[發明專利]移動式一體化雙流程氣冷反應堆系統及其工作方法

有效

• 申請號: 202110395577.7
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113027551B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 吳宏春;雷鎧灰;鄭友琦;杜夏楠;王永平
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00;F01K27/00;F01K17/02;F01K25/08;F01K7/02;F01D15/10;F01D15/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種移動式一體化雙流程氣冷反應堆系統，采用布雷頓-有機朗肯聯合循環，整個系統包括氣冷反應堆部分、主發電部分和ORC余熱發電部分，其特征在于：所述氣冷反應堆部分由內至外依次包括反應堆燃料箱、反射層(3)、控制轉鼓(4)和轉鼓驅動機構(5)和輻射屏蔽層(14)，所述反應堆燃料箱由內燃料箱(1)和外燃料箱(2)構成，內燃料箱(1)外圍布置外燃料箱(2)，內燃料箱(1)的徑向外側箱壁與外燃料箱(2)的徑向內側箱壁緊密貼合，內燃料箱(1)和外燃料箱(2)布置在反射層(3)中，內燃料箱(1)和外燃料箱(2)的軸向出口、入口與反射層(3)的軸向兩端的冷卻劑工質流動孔道口緊密連接，外燃料箱(2)的徑向外側箱壁與反射層(3)的徑向內側壁緊密貼合，轉鼓驅動機構(5)的控制轉軸與控制轉鼓(4)的轉軸相連用于驅動控制轉鼓(4)控制反應堆，控制轉鼓(4)的徑向外側壁與反射層(3)的內側壁間存在氣隙以便控制轉鼓(4)能夠靈活轉動；所述主發電部分包括一號發電單元(10)、高壓壓氣機(7)、低壓氣輪機(6)、高壓氣輪機(8)、低壓壓氣機(9)、二號發電單元(11)及回熱器(12)，其中，一號發電單元(10)、高壓壓氣機(7)與低壓氣輪機(6)由同一根轉軸相連，低壓氣輪機(6)的入口與同內燃料箱(1)出口相連接的反射層(3)軸向冷卻劑工質流動孔道口相連接，二號發電單元(11)、低壓壓氣機(9)與高壓氣輪機(8)由同一根轉軸相連，低壓壓氣機(9)的入口與反射層(3)內部徑向兩端的冷卻劑工質流動孔道口連接，高壓氣輪機(8)的入口和出口分別與同外燃料箱(2)出口和內燃料箱(1)入口連接的反射層(3)軸向冷卻劑工質流動孔道口相連接，回熱器(12)高溫側入口與低壓氣輪機(6)出口相連，回熱器(12)低溫側入口與高壓壓氣機(7)出口相連，回熱器(12)的低溫側出口與同外燃料箱(2)入口相連接的反射層(3)軸向冷卻劑工質流動孔道口連接用于提升高壓冷卻劑工質進入外燃料箱(2)的入口溫度；所述ORC余熱發電部分包括一級ORC余熱發電回路和二級ORC余熱發電回路，所述一級ORC余熱發電回路由一級ORC蒸發器(25)、一級膨脹機(15)、一級冷凝器(16)、一級ORC儲液罐(17)、一級工質泵(18)和一級ORC發電單元(19)依次連接而成，其中，一級ORC蒸發器(25)的高溫側入口和出口分別連接回熱器(12)的高溫側出口和反射層(3)中冷卻劑工質流動孔道入口，一級ORC蒸發器(25)的低溫側有機工質出口和入口分別連接一級膨脹機(15)入口和一級工質泵(18)的出口；所述二級ORC余熱發電回路由二級ORC蒸發器(13)、二級膨脹機(20)、二級冷凝器(21)、二級ORC儲液罐(22)、二級工質泵(23)和二級ORC發電單元(24)依次連接而成，其中，二級ORC蒸發器(13)布置于反射層(3)與輻射屏蔽層(14)之間，二級ORC蒸發器(13)的有機工質低溫側徑向外側壁與輻射屏蔽層(14)的徑向內側壁緊密貼合，二級ORC蒸發器(13)的高溫側徑向內側壁與反射層(3)的徑向外側壁緊密貼合，二級ORC蒸發器(13)的高溫側入口和出口分別與低壓壓氣機(9)出口和高壓壓氣機(7)入口相連，二級ORC蒸發器(13)的有機工質低溫側入口和出口分別與二級工質泵(23)出口和二級膨脹機(20)入口相連。

2.根據權利要求1所述的一種移動式一體化雙流程氣冷反應堆系統，其特征在于：所述內燃料箱(1)裝載的反應堆燃料塊或燃料組件內部冷卻劑通道流過低壓冷卻劑工質，所述外燃料箱(2)裝載的反應堆燃料塊或燃料組件內部冷卻劑通道流過高壓冷卻劑工質，內燃料箱(1)中低壓冷卻劑工質的流動方向與外燃料箱(2)中高壓冷卻劑工質的流動方向相反；

所述內燃料箱(1)和外燃料箱(2)箱壁材料采用18-8系列鉻鎳不銹鋼。

3.根據權利要求2所述的一種移動式一體化雙流程氣冷反應堆系統，其特征在于：所述內燃料箱(1)的冷卻劑工質壓力為1.9±0.2MPa，入口溫度和出口溫度分別為653±20℃和850±30℃；外燃料箱(2)的冷卻劑工質壓力為3.0±0.3MPa，入口溫度和出口溫度分別為510±30℃和850±30℃。