本發(fā)明屬于核反應堆工程，具體涉及一種適用于氣冷微堆的中子源源芯及其制備方法、中子源、中子源組件、氣冷微堆。

背景技術：

1、無論是能源危機還是環(huán)境惡化，發(fā)展清潔能源迫在眉睫。核能具備清潔、能量密度高、燃料運輸壓力低等優(yōu)勢，無疑將是能源發(fā)展戰(zhàn)略中的重要組成部分。氣冷微堆是一種基于棱柱式高溫氣冷堆發(fā)展改進而來的微型模塊化反應堆，同屬于第四代先進核能系統(tǒng)，具有固有安全性，其定位是作為模塊化核電源，長期為封閉區(qū)域如海底、孤島、陸地偏遠地區(qū)甚至外太空等特殊地域提供穩(wěn)定電能。

2、由于反應堆初期運行之前或長期停堆之后，裝料和啟動過程中堆芯內的中子很少，堆外探測器可能無法探測到堆芯內的中子注量水平。為確保臨界安全，整個過程應處于中子探測器的有效監(jiān)督之下，將中子源組件應用于氣冷微堆中可起到“提高反應堆首次裝料、啟動時堆芯的中子通量至一定水平之上，從而使堆外中子探測器能夠準確監(jiān)視堆芯中子通量變化，保障堆芯安全啟動”的作用。另一方面，微型堆堆芯布置緊湊，壓力容器不便于開過多的操作孔，而造成密封困難，期望中子源可隨堆運行，不再啟動后取出。因此，氣冷微堆內中子源組件的合理研發(fā)以及其布置方案的合理設計對氣冷微堆整體研發(fā)具有重要意義。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術中存在的上述不足，提供一種適用于氣冷微堆的中子源源芯及其制備方法、中子源、中子源組件、氣冷微堆，通過對中子源組件的合理設計以及其在氣冷微堆堆芯內的布置方案設計，以實現(xiàn)中子源組件于氣冷微堆隨堆運行。

2、解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是提供一種適用于氣冷微堆的中子源源芯，中子源源芯材料為241am/be源，241am/be源的原料配方包括beo、amo2。

3、優(yōu)選的是，beo與amo2的質量比為(4:1)～(10:1)。

4、本發(fā)明還提供一種上述的適用于氣冷微堆的中子源源芯的制備方法，包括以下步驟：

5、將beo與amo2燒結，得到中子源源芯，中子源源芯材料為241am/be源。

6、優(yōu)選的是，beo與amo2燒結溫度為1200～1700℃，燒結時間為4～8h。

7、本發(fā)明還提供一種適用于氣冷微堆的中子源，包括：上述的中子源源芯、設置于中子源源芯外的包殼，中子源源芯盛放于包殼內。

8、優(yōu)選的是，中子源源芯結構為圓柱體結構，圓柱體直徑為10mm～20mm，圓柱體高度為20mm～60mm。

9、優(yōu)選的是，包殼為雙層包殼結構，包殼包括：內層包殼、設置于內層包殼外的外層包殼。外層包殼包覆于內層包殼外。

10、優(yōu)選的是，內層包殼直徑為15mm～25mm，內層包殼高度為30mm～70mm；

11、外層包殼直徑為20mm～30mm，外層包殼高度為40mm～80mm。

12、優(yōu)選的是，包殼材料為uns?n08810材料。

13、優(yōu)選的是，包殼厚度為2mm～5mm。

14、優(yōu)選的是，中子源在氣冷微堆設計壽期內提供的中子源強度為1×105～1×107n/s。

15、本發(fā)明還提供一種適用于氣冷微堆的中子源組件，包括：

16、上述的中子源、石墨框架，石墨框架一端設置有中空的安置孔，中子源插入安置孔中，安置孔用于安置中子源，石墨框架另一端設置有提拉端頭，提拉端頭上設置有連接件，連接件用于與氣冷微堆內的中子源組件孔道連接。連接件為螺紋，螺紋與氣冷微堆內的中子源孔道的開口螺紋相匹配。

17、本發(fā)明還提供一種氣冷微堆，包括：堆芯本體、設置于堆芯本體上所述的中子源組件、控制棒，堆芯本體上設置有中子源組件孔道，中子源組件設置于中子源組件孔道內。

18、優(yōu)選的是，中子源組件布置于距離氣冷微堆堆芯第一層中心控制棒石墨塊10cm～20cm。

19、優(yōu)選的是，中子源組件孔道位于中心控制棒石墨塊首層，中子源組件孔道深150mm～200mm，中子源組件孔道直徑為22mm～32mm。

20、優(yōu)選的是，中子源組件孔道開口處通過螺紋端塞密封，并配有螺紋配合連接。

21、本發(fā)明提出的一種適用于氣冷微堆的中子源源芯及其制備方法、中子源、中子源組件、氣冷微堆，通過對中子源組件的合理設計以及其在氣冷微堆堆芯內的布置方案設計，以實現(xiàn)中子源組件于氣冷微堆隨堆運行且滿足“提高反應堆首次裝料、啟動時堆芯的中子通量至一定水平之上，從而使堆外中子探測器能夠準確監(jiān)視堆芯中子通量變化，保障堆芯安全啟動”的功能需求，具備穩(wěn)定的中子源輸出能力。

技術特征：

1.一種適用于氣冷微堆的中子源源芯，其特征在于，中子源源芯材料為241am/be源，241am/be源的原料配方包括beo、amo2。

2.根據(jù)權利要求1所述的適用于氣冷微堆的中子源源芯，其特征在于，beo與amo2的質量比為(4:1)～(10:1)。

3.一種權利要求1～2任意一項所述的適用于氣冷微堆的中子源源芯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權利要求3所述的適用于氣冷微堆的中子源源芯的制備方法，其特征在于，beo與amo2燒結溫度為1200～1700℃，燒結時間為4～8h。

5.一種適用于氣冷微堆的中子源，其特征在于，包括：權利要求1～2任意一項所述的中子源源芯、設置于中子源源芯外的包殼，中子源源芯盛放于包殼內。

6.根據(jù)權利要求5所述的適用于氣冷微堆的中子源，其特征在于，中子源源芯結構為圓柱體結構，圓柱體直徑為10mm～20mm，圓柱體高度為20mm～60mm。

7.根據(jù)權利要求5所述的適用于氣冷微堆的中子源，其特征在于，包殼為雙層包殼結構，包殼包括：內層包殼、設置于內層包殼外的外層包殼。

8.根據(jù)權利要求6所述的適用于氣冷微堆的中子源，其特征在于，內層包殼直徑為15mm～25mm，內層包殼高度為30mm～70mm；

9.根據(jù)權利要求5所述的適用于氣冷微堆的中子源，其特征在于，包殼材料為unsn08810材料。

10.根據(jù)權利要求5所述的適用于氣冷微堆的中子源，其特征在于，包殼厚度為2mm～5mm。

11.根據(jù)權利要求5所述的適用于氣冷微堆的中子源，其特征在于，中子源在氣冷微堆設計壽期內提供的中子源強度為1×105～1×107n/s。

12.一種適用于氣冷微堆的中子源組件，其特征在于，包括：

13.一種氣冷微堆，其特征在于，包括：堆芯本體、設置于堆芯本體上的權利要求12中所述的中子源組件、控制棒，堆芯本體上設置有中子源組件孔道，中子源組件設置于中子源組件孔道內。

14.根據(jù)權利要求13所述的氣冷微堆，其特征在于，中子源組件布置于距離氣冷微堆堆芯第一層中心控制棒石墨塊10cm～20cm。

15.根據(jù)權利要求13所述的氣冷微堆，其特征在于，中子源組件孔道位于中心控制棒石墨塊首層，中子源組件孔道深150mm～200mm，中子源組件孔道直徑為22mm～32mm。

16.根據(jù)權利要求13所述的氣冷微堆，其特征在于，中子源組件孔道開口處通過螺紋端塞密封，并配有螺紋配合連接。

技術總結
本發(fā)明公開了一種適用于氣冷微堆的中子源源芯及其制備方法、中子源、中子源組件、氣冷微堆，中子源源芯材料為<supgt;241</supgt;Am/Be源，<supgt;241</supgt;Am/Be源的原料配方包括BeO、AmO<subgt;2</subgt;。本發(fā)明通過對中子源組件的合理設計以及其在氣冷微堆堆芯內的布置方案設計，以實現(xiàn)中子源組件于氣冷微堆隨堆運行且滿足提高反應堆首次裝料、啟動時堆芯的中子通量至一定水平之上，從而使堆外中子探測器能夠準確監(jiān)視堆芯中子通量變化，保障堆芯安全啟動的功能需求，具備穩(wěn)定的中子源輸出能力。

技術研發(fā)人員：管婧宇,江小川,劉國明,張成龍,賀楷,董建華,詹自敏,申騰,董浩,齊安舟,朱思陽,王子祺,董舵
受保護的技術使用者：中國核電工程有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/14