【技术实现步骤摘要】
一种热管反应堆及其运行方法和应用
本专利技术涉及一种热管反应堆及其运行方法和应用。
技术介绍
热管具有导热性强、等温性好、能够有效隔离一次侧流体或二次侧流体，结构简单等优点。将热管技术应用于反应堆系统，可以有效避免堆芯传热单点失效，固有冗余性好。将热管直接插入堆芯，利用管内工质相变传热，可简化系统泵、阀和管路系统，减少故障，提高了堆可靠性和安全性。同时，热管反应堆还具有很好的可操控性以及最优的热瞬态反馈性能。随着科技的发展，热管反应堆的研究日益受到重视。目前，热管应用于反应堆其冷凝段通常连接温差发电系统，采用热电转换技术实现反应堆热利用，发挥热管堆结构紧凑可靠这一优势，以便用于特殊环境。中国专利文献CN109243653A公开了一种核反应堆；中国专利文献CN110310751A公开了一种热管双向插入堆芯的核反应堆电源；上述两篇专利中均利用温差产生电势，将热能转换为电能，从而实现热利用。但是，温差发电的热电转换效率一般只有5～8％左右，热利用率较低。因此，亟需提供一种热效率高的热管反应堆及其运行方法和应用。
【技术保护点】
1.一种热管反应堆，其特征在于，所述热管反应堆包括堆芯(1)、热管(2)、第一换热模块(31)、压缩机(4)、第一透平(5)、第二换热模块(32)、第二透平(6)；/n所述热管(2)的中间管段穿设于所述堆芯(1)中，所述热管(2)的一端设置于所述第一换热模块(31)中，所述热管(2)的另一端设置于所述第二换热模块(32)中；/n所述堆芯(1)与所述第一换热模块(31)和所述第二换热模块(32)分别通过热管(2)连接；/n所述压缩机(4)、所述第一换热模块(31)、所述第一透平(5)、所述第二换热模块(32)和所述第二透平(6)依次连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种热管反应堆，其特征在于，所述热管反应堆包括堆芯(1)、热管(2)、第一换热模块(31)、压缩机(4)、第一透平(5)、第二换热模块(32)、第二透平(6)；
所述热管(2)的中间管段穿设于所述堆芯(1)中，所述热管(2)的一端设置于所述第一换热模块(31)中，所述热管(2)的另一端设置于所述第二换热模块(32)中；
所述堆芯(1)与所述第一换热模块(31)和所述第二换热模块(32)分别通过热管(2)连接；
所述压缩机(4)、所述第一换热模块(31)、所述第一透平(5)、所述第二换热模块(32)和所述第二透平(6)依次连接。
2.如权利要求1所述的热管反应堆，其特征在于，所述堆芯(1)为高温反应堆堆芯，用于为所述热管反应堆提供热量；
优选地，所述高温反应堆堆芯为液态反应堆堆芯或固态反应堆堆芯，例如高温熔盐堆堆芯或钠冷堆堆芯；
优选地，所述高温反应堆堆芯的温度为500℃以上，例如500～1200℃；
和/或，所述堆芯(1)的设置方式为横置式或立式。
3.如权利要求1所述的热管反应堆，其特征在于，所述热管(2)为高温热管，用于将所述堆芯(1)产生的热量传递至所述第一换热模块(31)和所述第二换热模块(32)；
优选地，所述热管(2)包括热管蒸发段(8)、第一热管冷凝段(91)和第二热管冷凝段(92)；
更优选地，所述热管蒸发段(8)穿设于所述堆芯(1)中；所述第一热管冷凝段(91)设置于所述第一换热模块(31)中；所述第二热管冷凝段(92)设置于所述第二换热模块(32)中。
4.如权利要求3所述的热管反应堆，其特征在于，所述第一热管冷凝段(91)和所述第二热管冷凝段(92)的外壁面分别设置有第一翅片结构(101)和第二翅片结构(102)，用于加强换热；
优选地，所述第一翅片结构(101)、所述第二翅片结构(102)和所述热管(2)的材料均为高热导率材料，优选为铬合金、铁碳合金、钛合金和镍合金中的一种或多种；
更优选地，所述高热导率材料的导热系数为11W/(m·K)以上，例如12～220W/(m·K)。
5.如权利要求1所述的热管反应堆，其特征在于，所述热管(2)的管内工质为碱金属，例如锂、钾和钠中的一种或多种；
优选地，所述热管(2)的工作温度为400～1800℃；
和/或...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴伟，邹杨，戴叶，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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