[發(fā)明專利]一種反應(yīng)堆核電源及具有其的移動載具

有效

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• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113140348B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 請求不公布姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 國科中子能（青島）研究院有限公司
• 主分類號: G21H1/10
• 分類號: G21H1/10
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 吳佳

本發(fā)明涉及一種反應(yīng)堆核電源及具有其的移動載具，反應(yīng)堆核電源包括反應(yīng)堆模塊、開式空氣布雷頓循環(huán)發(fā)電模塊以及用于供配電控制的電源控制模塊，所述反應(yīng)堆模塊以液態(tài)金屬反應(yīng)堆作為熱源，所述液態(tài)金屬反應(yīng)堆內(nèi)設(shè)有換熱器，所述換熱器與開式空氣布雷頓循環(huán)發(fā)電模塊通過換熱管路連接，空氣經(jīng)過換熱器加熱后再通過換熱管路進(jìn)入開式空氣布雷頓循環(huán)發(fā)電模塊做工后連通大氣或接入能量綜合利用模塊。本發(fā)明利用液態(tài)金屬反應(yīng)堆出口溫度高的特點(diǎn)，將二回路工質(zhì)發(fā)電余熱綜合利用，可進(jìn)行供熱供汽、淡水制造等，符合多場合、多元化能源利用需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及先進(jìn)核能發(fā)電與能量綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種反應(yīng)堆核電源及具有其的移動載具。

背景技術(shù)

隨著國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的不斷發(fā)展，對于超小型、高功率、長續(xù)航電源以及多用途能源供給系統(tǒng)的需求日益攀升。面向國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在突發(fā)公共事件救援，重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等陸上非固定復(fù)雜多變的多場景、多元化能源供給具有迫切需求；面向國防建設(shè)，小型移動式能源系統(tǒng)將大幅提升新型裝備的作戰(zhàn)效能。

小型移動式核電站能以很低的運(yùn)行成本實(shí)現(xiàn)一天24小時連續(xù)發(fā)電，相較于常規(guī)化石燃料或可再生能源，小型移動式核電站更加符合公共事件救援、重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)期間高功率供電供熱供汽供水，以及沙漠戈壁、高原山區(qū)、遠(yuǎn)海島礁等偏遠(yuǎn)地區(qū)供電要求。然而，傳統(tǒng)核電站的輕水堆系統(tǒng)龐雜，尤其是其累加冗余的安全設(shè)計(jì)理念無法適用于陸上移動式對于小型、靈活、安全的設(shè)計(jì)需求，此外，傳統(tǒng)輕水堆的高壓設(shè)計(jì)，也使得二回路工質(zhì)易受放射性污染而無法直接排放。

綜上所述，亟待一種超小型可移動的反應(yīng)堆核電源，來解決傳統(tǒng)核電在小型化、安全性方面不適用于陸基移動式核電源的突出問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種反應(yīng)堆核電源及具有其的移動載具。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種反應(yīng)堆核電源，包括反應(yīng)堆模塊、開式空氣布雷頓循環(huán)發(fā)電模塊以及用于供配電控制的電源控制模塊，所述反應(yīng)堆模塊以液態(tài)金屬反應(yīng)堆作為熱源，所述液態(tài)金屬反應(yīng)堆內(nèi)設(shè)有換熱器，所述換熱器與開式空氣布雷頓循環(huán)發(fā)電模塊通過換熱管路連接，空氣經(jīng)過換熱器加熱后再通過換熱管路進(jìn)入開式空氣布雷頓循環(huán)發(fā)電模塊做工后連通大氣或接入能量綜合利用模塊。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的反應(yīng)堆核電源，一回路反應(yīng)堆采用常壓或低壓運(yùn)行的液態(tài)金屬反應(yīng)堆，二回路采用高壓空氣布雷頓循環(huán)。運(yùn)行時，一回路壓力低于二回路，確保換熱器一次側(cè)堆內(nèi)放射性物質(zhì)不會進(jìn)入二次側(cè)空氣。二回路空氣工質(zhì)的放射性清潔，使其可以直接排放至大氣中，不需要冷卻器，顯著減小了電源系統(tǒng)體積，實(shí)現(xiàn)了核電源系統(tǒng)的小型化可移動。本發(fā)明利用液態(tài)金屬反應(yīng)堆出口溫度高的特點(diǎn)，將二回路工質(zhì)發(fā)電余熱綜合利用，可進(jìn)行供熱供汽、淡水制造等，符合多場合、多元化能源利用需求。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述反應(yīng)堆模塊外側(cè)設(shè)有非能動余熱排出環(huán)腔，所述開式空氣布雷頓循環(huán)發(fā)電模塊通過預(yù)熱管路與所述非能動余熱排出環(huán)腔連通。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：正常運(yùn)行時，發(fā)電模塊的入口通過反應(yīng)堆池外側(cè)的非能動余熱排出環(huán)腔與大氣連通，使空氣進(jìn)行初級預(yù)熱。

進(jìn)一步，所述開式空氣布雷頓循環(huán)發(fā)電模塊包括壓縮機(jī)和透平，所述壓縮機(jī)通過預(yù)熱管路與所述非能動余熱排出環(huán)腔連通，所述換熱器通過換熱管路與所述透平連接，使經(jīng)過換熱器加熱的空氣進(jìn)入透平做工。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：所述的反應(yīng)堆模塊與開式空氣布雷頓循環(huán)發(fā)電模塊通過管路連接，空氣壓力不低于500kPa，高于反應(yīng)堆運(yùn)行壓力，確保換熱器一次側(cè)堆內(nèi)放射性物質(zhì)不會進(jìn)入二次側(cè)空氣，空氣經(jīng)過換熱器加熱再進(jìn)入透平做功后直接連通大氣，或接入能量綜合利用模塊后連通大氣；所述電源控制模塊用于供配電和控制；電源控制模塊的啟動電源采用外部電源或移動載具取力供電。