加速器驱动的次临界反应堆系统的制作方法_4

文档序号:9439079阅读:来源:国知局
系统的相应的其变体中的粒子和输入可根据需要从其他来源再循环或循环而来,但都作为一个直接的场域粒子和光子收集和加速器循环-再循环系统的一部分。
[0102]27、可选地,当系统需暂时停机维护或对燃烧单元进行现场维护或为了电网负载平衡需要在断开“STEM”时,可采用同步储存装置以引导正常粒子流的部分或全部并储存反应堆产生及由收集过程中收集到的粒子流的能量。
[0103]28、为了更高效地捕获STEM束不需要的中子流的能量,作为“反向加速器型”感应发电系统的替代方案,可采用一种机械+ “气体等离子体马达”的准机械系统。
[0104]a、在此系统中反应堆系统提供的一个粒子通道产生一个光子(或者其他+带电粒子)“等离子”体,或以多个出口通道的组合替代,同种类型的粒子或更复杂类型的粒子参与到离子体集合结构,并在分开的密闭室内实施,以达到上述目的;
[0105]b、但通常来说,一个正极的粒子等离子堆和中子的惯性能量的休眠能量在“等离子马达工艺”中被消耗,其能量和粒子数量被更新,从而驱动(通过收集室提供的通道流量)一个往复磁活塞室(其驱动一个传统发电机系统),或者一个斯特林发电机类型的替代表面;所有表面均镀有具有磁渗透性、热绝缘及低摩擦力的陶瓷;
[0106]C、除带电的等离子体堆外为不需要或返回反应堆的中子束的惯性能量。
[0107]d、在此“活塞”室内,从活塞室的内壁及运动的活塞的外表面分布着产生的磁电场(通过电磁体/永磁体等)。
[0108]e、在反应堆源更新的等离子堆+中子在电磁/机械转换过程中消耗能量;当等离子堆的能量水平降低并冷却,活塞室被清空,粒子在需要时被重新循环到粒子循环系统。
[0109]f、在等离子和中子冷却且活塞室被清空后,热中子和带正电的粒子被出口通道分开以进行再循环;
[0110]g、显而易见的是整个“中子束等离子发电机”的“等离子马达”部分比本发明涉及方案提及的其他要素具有更广泛的应用,其形状可大可小,以不同的方式适用于不同来源等离子体的给料和发生,即核反应堆系统之外的系统。
[0111]h、作为系统一种替代设计结构,还可提供一种只使用高能但散射分布在低摩擦力系统内的中子束,以适用于带有超额中子但对双重中心束/等离子系统不是最佳要求的整个发电系统。
[0112]1、另一种替代设计涉及必须在热效率机械通道系统转移的中子的损失更少,这种系统内第一燃烧单元出来的中子流被转移的数量最小化,并继续以基本直的通道流出并注入以系列形式出现的多个其他反应堆/收集室,净超量中心应用于未端的直接斯特林发动机系统。
[0113]j、可选择地,收集室内的机械表面的一部分为双重目的而制造,并以机械形式将中心反射到其来源处。
[0114]k、可选择及较佳的方案是:收集室表面基本为弹性并可根据快速中子的流量进行共振调节,其内壁以机械共振的形式吸收碰撞并予以反射及反弹;这种共振能量通过密闭室另一面的机械振动部件的运动被溢流,上述振动部件作为功能部件与电磁感应发动机装置连接。本领域已公告上述部件的许多结构设计,或者也可在将来开发;促动器以多个小型或微型感应发电机的形式在磁场中移动,从而感应电流,从而增加累积发电及系统能量转换的净效率。
[0115]1、最后,根据中子输出的能量水平,一个替代其他选择方案或与其他方案一起提供的方案是采用更为传统的热转换系统,即液体/熔液或气体,其中中子加热中间体或结构或者一定量的气体或液体,其驱动涡轮机(除了已经公开的较佳选择斯特林系统外,亦可采用中子或气体等离子/中子组合系统。
[0116]m、尽管与直接感应束系统相比会有效率损失(上文所述),其借助了通常为机械作业的机械发电系统,而不是仅仅驱动发动机组件。
[0117]29、本领域公知的或者在将来在这个重新活跃的领域出现或推出,但未在此特别说明的任何反应堆设计的特征或组件并非意味着本方案的充足完整,而是预期本领域的技术人员能够理解到与反应堆和发电厂设计相关的其他众多的变体和系统的其他典型组件。上述组件及特征不能改变本发明涉及系统所包含的核心性质和益处。
[0118]30、本系统的核心是一种间接且“解构”的反应堆工艺和AD-SCR系统的空间分隔版本,其中反应堆产品被尽可能快且更有效率地从燃料堆和燃烧系统清除,粒子热能量的损失最小化,光子的强度或波长能量损失很小,所有反应堆系统的所有反应产品的转换更加直接且更有效率。
[0119]31、对于在先技术来说,提供一个智能的能量收集和恢复结构系统至关重要,其能够处理和恢复带电及中性粒子裂变产品和电磁波/光子裂变产品并将这些能量产品输送到高效的场域及惯性堆共振能量转换系统,并根据需要将过量的裂变产品重新返还到反应堆单元和/或裂变源。
[0120]考虑到从热转换改到直接粒子/光子场/波转换和处理的实际优点,有必要指出自20世纪90年代以来商业加速器产品和设计的效率以及尺寸减小和成本降低方面已经取得了进展,同时在半导体、纳米材料、粒状材料、仪器、空间飞行器的动力系统、医疗设备等方面采用粒子束和高强度激光技术制造复合技术设备也取得了很大的改进。
[0121]在加速器成本、效率和紧凑性方面的改进方面进行商业应用需要提及EM CUBE公司生产的DISAC分配式加速器,其效率超过传统加速器60%,甚至是10倍。
[0122]本发明提供的“反向”感应发电机的效率预期将大大超过上面的数字,其效率已经远高于RUBBIA专利涉及的传统热/涡轮机系统和其他基于上述专利开发的AD-SCR系统。
[0123]上面的基础参考数字并未包括或考虑通过无粒子激光捕获带电粒子能量的光波/光子辐射及转换所带来的更高效率,其理论上可应用于潜在的光能分配系统并可实现与超导发电厂同样的低损耗。
[0124]本发明涉及的带有比传统涡轮机系统效率更高的可选惯性能量转换系统的极低摩擦力快速中子管道及重新循环系统将能看到根据基本方法而提供的许多其他版本,上述版本将归入在此提供的通用解决方案。
[0125]在部分为AD-SCR系统平行开发的紧凑型加速器中,英国开发了一种EMMA( “多种应用的电子模板”)加速器系统,其被定义为“一种无比例限制、固定场域、可变梯度的加速器(NS-FFAG) ”,并于2011年在THOREA (钍能量放大协会,几家英国大学和研究所专家组成的联合会)支持下公开。
[0126]如上述联合会所述,1990年以来已经取得了很大进展。2010年挪威奥斯陆的AKERSOLUT1NS公司与CARLOS RUBBIA合作完成了 “加速器驱动钍反应堆”项目的设计阶段。
[0127]AD-SCR源于初始发明间接及次临界反应堆概念,其所有基础设计的实用性不断改善和效率提高,同时上述技术进步将重点放在整体的能量恢复及比传统涡轮热交换系统效率更高的转换效率,而对于本“解构”及次临界设计来说既然结果也是机遇,上述研究只是铀裂变临界反应堆设计的非主要部分,因为上述方面正是AD-SCR “STEM”原始版本试图摆脱的。
[0128]I1、燃料循环和原料系统,实施:裂变过程中重量更轻及储量更丰富的元素
[0129]除了第I部分提供的更高效的能量收集和转换系统外,源于1989/1990年并于1990年公开的初始发明其他未公开的有价值的特征并非显而易见亦不能被推断出来。
[0130]初始公开文件及本专利文件的核心是更高效且更间接的系统,因此其结构方面很灵活,以适用于更多种类的给料,尤其是比钍更轻且储量更丰富的元素(当然除了储量更丰富外,比钍成本更低且处理更安全,在废料处理方面更安全且能量产出更大)。为人所知的是由于钍在自然环境下只要达到合适的浓度和条件可自发地形成反应堆,因此设计一个采用钍的反应堆过去较为简单。然而钍需要采取间接工艺,但钍基本上可以所有其他方面产生较佳的结果。
[0131]据说RUBBIA和BOWMAN均没有真正进行上述眼光更远的研究,而只是停留在最基本的版本,同时上述概念向相关公众公开时只是点到为止并未涉及本发明的特征,因此可以不令人惊讶地总结上述两个专利只是原始公开文献两种显而易见且实际的应用和实施例。
[0132]然而原始发明的内容总是远多于上述公开的文献,且比后者更加重要和更为基本。
[0133]言归正传:原始发明的自始便有一个目的,也是其公开的动力,即在1989/1990年公开和本专利文件涉及的更高效和更灵活的AD-SCR “STEM”系统在没有丰富钍储藏量的国家也能够找到其他元素作为给料。
[0134]为弥补能量产出低的缺陷是设计更加先进能量捕获和恢复系统并提高反应堆赤字曲线努力的关键因素,在涉及其他给料方面亦如是。
[0135]如果打开地球地壳、海洋关于核元素储藏量的地图对照可行核能量曲线,可以看到许多可裂变的候选元素,同时实际上加速器驱动次临界反应堆系统的综合应用使这些成为可能。
[0136]本发明的目的不包括对所有候选元素作为加速器驱动及间接辅助“栗”系统增殖溢流效率进行分析。
[0137]总体来说,与钍对照进行权衡:
[0138]不利因素:
[0139]1、与本发明涉及的系统具有相同效率的能源收集及转换系统的情况下,通常能量产出较低(尽管特定反应堆工艺设计可能导致其他可能)。
[0140]2、一些候选元素可接受为类裂变同位素,但其他循环的裂变产品在至少没有AD-SCR系统处理的前提下可能产生放射更长的放射裂变产品。
[0141]有利因素:
[0142]1、成本更低且储藏更丰富的原料
[0143
当前第4页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1