[發明專利]一種采用超導熱管的微堆

在審

• 申請號: 202011358458.6
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112582084A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 周濤;毛賞;張雨飛;王明春;劉文斌;張一童;魏東
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G21C15/257
• 分類號: G21C15/257;F28D15/02;F28F19/00;F28F21/08;F28F23/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 王雪

1.一種采用超導熱管的微堆，包括微堆本體和冷卻回路（10），所述微堆本體包括殼體（1）和設置在殼體（1）內的燃料元件（2），所述燃料元件（2）產生的熱量傳遞給所述冷卻回路（10），其特征在于：在微堆本體和冷卻回路（10）之間設置有超導熱管（3），所述超導熱管（3）的熱端（6）置于燃料元件（2）中，冷端（7）置于冷卻回路（10）的換熱器（9）中，超導熱管（3）內部充填有工作介質（5），微堆運行過程中，通過所述工作介質（5）的非能動相變傳熱將燃料元件（2）產生的熱量從熱端（6）傳遞給與冷端（7）相連的冷卻回路（10）。

2.根據權利要求1所述一種采用超導熱管的微堆，其特征在于：所述工作介質（5）由多種無機活性金屬及其化合物混合而成，包括鈣、鎂、鋅、鉛、鎵、硼酸、過氧化鈉、氫氧化鋁，工作介質（5）中還添加有納米顆粒（4）。

3.根據權利要求2所述一種采用超導熱管的微堆，其特征在于：所述超導熱管（3）由不銹鋼、鋯、鈦或其復合金屬，并加入ABO3系列、AM2O7系列、AM2O8系列或A2P2MO12系列負膨脹材料制作而成，超導熱管（3）具有零膨脹的特性。

4.根據權利要求3所述一種采用超導熱管的微堆，其特征在于：所述超導熱管（3）的外表面添加有金屬顆粒（8），所述金屬顆粒（8）為鋅、鎂單質或其合金。

5.根據權利要求4所述一種采用超導熱管的微堆，其特征在于：還設置有硼酸控制系統，包括裝有高濃硼酸溶液的含硼容器（17）以及4攝氏度水控制單元，所述4攝氏度水控制單元包括膨脹閥（15）和裝有4攝氏度水的水箱（16），所述水箱（16）的一端與冷卻回路（10）相連接，另一端與所述膨脹閥（15）相連接，膨脹閥（15）還分別連通所述殼體（1）和含硼容器（17），當冷卻回路中（10）流體溫度發生波動時，水箱（16）中的4攝氏度水發生膨脹，使膨脹閥（15）打開，連通含硼容器（17）和殼體（1），高濃硼酸溶液進入微堆本體內。

6.根據權利要求5所述一種采用超導熱管的微堆，其特征在于：還設置有手動閥（13）和電控閥（14），所述手動閥（13）、電控閥（14）和4攝氏度水控制單元相互并聯。

7.根據權利要求1所述一種采用超導熱管的微堆，其特征在于：所述燃料元件（2）為中空結構，其俯視形狀為圓形、矩形、菱形或六邊形，燃料元件（2）的中心為導熱槽（18），所述超導熱管（3）的熱端（6）置于所述導熱槽（18）中。

8.根據權利要求1所述一種采用超導熱管的微堆，其特征在于：所述燃料元件（2）為裝填有若干燃料小球（19）的圓柱管，燃料元件（2）中心為導熱槽（18），所述燃料小球（19）的外層使用碳化硅、鋯合金或鎢包覆，所述超導熱管（3）的熱端（6）置于所述導熱槽（18）中。

9.根據權利要求1所述一種采用超導熱管的微堆，其特征在于：所述超導熱管（3）的俯視形狀為圓形、矩形或梅花形。

10.根據權利要求1所述一種采用超導熱管的微堆，其特征在于：所述冷卻回路（10）上并聯有旁通泵（12），開啟所述旁通泵（12）時，冷卻回路（10）由非能動循環轉換為強制循環。