[發明專利]一種適用于脈沖型聚變堆的布雷登循環發電系統

有效

• 申請號: 201811221211.2
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN111075529B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 王小勇;王曉宇;葉興福
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F01K25/08;G21D5/06
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高安娜

本發明屬于聚變反應堆技術領域，具體涉及一種適用于脈沖型聚變堆的布雷登循環發電系統，主回路包括透平C?02，壓縮機C?01，聚變堆，換熱器HX?02和換熱器HX?01以及連接上述設備的管路；壓縮機C?01出口依次連接聚變堆、換熱器HX?02一次側、換熱器HX?01一次側、之后與透平C?02入口相連，透平C?02出口連接壓縮機C?01入口，形成閉合回路，結構控制簡單，透平入口溫度、流量和壓力穩定，能夠降低未來可控核聚變反應堆等離子體約束要求。

技術領域

本發明屬于聚變反應堆技術領域，具體涉及一種適用于脈沖型聚變堆的布雷登循環發電系統。

背景技術

聚變堆核電站是人類社會未來的主要電站，其通過聚變反應裝置約束氘氚等離子體發生可控聚變，產生能量，而后由冷卻系統帶出反應堆內聚變能量至堆外，通過推動透平或汽輪機做功產生電力。與裂變堆和火電廠鍋爐不同，基于當前聚變技術來說，實現持續穩定聚變反應有很大困難，聚變裝置產生的功率是脈沖型功率。當前裂變電站和火電站技術無法利用脈沖型功率，產生持續穩定的電力。

布雷登循環發電系統是一種高效的發電系統，是目前高溫氣冷堆的一個主要研究方向，且技術日漸成熟。然而，與高溫氣冷堆等裂變裝置所提供的穩態熱源不同，聚變堆所提供的熱源是脈沖式的，這對于透平的穩態運行和系統的穩定發電帶來極大的挑戰。為解決這個問題，設計了一種適用于脈沖型聚變堆的布雷登循環發電系統，該系統能夠保證透平的穩態運行，以及穩定發電。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于脈沖型聚變堆的布雷登循環發電系統，其能夠根據脈沖功率反應堆產熱功率的周期運行而調整運行狀態，保證系統產生穩定功率的電力。

本發明的技術方案如下：

一種適用于脈沖型聚變堆的布雷登循環發電系統，包括聚變堆、與聚變堆出口依次連接的兩個換熱器HX-02、HX-01、透平C-02和壓縮機C-01，以及連接上述設備的管路；

其中，聚變堆出口連接換熱器HX-02的一次側入口，換熱器HX-02一次側出口連接換熱器HX-01的一次側入口，換熱器HX-01的一次側出口連接透平C-02入口，透平C-02出口接壓縮機C-01入口，接壓縮機C-01入出口連接聚變堆入口，形成閉合回路。

還包括控溫系統，所述的溫控系統包括壓力罐TA-01、高溫儲能容器TA-02、泵PB-01和泵PB-02；

所述的壓力罐TA-01的入口連接換熱器HX-01二次側出口，低溫容器TA-01的出口連接換熱器HX-02的二次側入口；

所述的壓力罐TA-02的入口連接換熱器HX-02二次側出口，高溫容器TA-02的出口連接換熱器HX-01的二次側入口；

所述的泵PB-01設于壓力罐TA-02的出口與換熱器HX-01二次側入口之間的管路上；

所述的泵PB-02設于壓力罐TA-01的出口與換熱器HX-02二次側入口之間的管路上。

所述的溫控系統還包括開關閥VG-01和開關閥VG-02；

所述的開關閥VG-01設于泵PB-01和壓力罐TA-02之間的管路上；

所述的開關閥VG-02設于泵PB-02和壓力罐TA-01之間的管路上。

當聚變堆出口為高溫出口時，開關閥VG-01關閉，泵PB-01關閉，開關閥VG-02打開，泵PB-02開啟；

當聚變堆出口為低溫出口時，開關閥VG-02關閉，泵PB-02關閉，開關閥VG-01打開，泵PB-01開啟。

所述聚變堆、換熱器、透平和壓縮機形成的主回路通入的冷卻劑為氣體。

所述氣體為氦氣。