一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆及其运行方法技术

本发明专利技术属于核反应堆系统设计技术领域，具体涉及一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆及其运行方法，包括：反应堆、热管、压气机、气轮机、热管换热器、冷却器、发电机和回热器；所述反应堆通过热管与热管换热器一端连接，所述热管换热器另一端分别连接有回热器和气轮机的进气端；所述气轮机的排气端连接发电机；所述回热器还与压气机连接；所述回热器与压气机之间还连接有冷却器；所述气轮机的排气端也与回热器连接；所述热管内还包括：热管蒸发段和热管冷凝段。本发明专利技术创新性地采用了热管技术代替了传统压水堆的反应堆冷却剂系统，采用闭式布雷顿气体循环简化了反应堆动力转换系统及安全配套设施的设计，提升了反应堆的安全性和经济性。

A heat pipe reactor with closed gas Brayton cycle and its operation method

【技术实现步骤摘要】
一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆及其运行方法
本专利技术属于核反应堆系统设计
，具体涉及一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆及其运行方法。
技术介绍
常规压水堆一般采用一回路反应堆冷却剂强迫循环和二回路朗肯蒸汽循环的方式进行热量带出和能量转换；常规压水堆动力转换装置系统的设备较多，且设备占地体积大，配套安全设施复杂，在小型核动力应用场合适用性局限性较大。因此需要设计一种反应堆可通过热管将反应堆热量带出，再通过闭式气体布雷顿循环进行能量转换，使整个反应堆装置紧凑且可满足反应堆装置小型化的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆及其运行方法，用于解决现有反应堆动力转换系统设备较多且设备占地体积大，不适用于小型核动力应用场合的技术问题。本专利技术的技术方案：一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆，包括：反应堆1、热管2、压气机3、气轮机4、热管换热器5、冷却器6、发电机7和回热器8；所述反应堆1通过热管2与热管换热器5一端连接，所述热管换热器5另一端分别连接有回热器8和气轮机4的进气端；所述气轮机4的排气端连接发电机7；所述回热器8还与压气机3连接；所述回热器8与压气机3之间还连接有冷却器6；所述气轮机4的排气端也与回热器8连接；所述热管2内还包括：热管蒸发段和热管冷凝段。所述热管蒸发段设置于反应堆1内的堆芯，所述热管冷凝段设置于热管换热器5内部。所述热管2的内壁面设置有壁面毛细结构。所述热管2的材质为高温碱金属材质。所述热管2将反应堆产生的热量传递给热管换热器5。一种如上所述的采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆的运行方法，包括如下步骤:步骤一：热管蒸发段位于反应堆堆芯，热管冷凝段位于热管换热器5内，热管2内介质依靠堆芯加热蒸发；步骤二：蒸汽流向热管冷凝段，在热管换热器5冷却后，凝结成液体，液体通过热管2内壁面毛细力回流至热管蒸发段，高温碱金属材质的热管2从而将反应堆堆芯产生的热量通过热管2传递至气体循环回路；步骤三：低温低压气体经压气机3通过回热器8初步预热，再通过热管换热器5进行升温，高温的气体进入气轮机4做功，带动发电机7发电，做功完后的乏气通过回热器8进一步放热，再经过冷却器6进一步冷却后进入重新返回压气机3的入口，形成闭式布雷顿循环回路。本专利技术的有益效果：本专利技术设计的一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆及其运行方法，相对于传统压水堆和气冷堆，取消了反应堆冷却剂系统，将动力转换系统采用闭式气体布雷顿循环，反应堆热量采用热管带出，是反应堆系统得以简化，设备数量大大减少，使整个动力转换装置紧凑，特别适用于小型核动力装置需求场合。本专利技术创新性地采用了热管技术代替了传统压水堆的反应堆冷却剂系统，采用闭式布雷顿气体循环简化了反应堆动力转换系统及安全配套设施的设计，提升了反应堆的安全性和经济性。附图说明图1为本专利技术所述的一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆结构示意图图中1.反应堆；2.热管；3.压气机；4.气轮机；5.热管换热器；6.冷却器；7.发电机；8.回热器具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术进行进一步的介绍：一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆，包括：反应堆1、热管2、压气机3、气轮机4、热管换热器5、冷却器6、发电机7和回热器8；所述反应堆1通过热管2与热管换热器5一端连接，所述热管换热器5另一端分别连接有回热器8和气轮机4的进气端；所述气轮机4的排气端连接发电机7；所述回热器8还与压气机3连接；所述回热器8与压气机3之间还连接有冷却器6；所述气轮机4的排气端也与回热器8连接；所述热管2内还包括：热管蒸发段和热管冷凝段。所述热管蒸发段设置于反应堆1内的堆芯，所述热管冷凝段设置于热管换热器5内部。所述热管2的内壁面设置有壁面毛细结构。所述热管2的材质为高温碱金属材质。所述热管2将反应堆产生的热量传递给热管换热器5。一种如上所述的采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆的运行方法，包括如下步骤:步骤一：热管蒸发段位于反应堆堆芯，热管冷凝段位于热管换热器5内，热管2内介质依靠堆芯加热蒸发；步骤二：蒸汽流向热管冷凝段，在热管换热器5冷却后，凝结成液体，液体通过热管2内壁面毛细力回流至热管蒸发段，高温碱金属材质的热管2从而将反应堆堆芯产生的热量通过热管2传递至气体循环回路；步骤三：低温低压气体经压气机3通过回热器8初步预热，再通过热管换热器5进行升温，高温的气体进入气轮机4做功，带动发电机7发电，做功完后的乏气通过回热器8进一步放热，再经过冷却器6进一步冷却后进入重新返回压气机3的入口，形成闭式布雷顿循环回路。本专利技术热管采用高温碱金属材质代替传统压水堆的反应堆冷却剂系统来导出反应堆堆芯的热量，热管2充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，其导热能力超过任何已知的金属。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆，其特征在于：，包括：反应堆(1)、热管(2)、压气机(3)、气轮机(4)、热管换热器(5)、冷却器(6)、发电机(7)和回热器(8)；所述反应堆(1)通过热管(2)与热管换热器(5)一端连接，所述热管换热器(5)另一端分别连接有回热器(8)和气轮机(4)的进气端；所述气轮机(4)的排气端连接发电机(7)；所述回热器(8)还与压气机(3)连接；所述回热器(8)与压气机(3)之间还连接有冷却器(6)；所述气轮机(4)的排气端也与回热器(8)连接；所述热管(2)内还包括：热管蒸发段和热管冷凝段。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆，其特征在于：，包括：反应堆(1)、热管(2)、压气机(3)、气轮机(4)、热管换热器(5)、冷却器(6)、发电机(7)和回热器(8)；所述反应堆(1)通过热管(2)与热管换热器(5)一端连接，所述热管换热器(5)另一端分别连接有回热器(8)和气轮机(4)的进气端；所述气轮机(4)的排气端连接发电机(7)；所述回热器(8)还与压气机(3)连接；所述回热器(8)与压气机(3)之间还连接有冷却器(6)；所述气轮机(4)的排气端也与回热器(8)连接；所述热管(2)内还包括：热管蒸发段和热管冷凝段。


2.如权利要求1所述的一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆，其特征在于：所述热管蒸发段设置于反应堆(1)内的堆芯，所述热管冷凝段设置于热管换热器(5)内部。


3.如权利要求2所述的一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反应堆，其特征在于：所述热管(2)的内壁面设置有壁面毛细结构。


4.如权利要求3所述的一种采用闭式气体布雷顿循环的热管反...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾畅，柴晓明，余红星，张宏亮，廖龙涛，王金雨，李磊，吴舸，方华伟，何迅，全标，何晓强，苏东川，张卓华，娄聚伟，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51