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1、10申请公布号43申请公布日21申请号201380032522322申请日2013053113/53035620120622USG21C7/22200601G21C7/24200601G21C15/28200601G21C17/025200601G21D3/0820060171申请人通用电气日立核能美国有限责任公司地址美国北卡罗来纳州72发明人BJ杜伊斯EP勒文74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人李强肖日松54发明名称制造用于核反应堆的液体金属冷却剂的方法57摘要本发明提供了一种制造液体金属冷却剂的方法，其包括将纳米粒子添加至液体金属冷却剂，以改变液体金属冷却剂的中子性质。。
2、所述纳米粒子具有与所述液体金属冷却剂的中子性质不同的中子性质。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014121986PCT国际申请的申请数据PCT/US2013/0436222013053187PCT国际申请的公布数据WO2013/191869EN2013122751INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104380388A43申请公布日20150225CN104380388A1/1页21一种制造用于核反应堆的液体金属冷却剂的方法，所述方法包括将纳米粒子添加至液体金属冷却剂，以改变所述液体金属冷却剂的中子性质，所。
3、述纳米粒子具有与所述液体金属冷却剂的中子性质不同的中子性质。2根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加纳米粒子包括将金属添加至所述液体金属冷却剂，所述金属具有与所述液体金属冷却剂的金属不同的中子横截面和原子量中的至少一者。3根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将金属添加至所述液体金属冷却剂包括添加铪、硼、铁、镍、锰、铬和钆中的一者。4根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将金属添加至所述液体金属冷却剂包括将所述金属添加至液体钠、铅铋和钠钾中的一者。5根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加纳米粒子包括改变中子吸收横截面、中子减速特性和中子散射横截面中的一者。6根据权利要求1所述的。
4、方法，其特征在于，所述添加纳米粒子包括通过直接法和连续在线法中的一者测量所述纳米粒子的浓度。7根据权利要求6所述的方法，其特征在于，测量所述纳米粒子的浓度包括使用质谱仪进行所述液体金属冷却剂的取样。8根据权利要求6所述的方法，其特征在于，测量所述纳米粒子的浓度包括基于所述纳米粒子的活化产物而测量所述液体金属冷却剂中的信号的强度。权利要求书CN104380388A1/3页3制造用于核反应堆的液体金属冷却剂的方法技术领域0001一些示例实施例通常涉及制造液体金属冷却剂的方法，更特别地涉及通过添加金属纳米粒子而改变液体金属冷却剂的中子性质的方法。背景技术0002核反应堆使用多种冷却剂，快堆利用由快中。
5、子维持的裂变链式反应。液体金属冷却剂例如铅或钠在快堆中使用，因为这些类型的冷却剂不显著影响或减速中子。然而，例如，钠冷却剂在暴露于空气时燃烧，并且为腐蚀性的，由此产生安全性问题。发明内容0003示例实施例提供了一种制造液体金属冷却剂的方法，其提高核反应堆的反应堆冷却剂性能、能量效率和/或燃料性能。所述方法包括将纳米粒子添加至液体金属冷却剂，以改变液体金属冷却剂的中子性质。所述纳米粒子具有与所述液体金属冷却剂的中子性质不同的中子性质。附图说明0004通过参照所附附图详细描述示例实施例，示例实施例的如上和其他特征和优点将变得更明显。附图旨在描述示例实施例，不应被解释为限制权利要求书的预期范围。除非。
6、明确指出，否则不认为附图按比例绘制。0005图1为根据一个示例实施例的制造液体金属冷却剂的方法的流程图。具体实施方式0006本文公开了详细的示例实施例。然而，为了描述示例实施例的目的，本文公开的具体结构和功能细节仅为代表性的。然而，示例实施例可以以许多替代形式实施，不应被解释为仅局限于本文所述的实施例。0007因此，尽管示例实施例能够有各种修改和替代形式，其实施例以示例的方式在附图中显示，并将在本文详细描述。然而应了解，不旨在将示例实施例局限于所公开的特定形式，相反，示例实施例涵盖落入示例实施例的范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。在附图的整个描述中，相同的数字指代相同的要素。0008应。
7、了解，尽管术语第一、第二等可在本文用于描述各种要素，但这些要素不应受限于这些术语。这些术语仅用于区分一个要素与另一要素。例如，在不偏离示例实施例的范围的情况下，第一要素可称为第二要素，类似地，第二要素可称为第一要素。如本文所用，术语“和/或”包括相关的所列项目中的一个或多个的任意组合和所有组合。0009应了解，当要素称为被“连接”或“联接”至另一要素时，其可直接连接或联接至另一要素，或者可能存在介于中间的要素。相比之下，当要素称为被“直接连接”或“直接联接”至另一要素时，则不存在介于中间的要素。用于描述要素之间的关系的其他词语应该以类说明书CN104380388A2/3页4似的方式解释例如“在。
8、之间”相比于“直接在之间”，“与相邻”相比于“直接与相邻”等。0010本文所用的术语仅为了描述特定实施例的目的，不旨在限制示例实施例。如本文所用，单数形式“一种”和“所述”旨在同样包括复数形式，除非上下文明确相反指出。还应了解，当在本文中使用时，术语“包含”、“包括”指定所述特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但不排除一种或多种其他特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其组合的存在或添加。0011也应注意到，在替代实施中，所述功能/动作可不以图中所述的顺序进行。例如，连续显示的两个图可实际上基本上同时进行，或者可有时以相反的顺序进行，这取决于涉及的功能/动作。0012图1为根据一个。
9、示例实施例的制造液体金属冷却剂的方法的示意图。容器3包括液体金属冷却剂2，纳米粒子1添加至所述液体金属冷却剂2。容器3可为反应堆或单独的管道或容器的常规一次冷却系统。将纳米粒子1添加至液体金属冷却剂2，以改变液体金属冷却剂2的中子性质。0013纳米粒子1具有与液体金属冷却剂2的中子性质不同的中子性质例如中子吸收、中子减速等。中子性质其将在下文更详细地描述可包括如下中的一者以1024CM2的靶或单位测得的中子吸收横截面，通过在与减速剂原子碰撞时中子的平均对数能量损失增加所测得的中子减速特性，以及以靶测得的中子散射横截面。0014纳米粒子1可在约350下分散至液体金属冷却剂2中。纳米粒子1的直径可。
10、为约1050NM。所得溶液可保持在相同温度下达约24小时。示例实施例不限于此，前述条件可基于纳米粒子的金属而变化。0015纳米粒子包括金属，所述金属具有与液体金属冷却剂的金属不同的中子横截面和原子量中的至少一者。例如，包括于纳米粒子中的金属可为如下中的一者铪、硼、铁、镍、锰、铬和钆例如铪。液体金属冷却剂的金属为例如液体钠、铅铋或钠钾中的一者。0016存在于液体金属冷却剂2中的纳米粒子1的浓度可通过数种方法中的一者测得，例如直接法或连续在线法。例如，可通过化学装置例如使用质谱仪进行液体金属冷却剂2的取样，直接测得纳米粒子1的浓度。0017存在于液体金属冷却剂2中的纳米粒子1的浓度可通过例如基于纳。
11、米粒子1的活化产物测量冷却剂中的信号的强度而连续测得。例如，测量来自存在于纳米粒子1中的金属例如HF181的衰减的482KEV信号的强度允许测量液体金属冷却剂2中的HF含量。0018在根据一个示例实施例的方法中，将具有比液体金属冷却剂2例如液体钠冷却剂的金属更高的中子吸收横截面的纳米粒子1例如铪添加至液体金属冷却剂2。所得分散体的有效中子吸收横截面为由存在于分散体中的每一个的原子数加权的液体钠吸收横截面和金属纳米粒子吸收横截面的组合。在一个示例实施例中，有效中子吸收横截面随着液体金属冷却剂2中的纳米粒子1的浓度而成比例地增加。0019在一个示例实施例中，可将纳米粒子1逐渐添加至液体金属冷却剂2。
12、或从液体金属冷却剂2逐渐去除，以控制分散体的有效中子吸收横截面。0020在一个示例实施例中，纳米粒子1不必溶解于液体金属冷却剂2中，但对液体金属说明书CN104380388A3/3页5冷却剂2的中子吸收特性的作用是相同的，从而与常规操作例如控制棒插入和取出分开提供对分散体反应性的控制。0021在一个示例实施例中，纳米粒子1可以以相对高的浓度相对快速地添加至液体金属冷却剂2。纳米粒子1的所述添加可被主动驱动，或者可在达到反应堆的设计阈值时被动实现例如如果冷却剂温度达到所需阈值以上，则纳米粒子自动添加。0022纳米粒子1的添加也可提供给分散体相对快速的大的负反应性，由此充分增加有效中子吸收横截面，。
13、以停止反应堆芯内的裂变链式反应。该效果类似于存在于沸水反应堆BWR中的备用液体控制系统，所述备用液体控制系统将硼酸添加至反应堆芯中的溶液中，以停止裂变链式反应。0023在一个示例实施例中，纳米粒子1不必溶解于液体金属冷却剂2中，但对液体金属冷却剂2的中子吸收特性的作用是相同的，从而提供可关闭反应堆的分散体，但与常规操作例如控制棒插入和取出分开。0024因此已描述了示例实施例，显而易见的是示例实施例可以以许多方式变化。这种变化不应看作是对示例实施例的预期精神和范围的偏离，且对于本领域技术人员而言显而易见的所有这种改变旨在包括于如下权利要求书的范围内。说明书CN104380388A1/1页6图1说明书附图CN104380388A。