[發(fā)明專利]沸騰合金冷卻堆芯的堿金屬熱電轉(zhuǎn)換核反應(yīng)堆系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110240302.6
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113035389B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏庚磊;盧帥杰;王航;成守宇;朱海山;彭敏俊;杜雪
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G21C15/16
• 分類號: G21C15/16;G21C15/28;G21D7/04
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發(fā)明公開了一種沸騰合金冷卻堆芯的新型堿金屬熱電轉(zhuǎn)換核反應(yīng)堆系統(tǒng)，屬于核反應(yīng)堆工程技術(shù)領(lǐng)域，其包括反應(yīng)堆模塊、鈉蒸氣分離器、第一回熱器、冷凝器、第一電磁泵、熱交換器、電極室、負載、第二回熱器、第二電磁泵；反應(yīng)堆模塊包括燃料，燃料周圍布置有冷卻劑通道；冷卻劑通道下端連接有分流室，上端連接有集流室；集流室的出口與鈉蒸氣分離器的入口連接；電極室包括液態(tài)鈉電極室、BASE和熔融合金電極室；負載的兩端分別與液態(tài)鈉電極室、熔融合金電極室連接。本發(fā)明采用沸騰合金冷卻堆芯，鈉在冷卻劑通道沸騰段中沸騰氣化，合金還原發(fā)生于堆芯，取消了反應(yīng)堆主冷卻劑回路以及鈉蒸餾分離室、主冷卻劑回路與發(fā)電回路之間的換熱器，簡化了設(shè)備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核反應(yīng)堆工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種沸騰合金冷卻堆芯的新型堿金屬熱電轉(zhuǎn)換核反應(yīng)堆系統(tǒng)。

背景技術(shù)

深空深海蘊藏著豐富的資源，是未來國際科技競爭的主戰(zhàn)場，一批深空深海探測、空間站建設(shè)任務(wù)納入各科技強國的規(guī)劃中。在深空探測領(lǐng)域，對利用太陽能困難或有大功率供能需求的航天任務(wù)，設(shè)計和開發(fā)基于核能裝置的核動力航天器勢在必行，以美國、俄羅斯為代表的空間技術(shù)強國競相研究。在深海探測領(lǐng)域，核能具有無限續(xù)航、安全性高和連續(xù)工作時間長等優(yōu)點,可有效解決深海探測動力能源持續(xù)供給的問題,發(fā)展前景廣闊。

因此，針對深空深海需求，急需一種回路簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高的靜態(tài)熱電轉(zhuǎn)換核反應(yīng)堆系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是針對深空深海需求，提供一種回路簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高的靜態(tài)熱電轉(zhuǎn)換核反應(yīng)堆系統(tǒng)，采取了如下技術(shù)方案：

沸騰合金冷卻堆芯的新型堿金屬熱電轉(zhuǎn)換核反應(yīng)堆系統(tǒng)，包括反應(yīng)堆模塊、鈉蒸氣分離器、第一回熱器、冷凝器、第一電磁泵、熱交換器、電極室、負載、第二回熱器、第二電磁泵；

所述反應(yīng)堆模塊包括燃料，所述燃料周圍布置有冷卻劑通道；所述冷卻劑通道的下端連接有分流室，上端連接有集流室；位于所述冷卻劑通道的下部區(qū)域設(shè)定為熔融段，位于所述冷卻劑通道的上部區(qū)域設(shè)定為沸騰段；

所述集流室的出口與所述鈉蒸氣分離器的入口連接；所述鈉蒸氣分離器的鈉蒸氣出口與所述第一回熱器的放熱側(cè)入口連接；所述第一回熱器的放熱側(cè)出口與所述冷凝器的放熱側(cè)入口連接；

所述第一電磁泵設(shè)置在所述冷凝器的放熱側(cè)出口與所述第一回熱器的吸熱側(cè)入口之間；

所述第一回熱器的吸熱側(cè)出口與所述熱交換器的液態(tài)鈉側(cè)入口連接；

所述電極室包括液態(tài)鈉電極室、BASE和熔融合金電極室，所述BASE設(shè)置在所述液態(tài)鈉電極室與所述熔融合金電極室之間，用于分隔所述液態(tài)鈉電極室與所述熔融合金電極室；

所述熱交換器的液態(tài)鈉側(cè)出口與所述液態(tài)鈉電極室的入口連接；所述熱交換器的低鈉含量熔融合金側(cè)入口與所述第二回熱器的放熱側(cè)出口連接；所述第二回熱器的放熱側(cè)入口與所述鈉蒸氣分離器的低鈉含量熔融合金側(cè)出口連接；

所述熱交換器的低鈉含量熔融合金側(cè)出口與所述熔融合金電極室的入口連接；所述熔融合金電極室的出口與所述第二回熱器的吸熱側(cè)入口連接；

所述第二電磁泵設(shè)置在所述第二回熱器的吸熱側(cè)出口與所述分流室的入口之間；

所述負載的兩端分別與所述液態(tài)鈉電極室、所述熔融合金電極室連接。

進一步地，位于所述冷卻劑通道的沸騰段的熔融合金沸騰，其中，熔融合金沸騰指的是熔融合金中的鈉沸騰，鉛不發(fā)生沸騰。

進一步地，位于所述熔融合金電極室的合金為鈉鉛合金。

進一步地，所述液態(tài)鈉電極室與所述熔融合金電極室的溫度相等。

進一步地，所述第一回熱器和所述第二回熱器的吸熱、放熱側(cè)均采用逆流換熱。