[發明專利]核電源裝置

有效

• 申請號: 202011635123.4
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112768096B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 陳釗;石康麗;段承杰;崔大偉;仇若翔;石秀安;林繼銘
• 申請（專利權）人: 中廣核研究院有限公司;嶺東核電有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: G21C15/28
• 分類號: G21C15/28;G21C15/14;G21C15/04;G21D7/04
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 姚姝婭

本發明涉及一種核電源裝置，包括石墨基體、多個燃料棒、多個熱管和熱電轉換器，石墨基體設有多個第一貫穿孔道和多個第二貫穿孔道，其中第一貫穿孔道填充有液態冷卻劑，各燃料棒分別置于各第一貫穿孔道內，用于產生熱能并將熱能通過液態冷卻劑傳遞至石墨基體，然后通過內置在第二貫穿孔道內的熱管將石墨基體的熱能傳遞至熱電轉換器以進行熱電轉換，其中由于液態冷卻劑在燃料棒和石墨基體之間起到了緩沖作用，并且對燃料棒傳遞至石墨基體的熱能起到了過渡作用，從而避免了溫度梯度及燃料棒腫脹對石墨基體的影響，提高了核反應過程的安全性。

技術領域

本發明涉及核反應發電技術領域，特別是涉及一種核電源裝置。

背景技術

典型的海上和海底觀測裝備如海上浮臺、觀測浮標、海底網絡等對能源的長期穩定供給需求強烈，能源供應問題已經成為限制進一步了解深海、探索深海、感知深海的瓶頸。例如，海底觀測網絡受限于電纜供電難以大范圍向深海鋪設的瓶頸問題，通常需要配備低功耗設備，從而極大地限制了信號的采集和傳輸能力；同時，海底電纜鋪設復雜，對深海環境影響巨大。

相比化石能源和可再生能源，核能具有能量密度高、穩定性好、燃料補給需求低等特點，是一種理想的深海能源動力形式。然而，常規核能發電通常采用固態反應堆產生熱量，在熱量傳遞過程中會面臨因溫度梯度和燃料腫脹引起的應力問題，從而影響核反應過程的安全性。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠解決因溫度產生的應力問題的核電源裝置。

一種核電源裝置，包括：

石墨基體，設有多個第一貫穿孔道和多個第二貫穿孔道，所述第一貫穿孔道填充有液態冷卻劑；

多個燃料棒，分別置于各所述第一貫穿孔道內，用于產生熱能并將所述熱能通過所述液態冷卻劑傳遞至所述石墨基體；

多個熱管，每一所述熱管包括第一端和第二端，所述第一端內置在所述第二貫穿孔道內，用于傳遞所述熱能；

熱電轉換器，與各所述第二端連接，用于接收各所述熱管傳遞的所述熱能，并對所述熱能進行熱電轉換。

在其中一個實施例中，所述核電源裝置還包括：

第一溫差發電芯片，貼覆于所述熱電轉換器，用于根據所述熱電轉換器的壁面溫度進行熱電轉換。

在其中一個實施例中，所述熱電轉換器為堿金屬熱電轉換器。

在其中一個實施例中，所述核電源裝置還包括：

中子反射層，裹覆在所述石墨基體外側。

在其中一個實施例中，所述核電源裝置還包括：

密閉容器，所述石墨基體位于所述密閉容器內，且所述中子反射層與所述密閉容器之間填充有液態鉛鉍流體；

其中，所述密閉容器包括第一通孔，所述熱管貫穿所述第一通孔以使得所述第一端內置于所述第二貫穿孔道內。

在其中一個實施例中，所述核電源裝置還包括：

第二溫差發電芯片，貼覆于所述密閉容器的外壁，用于根據所述密閉容器的外壁溫度進行發電。

在其中一個實施例中，所述核電源裝置還包括：

控制鼓，設置于所述中子反射層內，包括中子吸收部；

預加壓裝置，與所述控制鼓連接，用于通過氣動加壓的方式控制所述控制鼓旋轉，以使所述中子吸收部朝向所述石墨基體。

在其中一個實施例中，所述石墨基體包括多個子基體，各所述子基體呈六棱柱形且拼接為一體。

在其中一個實施例中，所述液態冷卻劑為液態鉛鉍溶液。