢化池301以裂變池201為中心進(jìn)行軸向移動(dòng)。主冷卻劑為液態(tài)金屬，特別是液態(tài)堿金屬，如鋰-7，堆芯250主體由閉式燃料棒組件構(gòu)成，裂變池可設(shè)置導(dǎo)流管233。裂變池201熱能由液態(tài)金屬傳導(dǎo)給熱電轉(zhuǎn)換裝置。慢化池位移核控系統(tǒng)行使中子慢化和核控功能，慢化池位移核控系統(tǒng)包括慢化池301和慢化池驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。慢化池驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主體包括慢化池驅(qū)動(dòng)器553、離合器、中心導(dǎo)桿555和回彈裝置；中心導(dǎo)桿555軸向固定在裂變池底板205中心。慢化池驅(qū)動(dòng)器553為步進(jìn)或旋轉(zhuǎn)電機(jī)，中心導(dǎo)桿555為螺桿，電機(jī)轉(zhuǎn)子軸心為空心狀，中心導(dǎo)桿555從電機(jī)轉(zhuǎn)子軸心穿過(guò)，電機(jī)轉(zhuǎn)子環(huán)繞中心導(dǎo)桿555旋轉(zhuǎn)。正常運(yùn)行時(shí)，離合器與中心導(dǎo)桿555嚙合，電機(jī)推動(dòng)慢化池驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿著中心導(dǎo)桿555運(yùn)動(dòng)和定位；停堆時(shí)，離合器與中心導(dǎo)桿555分離，回彈裝置將慢化池301拉回或推回遠(yuǎn)端，即慢化池301遠(yuǎn)離裂變池201，堆芯因缺乏慢化中子致反應(yīng)性下降而停堆。實(shí)施例七：側(cè)壁設(shè)置有大面積中子交換窗口的核反應(yīng)堆裂變池傳統(tǒng)的反應(yīng)堆主容器只有一個(gè)，主容器不設(shè)中子交換窗，但設(shè)置屏蔽件阻止中子向外泄漏，主容器結(jié)構(gòu)采用均勻厚實(shí)結(jié)構(gòu)。上述實(shí)施例中所述的大面積中子交換窗口是非均勻結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中詳細(xì)說(shuō)明。如圖4和圖5所示，快堆型耦合核反應(yīng)堆主容器側(cè)壁203可設(shè)置大面積中子交換窗口增加中子交換量，中子交換窗口一般設(shè)置在裂變池側(cè)壁203。將裂變池側(cè)壁進(jìn)行中子交換的區(qū)域設(shè)置為薄壁構(gòu)造，形成中子交換窗口。薄壁構(gòu)造采用框架蒙皮結(jié)構(gòu)或薄壁筋板結(jié)構(gòu)?？蚣苊善そY(jié)構(gòu)是在中子交換區(qū)域的側(cè)壁部分設(shè)置框架133，框架上設(shè)置薄板蒙皮132，框架蒙皮結(jié)構(gòu)以外的裂變池部分可采用非薄壁構(gòu)造，如底板、靠近底部和頂部的側(cè)壁采用厚壁構(gòu)造。薄壁筋板結(jié)構(gòu)是側(cè)壁以薄壁142為主體，薄壁142上設(shè)置筋板143加固?？蚣苊善そY(jié)構(gòu)或薄壁筋板結(jié)構(gòu)可以一次性整體構(gòu)建。裂變池側(cè)壁垂直對(duì)稱位置設(shè)置主框架或主筋板，吊裝承力由主框架或主筋板承擔(dān)。在裂變池承力大的位置設(shè)置特別的加固結(jié)構(gòu)，如主冷卻劑出口處設(shè)置加強(qiáng)框架或加強(qiáng)筋板。裂變池側(cè)壁上緣設(shè)置為密封構(gòu)造可與裂變池頂蓋進(jìn)行密封，構(gòu)成密閉的裂變池201主容器。實(shí)施例八：內(nèi)置于燃料棒的燃料內(nèi)膽快堆型耦合核反應(yīng)堆采用燃料棒組件堆芯，傳統(tǒng)的燃料棒是燃料直接填充進(jìn)燃料棒內(nèi)。燃料內(nèi)膽703是燃料的包裹體，以整體形式填充進(jìn)燃料棒內(nèi)，隔離燃料與燃料棒。燃料內(nèi)膽703最先承受燃料的應(yīng)力和腐蝕，保護(hù)燃料棒包殼管728。燃料內(nèi)膽703是密封件，可以單獨(dú)長(zhǎng)期存放。如圖15、圖16和圖17所示，燃料內(nèi)膽703主體包括內(nèi)膽管705、底塞707、頂塞708、填充物722、壓緊彈簧721、注氣孔709或注氣管710。燃料內(nèi)膽703外徑略小于燃料棒包殼管728內(nèi)徑，預(yù)留燃料膨脹空間。內(nèi)膽管705為燃料內(nèi)膽703的包殼，內(nèi)膽管705兩端由底塞707和頂塞708密封。頂塞708設(shè)置有注氣孔709或注氣管710。燃料內(nèi)膽內(nèi)設(shè)置填充物（包括燃料）和壓緊彈簧721，注氣孔709或注氣管710供抽氣或注氣或排氣之用；注氣孔709為孔狀，注氣管710為短管狀，注氣孔709或注氣管710可設(shè)置為自開(kāi)式密封結(jié)構(gòu)，在完成注氣后進(jìn)行密封。燃料內(nèi)膽703在升溫或升壓或升溫加升壓后，注氣孔709或注氣管710自行開(kāi)口排氣，自開(kāi)式密封結(jié)構(gòu)為可爆裂構(gòu)造或可熔密封塞?？杀褬?gòu)造：注氣管710可爆裂，爆裂類型為低強(qiáng)度材料爆裂或低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)爆裂。低強(qiáng)度材料是注氣管710材質(zhì)為低強(qiáng)度材料或受熱后強(qiáng)度變低的材料，當(dāng)燃料內(nèi)膽703溫度升高內(nèi)部氣壓增高，注氣管710受壓爆裂自行開(kāi)口排氣；低強(qiáng)度結(jié)構(gòu)是注氣管710上設(shè)置爆裂槽，爆裂槽處注氣管壁很薄，氣壓差使爆裂槽形成裂縫，注氣管710開(kāi)裂排氣?？扇勖芊馊嚎扇勖芊馊谏郎睾罂扇刍?，可由單一密封劑或多種密封劑構(gòu)成，多種密封劑是多種熔點(diǎn)不同的密封劑，密封塞外層熔點(diǎn)低于內(nèi)層，密封時(shí)外層密封劑相當(dāng)于釬焊料，堆芯啟動(dòng)升溫后密封塞受熱完全熔化，注氣孔709開(kāi)通排氣。燃料內(nèi)膽703頂端可增設(shè)防護(hù)罩711，防護(hù)罩711為指套管狀或帽狀，防護(hù)罩711上布有孔隙供氣體交流，防護(hù)罩711設(shè)置于注氣孔709或注氣管710外。在燃料內(nèi)膽703完成注氣密封后，指套管狀防護(hù)罩711直接焊接在頂塞708頂端；在燃料內(nèi)膽703填裝進(jìn)燃料棒時(shí)，帽狀防護(hù)罩711由燃料棒壓緊彈簧固定在頂塞708之上。防護(hù)罩711防止爆裂物或噴濺物接觸燃料棒包殼管728；燃料棒或燃料內(nèi)膽703可填充傳熱介質(zhì)，如氦氣、鈉。燃料內(nèi)膽703更適宜直接填充顆粒燃料，可以解決先進(jìn)陶瓷燃料不易燒結(jié)成型的難題，燃料內(nèi)膽703可約束顆粒燃料自燒結(jié)成型。燃料顆粒與內(nèi)膽管705接觸緊密，內(nèi)膽管705承受最先的膨脹應(yīng)力，當(dāng)燃料逐漸膨脹到最大直徑后，燃料內(nèi)膽703與包殼管728被壓緊在一起，傳熱效率增加，整體傳熱效率優(yōu)于芯塊燃料，有利降低燃料棒溫度。最初的傳熱可依靠氣體或液態(tài)傳熱介質(zhì)，如氦氣或鈉。燃料內(nèi)膽703將燃料與包殼管728隔離，減輕了包殼管728所受應(yīng)力和腐蝕，包殼管728不易破裂，有利延長(zhǎng)燃料棒壽命。燃料內(nèi)膽703使燃料棒包殼管728內(nèi)壁受到隔離保護(hù)，根據(jù)內(nèi)膽管705和包殼管728的功能和所處環(huán)境不同，兩者可以采用不同的材質(zhì)，朝不同的方向優(yōu)化。實(shí)施例九：開(kāi)口式燃料棒簡(jiǎn)化的快堆型耦合核反應(yīng)堆的裂變池只相當(dāng)于堆芯吊籃，裂變池上部可設(shè)置裂變池氣室221，堆芯可以采用開(kāi)口式燃料棒組件，燃料組件的排氣口可以伸出到裂變池氣室221，排出的裂變氣體可以不接觸主冷卻劑。如圖17和圖18所示，開(kāi)口式燃料棒組件由開(kāi)口式燃料棒700組合構(gòu)成；開(kāi)口式燃料棒700主體結(jié)構(gòu)為底端封閉和頂端開(kāi)口的棒狀包殼管構(gòu)造，頂端開(kāi)口處設(shè)置有排氣細(xì)管729。開(kāi)口式燃料棒700主體包括下端塞725、包殼管728、壓緊彈簧721、上端塞726、排氣細(xì)管729、填充物722或燃料內(nèi)膽703。燃料棒兩端分別焊接有端塞，底端由下端塞725密封，上端塞726上設(shè)置開(kāi)口，開(kāi)口處焊接有排氣細(xì)管729，裂變氣體由排氣細(xì)管729排出，開(kāi)口式燃料棒700無(wú)氣腔或有較短的上氣腔717，填充物722或燃料內(nèi)膽703上設(shè)置壓緊彈簧721；燃料棒或燃料內(nèi)膽703內(nèi)的填充物722設(shè)置相同，填充物722中核素段可分三個(gè)區(qū)，從下往上分別為下轉(zhuǎn)換區(qū)712、燃料區(qū)713和上轉(zhuǎn)換區(qū)714，上下轉(zhuǎn)換區(qū)只初裝可轉(zhuǎn)換核素，燃料區(qū)713初裝有易裂變核素。燃料棒填充物增設(shè)一個(gè)或兩個(gè)屏蔽區(qū)，屏蔽區(qū)設(shè)置中子吸收體屏蔽剩余中子，增加堆芯軸向屏蔽功能。設(shè)置一個(gè)屏蔽區(qū)：在填充物最上部設(shè)置一個(gè)上屏蔽區(qū)。設(shè)置兩個(gè)屏蔽區(qū)：在填充物的最下部設(shè)置下屏蔽區(qū)和上部設(shè)置上屏蔽區(qū)。燃料棒填充物722增設(shè)吸附區(qū)，吸附區(qū)填充蜂窩狀固態(tài)吸附劑吸附裂變揮發(fā)物，吸附區(qū)位于上轉(zhuǎn)換區(qū)714與上屏蔽區(qū)之間或者位于填充物722最上端，吸附區(qū)與上屏蔽區(qū)可以交換位置。燃料棒填充物從下往上有六種基本分區(qū)組合：下轉(zhuǎn)換區(qū)-燃料區(qū)-上轉(zhuǎn)換區(qū)；下轉(zhuǎn)換區(qū)-燃料區(qū)-上轉(zhuǎn)換區(qū)-吸附區(qū)；下轉(zhuǎn)換區(qū)-燃料區(qū)-上轉(zhuǎn)換區(qū)-上屏蔽區(qū)；下轉(zhuǎn)換區(qū)-燃料區(qū)-上轉(zhuǎn)換區(qū)-吸附區(qū)-上屏蔽區(qū)；下屏蔽區(qū)-下轉(zhuǎn)換區(qū)-燃料區(qū)-上轉(zhuǎn)換區(qū)-上屏蔽區(qū)；下屏蔽區(qū)-下轉(zhuǎn)換區(qū)-燃料區(qū)-上轉(zhuǎn)換區(qū)-吸附區(qū)-上屏蔽區(qū)。實(shí)施例十：開(kāi)口式燃料棒組件開(kāi)口式燃料棒組件由開(kāi)口式燃料棒700組合構(gòu)成，開(kāi)口式燃料棒組件為棒束開(kāi)口式燃料組件或套管開(kāi)口式燃料組件；棒束開(kāi)口式燃料組件無(wú)主套管，套管開(kāi)口式燃料組件有主套管789。開(kāi)口式燃料組件上部設(shè)置有排氣構(gòu)件。如圖22所示，棒束開(kāi)口式燃料組件：棒束開(kāi)口式燃料組件包括下管座775、棒束底柵板773、骨架管776、定位格架777、開(kāi)口式燃料棒700、上管座774和排氣構(gòu)件；骨架管776、定位格架777和上下管座共同構(gòu)成燃料組件的骨架，多個(gè)定位格架固定在骨架管束上，骨架管776兩端與上下管座固定。骨架管776分兩型，第一型是貫通空管，可用作導(dǎo)向管（如核測(cè)用導(dǎo)向管）；第二型是實(shí)管，實(shí)管兩端焊接有端塞，通過(guò)端塞與上下管座固定，實(shí)管內(nèi)設(shè)置有可轉(zhuǎn)換燃料、壓緊彈簧和較短的氣腔，實(shí)管相當(dāng)于轉(zhuǎn)換燃料棒。燃料棒從定位格架777中穿過(guò)并被約束定位。燃料棒下端固定在棒束底柵板773上，棒束底柵板773固定在下管座775上端或者固定在骨架管776上。如圖23所示，套管開(kāi)口式燃料組件：套管開(kāi)口式燃料組件包括管腳785、棒束底柵板773、主套管789、開(kāi)口式燃料棒700和排氣構(gòu)件。管腳785設(shè)置有密封構(gòu)造防漏流，管腳785還設(shè)置有固定構(gòu)造（如螺栓構(gòu)造）與堆芯底柵板256固定，管腳785上有多個(gè)冷卻劑入孔786和控制漏流量的結(jié)構(gòu)。燃料棒底端與棒束底柵板773固定，棒束底柵板773固定在主套管789下端或管腳785上端。液態(tài)重金屬主冷卻劑浮力很大，燃料棒和燃料組件都必須采用下端固定。如圖18、圖19、圖20和圖21所示，燃料棒底部固定：燃料組件下部設(shè)置有棒束底柵板773，燃料棒固定在棒束底柵板773上，固定方式為螺紋固定或焊接固定或鑲嵌式固定。螺紋固定：下端塞725端部與棒束底柵板773設(shè)置用于定位的凸臺(tái)734、凹槽735和用于固定的螺孔738，先鑲嵌凸臺(tái)734和凹槽735定位（可防止燃料棒旋轉(zhuǎn)松動(dòng)）再用螺釘737進(jìn)行螺紋固定；另外一種構(gòu)造是燃料棒下端塞725端部與棒束底柵板773相互設(shè)置對(duì)應(yīng)的螺絲和螺孔738進(jìn)行螺紋固定。焊接固定：燃料棒下端塞725端部設(shè)置槽口742，棒束底柵板773的條形柵板插入下端塞725的槽口742再焊接固定。鑲嵌式固定：燃料棒下端塞725端部設(shè)置鍵槽747，棒束底柵板上設(shè)置相對(duì)應(yīng)的棒束導(dǎo)軌，棒束導(dǎo)軌滑進(jìn)鍵槽747進(jìn)行鑲嵌式固定。燃料棒頂端定位：開(kāi)口式燃料棒組件可以設(shè)置棒束頂柵板772進(jìn)行燃料棒頂端定位，棒束頂柵板772固定在燃料組件主體的上端，即上管座774內(nèi)或主套管789上端；棒束頂柵板772上設(shè)置有定位孔和冷卻劑孔，排氣細(xì)管729穿過(guò)棒束頂柵板772上的定位孔使燃料棒被定位，燃料棒上端塞726和棒束頂柵板772間設(shè)置防振彈簧，防振彈簧套在排氣細(xì)管729基部。需要頂端定位的燃料棒排氣細(xì)管729基部可適當(dāng)加粗加厚，增強(qiáng)抗外力的強(qiáng)度。燃料組件固定：燃料棒組件的下管座775或管腳785與堆芯底柵板256固定（如螺栓構(gòu)造）。燃料組件頂部可采用堆芯頂柵板255定位，開(kāi)口式燃料棒組件以排氣主管755上端穿過(guò)堆芯頂柵板255的定位孔進(jìn)行定位。排氣構(gòu)件：開(kāi)口式燃料棒組件的上部設(shè)置排氣構(gòu)件，排氣構(gòu)件主體包括約束部751和排氣主管755。約束部751位于排氣構(gòu)件下部并與燃料組件主體連接，約束部751為套管形或喇叭形或爪形。排氣構(gòu)件上部是排氣主管755，排氣主管755頂端可設(shè)置泄壓閥757或者不設(shè)置泄壓閥；設(shè)置泄壓閥757的排氣構(gòu)件為有閥排氣構(gòu)件，不設(shè)置泄壓閥的排氣構(gòu)件為無(wú)閥排氣構(gòu)件。如圖24所示，無(wú)閥排氣構(gòu)件：無(wú)閥排氣構(gòu)件包括約束部751、排氣細(xì)管集束731和排氣主管755，排氣細(xì)管729經(jīng)簡(jiǎn)單約束成緊密的排氣細(xì)管集束731后直接套入排氣主管755，排氣細(xì)管729在排氣主管755內(nèi)可以伸縮，排氣主管755外側(cè)可設(shè)置吊裝操作頭。如圖26所示，有閥排氣構(gòu)件：有閥排氣構(gòu)件主體包括約束部751、密封套管732、排氣細(xì)管集束731、密封頭753、排氣主管755和泄壓閥757。泄壓閥757設(shè)置在排氣主管755頂端，有閥排氣構(gòu)件內(nèi)排氣細(xì)管729在約束部751先經(jīng)旋曲約束后，其上端部分再約束成緊密的排氣細(xì)管集束731，即排氣細(xì)管729在約束部751區(qū)段內(nèi)為松散的旋曲狀態(tài)，被扭曲的排氣細(xì)管729有類似彈簧的功能，有一定屈伸功能緩沖燃料棒變形應(yīng)力，并滿足燃料棒輻照伸長(zhǎng)的需求。密封套管732下端與約束部751上端固定，密封套管732內(nèi)套入排氣細(xì)管集束731，兩者在頂端整體密封（如釬焊密封）后構(gòu)成可排氣的密封頭753，排氣主管755再與密封套管732密封固定，使裂變氣體只能通過(guò)排氣主管755和泄壓閥757排出。釬焊料一般難于滿足耐高溫和抗腐蝕的高需求，釬焊密封的密封頭753需要與主冷卻劑隔離，適當(dāng)加長(zhǎng)密封套管732，灌注主冷卻劑時(shí)密封套管732內(nèi)會(huì)留存潴留氣體752，這部分不能排出的潴留氣體752成為密封頭753與主冷卻劑的隔離層。排氣主管755上設(shè)置有注氣孔756或注氣管，燃料組件制造完成后進(jìn)行抽真空和注氣處理并封閉注氣孔756或注氣管。密封頭753采用釬焊密封，其工藝流程為：燃料棒制作完成后抽真空并封閉排氣細(xì)管末端（如感應(yīng)加熱后機(jī)械壓封），封閉排氣細(xì)管729前可根據(jù)需要灌注檢測(cè)氣體，排氣細(xì)管729長(zhǎng)度以頂端略長(zhǎng)于密封套管732頂端為宜→完成燃料棒氣密性和探傷檢查→完成燃料棒組件的主體組裝→對(duì)排氣細(xì)管729進(jìn)行退火并旋曲約束其下部→再約束排氣細(xì)管729上部形成緊密的排氣細(xì)管集束731→焊接約束部751與密封套管732連接處→連接約束部與燃料組件主體并使排氣細(xì)管集束731套進(jìn)密封套管732→用金屬絲塞緊排氣細(xì)管之間的縫隙→密封處進(jìn)行表面處理→加熱焊料池至焊料熔化（焊料熔點(diǎn)高于主冷卻劑最高運(yùn)行溫度）→倒立燃料棒組件，將密封處插入焊料池內(nèi)合適深度，待焊液充分浸入后取出冷卻凝固成密封頭753→整理打磨拋光密封套管732→切割掉密封頭753的最末端，整理打磨排氣細(xì)管729端口，確保每根排氣細(xì)管729暢通。泄壓閥：有閥排氣構(gòu)件頂端設(shè)置泄壓閥757，泄壓閥757為彈簧型泄壓閥或易熔重金屬泄壓閥或雙泄壓閥；有閥排氣構(gòu)件的排氣主管755內(nèi)可設(shè)置排氣吸附區(qū)，排氣吸附區(qū)包括吸附體定位器766、吸附體765和吸附體壓緊彈簧767。吸附體765為布有篩孔的棒狀盒體，其內(nèi)填充吸附劑。吸附體定位器766為定位彈簧或彈性卡具，防止吸附體765位移。吸附體壓緊彈簧767壓緊吸附體765，防氣流沖擊和位移。如圖27所示，彈簧型泄壓閥：彈簧型泄壓閥為圓柱狀，其包括閥殼體811、下閥體812、上閥體813、彈簧814、彈簧定位頭815和壓緊螺絲816；閥殼體為圓筒狀，下閥體812側(cè)面與閥殼體811固定并密封。下閥體812與上閥體813為凸凹面對(duì)應(yīng)的閥門結(jié)構(gòu)，凸凹面緊貼可實(shí)現(xiàn)密封，凸凹面分開(kāi)可實(shí)現(xiàn)排氣泄壓；下凸上凹的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)有利于氣體沖刷掉凝結(jié)物，閥體不易結(jié)垢。下閥體812正中設(shè)置通氣孔818，上閥體813側(cè)邊設(shè)置通氣孔818。上閥體813上端與彈簧連接，彈簧上端連接有彈簧定位頭815，壓緊螺絲816向下壓緊彈簧定位頭815，壓緊螺絲816與閥殼體811上端以螺紋固定，彈簧定位頭815和壓緊螺絲816設(shè)置通氣孔818供氣體排出。如圖28所示，易熔重金屬型泄壓閥：易熔重金屬型泄壓閥的閥門功能由液態(tài)重金屬替代，易熔重金屬型泄壓閥包括環(huán)形凹槽、帽蓋822、易熔重金屬825和防脫堵頭827。帽蓋822即為上閥體，為盲管形，環(huán)形凹槽為下閥體，帽蓋822與環(huán)形凹槽形成有間隙的鑲嵌構(gòu)造，環(huán)形凹槽的間隙內(nèi)填充易熔重金屬825，易熔重金屬825為密封劑，防脫堵頭827防止帽蓋822被內(nèi)部高壓氣流沖脫，如防脫螺絲。易熔重金屬型泄壓閥的工作溫度在易熔重金屬的熔點(diǎn)之上，低于工作溫度時(shí)凝固的重金屬相當(dāng)于焊料起固定和密封作用，在泄壓時(shí)壓差力推動(dòng)氣體穿過(guò)重金屬液體825構(gòu)成的U型通道，壓力差由重金屬液體的比重和高度決定，環(huán)形凹槽為單體構(gòu)件或復(fù)體構(gòu)件，單體構(gòu)件的環(huán)形凹槽即下閥體為環(huán)形凹槽狀整體，復(fù)體構(gòu)件的環(huán)形凹槽由閥殼體811、下閥體812和中心氣管831焊接密封后構(gòu)成。如圖29所示，雙泄壓閥：雙泄壓閥是開(kāi)口式燃料組件頂端串聯(lián)兩個(gè)泄壓閥，下方泄壓閥為易熔重金屬型泄壓閥，上方為彈簧型泄壓閥，其下閥體812可作為易熔重金屬型泄壓閥的防脫堵頭827。雙泄壓閥的優(yōu)點(diǎn)是密封效果好，低溫時(shí)凝固的重金屬能徹底密封，高溫時(shí)雙泄壓閥起雙保險(xiǎn)作用，重金屬液體還可以吸收裂變氣體中的揮發(fā)物，防止閥體結(jié)垢，增加彈簧型泄壓閥的可靠性。