[發明專利]一種太陽能反應堆系統及其工作方法

在審

• 申請號: 202010134724.0
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111312421A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 蘇光輝;張衍;田文喜;張魁;秋穗正;陳榮華
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G21D9/00
• 分類號: G21D9/00;G21D1/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種太陽能反應堆系統及其工作方法，該系統包括核反應堆系統和太陽能輔助加熱系統，通過太陽能加熱對核反應堆出口蒸汽進行再加熱，達到對太陽能的有效利用的同時提高和核反應堆的效率；其中核反應堆系統采用一體化模塊式小堆設計，太陽能輔助加熱系統采用塔式太陽能儲能系統設計，反應堆和太陽能之間通過過熱器傳遞熱量；反應堆保持額定滿功率運行，太陽輔助加熱系統將反應堆產生的飽和蒸汽加熱成為過熱蒸汽，并進入到高壓缸膨脹做功，通過調整太陽能輔助加熱系統的熔鹽泵流量控制進入高壓缸的蒸汽溫度。本發明使得太陽能和核能有效聯合工作，避免了對核反應堆功率的頻繁調整，提高了反應堆的安全性和經濟性，同時實現了對太陽能的高效利用。

技術領域

本發明涉及核反應堆領域，具體涉及一種太陽能反應堆系統及其工作方法。

背景技術

隨著人類經濟社會的發展,能源與環境污染問題成為影響和阻礙世界經濟和社會可持續發展的兩大重要因素。太陽能是最理想的可再生能源,具有廉價、資源豐富、清潔和無污染等優點,有效利用太陽能是解決未來能源可持續發展的最重要的方法。太陽熱發電技術作為太陽能利用的重要方向之一,也越來越受到人們的重視,許多發達國家已投入大量人力和物力開展太陽熱發電的研究和試驗工作。同其他自然能源如風能、水能、潮汐能等一樣，太陽能的利用也存在隨機性、間歇性和波動性的特點，在發電入網時存在接入困難、成本高、難以控制等缺點，且會對電網電能質量和可靠性產生不利影響。

為解決太陽能發電存在的上述問題，多能源聯合工作，通過熱能、核能等可控能源平滑太陽能發電波動正在受到世界各國重視。核能是一種高效清潔的能源，基于中國大量的能源需求，中國未來的能源規劃中核能必然占據重要地位，因此核能和太陽能的聯合發電是具有廣大前景的。目前主流的核能和其他自然能源的聯合工作的主要形式為：通過對太陽能、風能等能源的長期監控，尋找其波動規律，根據其波動調節核電站的運行功率，達到平滑太陽能發電波動的作用。然而，這種形式實現難度太高，核反應堆的連續頻繁調整難度較高，并且可能導致安全問題，同時這種形式難以達到對核能的有效利用，核反應堆長期處于未達到額定功率的狀態，能源經濟性較差。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明提供一種太陽能反應堆系統及其工作方法，將核能和太陽能結合起來，在解決太陽能直接發電對電網的擾動問題的同時，達到最大的能源利用率。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種太陽能反應堆系統，包括核反應堆系統和太陽能輔助加熱系統；所述核反應堆系統包括反應堆1、過熱器2、高壓缸3、汽水分離再熱器4、低壓缸5、冷凝器6、凝結水泵7、低壓加熱器8、除氧器9、給水泵10、高壓加熱器11和核能發電機13，所述反應堆1堆芯出口通過管道與過熱器2的殼側蒸汽入口連通，過熱器2的殼側蒸汽出口與高壓缸3的進汽口連通，高壓缸3的排汽口連通汽水分離再熱器4的蒸汽入口，汽水分離再熱器4的蒸汽出口與低壓缸5的進汽口連通，汽水分離再熱器4的液體出口通過疏水泵12與除氧器9的一個進水口連通，低壓缸5的排汽口依次連接冷凝器6、凝結水泵7和低壓加熱器8的入口，低壓加熱器8的出口與除氧器9的另一個進水口連通，除氧器9的出口依次連接給水泵10和高壓加熱器11的入口，高壓加熱器11的出口與反應堆1的入口連通，所述高壓缸3和低壓缸5分別與核能發電機13通過軸承連接；所述太陽能輔助加熱系統由太陽能吸收器14、定日鏡15、高溫熔鹽罐16、低溫熔鹽罐17和熔鹽泵18組成，所述定日鏡15布置在太陽能吸收器14的外部，太陽能吸收器14的出口通過熔鹽管道與高溫熔鹽罐16的入口連通，高溫熔鹽罐16的出口與過熱器2的管側熔鹽入口連通，過熱器2的管側熔鹽出口依次連接低溫熔鹽罐17和熔鹽泵18的入口，熔鹽泵18出口與太陽能吸收器14的入口連通。