[發明專利]地下中子能電站

在審

• 申請號: 201810270105.7
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108417283A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 何滿潮;吳宜燦;楊曉杰;汪建業;喬亞飛;王芳;王琦;柏云清
• 申請（專利權）人: 何滿潮
• 主分類號: G21D1/02
• 分類號: G21D1/02;G21D5/04;F28D21/00;F24D3/00;F22D11/06;F22B1/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓嫚嫚;王春光

本發明提供了一種地下中子能電站，地下中子能電站位于地下硐室中，其包括：中子源系統，其位于地下硐室的一端，中子源系統具有用于發射離子的離子束管；能量產生系統，其位于地下硐室的下方，能量產生系統具有放置堆芯的反應容器，反應容器與離子束管之間密封連接有耦合結構；發電系統，其位于地下硐室的另一端，發電系統與能量產生系統相連；余熱采集利用系統，其位于地下硐室的另一端，余熱采集利用系統分別與能量產生系統、發電系統相連。本發明的地下中子能電站，能充分利用燃料進行供電和供熱，其燃料利用率高，該地下中子能電站位于地下，呈長條形布置，其關鍵設備小型化，能永久封存燃料，安全可靠。

技術領域

本發明涉及能源環境與地下空間領域，尤其涉及一種地下中子能電站。

背景技術

近年來，我國的環境污染越來越嚴重，上百個城市受霧霾困擾。通過對歷史數據的分析和調研發現霧霾問題產生的根本原因在于煤炭消耗占比過高。2015年，我國煤炭消耗占比約64％，是導致我國環境問題和霧霾天氣的主要原因。借鑒英德的經驗，為治理環境問題，必須降低煤炭的消耗占比。當煤炭消耗占比降低到35％時，空氣質量得到了明顯好轉；當煤炭消耗占比降低到25％時，霧霾等環境問題基本消除。為此，必須需要找到替代30％能源的清潔能源。

傳統的清潔能源包括風能、太陽能、水能和地熱能等。但是風能和太陽能受環境條件制約，設備利用率低，目前的技術不滿足大規模發展的條件。水電由于水資源分布不均勻，開發潛力有限，且存在對生態環境破壞的風險。地熱能屬于新型能源，尚處于初步利用階段，目前的技術大多利用淺層地熱能，不具備提供大規模能源供應的可能。依據我國中長期規劃，我國非石化能源在2030年占比約20％，不能滿足大規模替代煤炭資源的可能性。

核電作為一種新型能源，具備提供大規模能源的可能，但是其發展卻遇到了巨大的阻力：(1)核事故影響巨大，比如日本核島事故；(2)我國鈾礦資源缺乏，富集鈾的燃料模式難以滿足長久發展；(3)存在高放性核廢料，具有長期危害性，且后期處置費用較高。依據我國發展規劃，我國核電在2030年總裝機量1.5億千瓦，占總發電量的8％～10％，不存在提供30％能源的可能。

綜上所述，目前常用的清潔能源不存在提供30％替代能源的可能性。

發明內容

本發明的目的是提供一種地下中子能電站，能充分利用燃料進行供電和供熱，其燃料利用率高，該地下中子能電站位于地下空間內，呈長條形布置，其關鍵設備小型化，能永久封存燃料，安全可靠。

本發明的上述目的可采用下列技術方案來實現：

本發明提供一種地下中子能電站，所述地下中子能電站位于地下硐室中，其包括：

中子源系統，其位于所述地下硐室的一端，所述中子源系統具有用于發射離子的離子束管；

能量產生系統，其位于所述地下硐室的下方，所述能量產生系統具有放置堆芯的反應容器，所述反應容器與所述離子束管之間密封連接有耦合結構；

發電系統，其位于所述地下硐室的另一端，所述發電系統與所述能量產生系統相連；

余熱采集利用系統，其位于所述地下硐室的另一端，所述余熱采集利用系統分別與所述能量產生系統、所述發電系統相連。

在本發明的實施方式中，所述地下硐室的下方設有防核素遷移屏障體，所述能量產生系統位于所述防核素遷移屏障體內。

在本發明的實施方式中，所述防核素遷移屏障體包括：

設置在所述地下硐室下部的人工屏障結構體，所述人工屏障結構體具有底壁、周側壁及頂壁，所述底壁、所述周側壁及所述頂壁之間形成有容納腔，所述能量產生系統放置在所述容納腔中，所述底壁、所述周側壁及所述頂壁均具有由內至外依次設置的鉛粉混凝土層、粘土層和鋼筋混凝土層；

注漿層，其圍設在所述人工屏障結構體的外側；