一种用于紧凑型聚变堆的包层系统技术方案

本发明专利技术涉及聚变堆技术领域，公开了一种用于紧凑型聚变堆的包层系统，包括包层模块系统、一回路冷却系统、中间储热系统、二回路热电转换系统和提氚回路系统；所述包层模块系统用于包络堆芯，所述包层模块系统、所述一回路冷却系统、所述中间储热系统、所述二回路热电转换系统依次连接，所述二回路热电转换系统用于将热能转化为电能；所述提氚回路系统设于所述包层模块系统与堆芯之间，所述提氚回路系统用于将所述包层模块系统产生的氚输运到堆芯。本发明专利技术可为紧凑型聚变堆提供一个适应性强，功能覆盖广，安全性高的包层全系统，有利于实现聚变堆的长时间持续性反应以及氚的增殖和自持，有利于将持续产生的聚变能量转化成为电能。有利于将持续产生的聚变能量转化成为电能。有利于将持续产生的聚变能量转化成为电能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于紧凑型聚变堆的包层系统


[0001]本专利技术涉及聚变堆
，尤其涉及一种用于紧凑型聚变堆的包层系统。

技术介绍

[0002]目前，包层系统是聚变堆的核心组成之一，承担着聚变堆氚自持、屏蔽辐射、能量提取和转化等重要功能。同时，与包层系统相关的子系统数目繁多且复杂，包层系统的设计和材料选择也直接关系到未来聚变堆的安全性和经济性。
[0003]现有的包层系统多为包层部件内的结构设计，或者包层某个相关子系统设计，其设计结构较为单一。由于包层类型较多，例如固态增殖包层、液体增殖包层、屏蔽包层等，现有的包层系统不能适应多种聚变堆包层类型，不利于实现聚变堆的长时间持续性反应以及氚的增殖和自持，不利于将持续产生的聚变能量转化成为电能。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种用于紧凑型聚变堆的包层系统，以解决现有的包层系统不能适应多种聚变堆包层类型，不利于实现聚变堆的长时间持续性反应以及氚的增殖和自持，不利于将持续产生的聚变能量转化成为电能的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于紧凑型聚变堆的包层系统，包括包层模块系统、一回路冷却系统、中间储热系统、二回路热电转换系统和提氚回路系统；所述包层模块系统用于包络堆芯，所述包层模块系统、所述一回路冷却系统、所述中间储热系统、所述二回路热电转换系统依次连接，所述二回路热电转换系统用于将热能转化为电能；所述提氚回路系统设于所述包层模块系统与堆芯之间，所述提氚回路系统用于将所述包层模块系统产生的氚输运到堆芯。r/>[0006]优选地，所述包层模块系统包括屏蔽包层模块和/或增殖包层模块，所述屏蔽包层模块包括屏蔽区和第一壁，所述增殖包层模块包括屏蔽区、增殖区和第一壁；
[0007]所述第一壁用于吸收聚变堆堆芯内高能粒子的能量，所述屏蔽区用于阻挡中子，所述增殖区内设有用于与中子发生反应产生氚原子的增殖剂，所述增殖区用于产生聚变燃料氚。
[0008]优选地，所述一回路冷却系统包括压力驱动设备、稳压器和第一换热器，所述压力驱动设备用于驱动冷却剂进入所述包层模块系统内，所述稳压器用于与所述包层模块系统连接并接收吸收包层模块内热量后的冷却剂，所述稳压器的另一端与所述第一换热器的一端连接，所述第一换热器的另一端与所述压力驱动设备的输入端连接，所述第一换热器用于将热量传递给所述中间储热系统。
[0009]优选地，所述一回路冷却系统还包括过滤器、净化器和预热器，所述压力驱动设备包括循环泵，所述过滤器设于所述稳压罐的输入端，所述预热器设于所述循环泵的输出端，所述净化器的两端与所述循环泵的两端连接，所述净化器用于对冷却剂进行净化。
[0010]优选地，所述中间储热系统包括高温储热罐、低温储热罐、第一压力驱动件、第二
压力驱动件、第二换热器和预热器，所述第一压力驱动件的输出端与所述第一换热器的一端连接，所述第一换热器的另一端与所述高温储热罐的一端连接，所述高温储热罐的另一端与所述第二压力驱动件的输入端连接，所述第二压力驱动件的输出端与所述第二换热器的一端连接，所述第二换热器的另一端与所述第一压力驱动件的输入端连接，所述预热器与所述第一换热器并联。
[0011]优选地，所述二回路热电转换系统包括压力驱动设备、冷凝器、透平和发电机，所述压力驱动设备的输出端与所述第二换热器的一端连接，所述第二换热器的另一端与所述透平的一端连接，所述透平的另一端与所述冷凝器的一端连接，所述冷凝器的另一端与所述压力驱动设备的输入端连接，所述发电机与所述透平连接，所述冷凝器连接有冷源。
[0012]优选地，所述提氚回路系统包括压力驱动设备、提氚工质补给装置、冷却器、过滤器、氚分离器和预热器，所述压力驱动设备的输出端与所述提氚工质补给装置的一端连接，所述提氚工质补给装置的另一端用于与所述包层模块系统连接，所述压力驱动设备用于驱动提氚工质将产生的氚带出包层；所述包层模块系统的另一端与所述冷却器的一端连接，所述冷却器的另一端与所述过滤器的一端连接，所述过滤器的另一端与所述氚分离器的一端连接，所述氚分离器的另一端与所述预热器的一端连接，所述预热器的另一端与所述压力驱动设备的输入端连接。
[0013]优选地，所述第一壁的形状包括平板状或手指状，所述第一壁内的冷却剂流动通道包括方形通道或圆形通道。
[0014]优选地，所述屏蔽区的形状包括平板状或管状，所述屏蔽区内的冷却剂流动通道包括方形通道或圆形通道。
[0015]相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0016]本专利技术提供一种用于紧凑型聚变堆的包层系统，包括包层模块系统、一回路冷却系统、中间储热系统、二回路热电转换系统和提氚回路系统；所述包层模块系统用于包络堆芯，所述包层模块系统、所述一回路冷却系统、所述中间储热系统、所述二回路热电转换系统依次连接，所述二回路热电转换系统用于将热能转化为电能；所述提氚回路系统设于所述包层模块系统与堆芯之间，所述提氚回路系统用于将所述包层模块系统产生的氚输运到堆芯。
[0017]本专利技术采用多子系统共同协作实现聚变反应堆的氚自持、热量传递、热电转换、高能粒子屏蔽等功能，该包层系统覆盖面广，可适用于多种包层类型，如固态氚增殖包层、液态氚增殖包层、屏蔽包层等。同时，本专利技术可为紧凑型聚变堆提供一个适应性强，功能覆盖广，安全性高的包层全系统设计方案，有利于实现聚变堆的长时间持续性反应以及氚的增殖和自持，有利于将持续产生的聚变能量转化成为电能。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例提供的用于紧凑型聚变堆的包层系统结构示意图；
[0019]图2a是本专利技术实施例提供的屏蔽包层模块结构示意图；
[0020]图2b是本专利技术实施例提供的增殖包层模块结构示意图；
[0021]图3是本专利技术实施例提供的一回路冷却系统结构示意图；
[0022]图4是本专利技术实施例提供的中间储热系统结构示意图；
[0023]图5是本专利技术实施例提供的二回路热电转换系统结构示意图；
[0024]图6是本专利技术实施例提供的提氚回路系统结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]参照图1，本专利技术实施例提供了一种用于紧凑型聚变堆的包层系统，包括包层模块系统、一回路冷却系统、中间储热系统、二回路热电转换系统和提氚回路系统；所述包层模块系统用于包络堆芯，所述包层模块系统、所述一回路冷却系统、所述中间储热系统、所述二回路热电转换系统依次连接，所述二回路热电转换系统用于将热能转化为电能；所述提氚回路系统设于所述包层模块系统与堆芯之间，所述提氚回路系统用于将所述包层模块系统产生的氚输运到堆芯。
[0027]需要说明的是，在聚变堆实现大规模商业本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于紧凑型聚变堆的包层系统，其特征在于，包括包层模块系统、一回路冷却系统、中间储热系统、二回路热电转换系统和提氚回路系统；所述包层模块系统用于包络堆芯，所述包层模块系统、所述一回路冷却系统、所述中间储热系统、所述二回路热电转换系统依次连接，所述二回路热电转换系统用于将热能转化为电能；所述提氚回路系统设于所述包层模块系统与堆芯之间，所述提氚回路系统用于将所述包层模块系统产生的氚输运到堆芯。2.根据权利要求1所述的用于紧凑型聚变堆的包层系统，其特征在于，所述包层模块系统包括屏蔽包层模块和/或增殖包层模块，所述屏蔽包层模块包括屏蔽区和第一壁，所述增殖包层模块包括屏蔽区、增殖区和第一壁；所述第一壁用于吸收聚变堆堆芯内高能粒子的能量，所述屏蔽区用于阻挡中子，所述增殖区内设有用于与中子发生反应产生氚原子的增殖剂，所述增殖区用于产生聚变燃料氚。3.根据权利要求1所述的用于紧凑型聚变堆的包层系统，其特征在于，所述一回路冷却系统包括压力驱动设备、稳压器和第一换热器，所述压力驱动设备用于驱动冷却剂进入所述包层模块系统内，所述稳压器用于与所述包层模块系统连接并接收吸收包层模块内热量后的冷却剂，所述稳压器的另一端与所述第一换热器的一端连接，所述第一换热器的另一端与所述压力驱动设备的输入端连接，所述第一换热器用于将热量传递给所述中间储热系统。4.根据权利要求3所述的用于紧凑型聚变堆的包层系统，其特征在于，所述一回路冷却系统还包括过滤器、净化器和预热器，所述压力驱动设备包括循环泵，所述过滤器设于所述稳压罐的输入端，所述预热器设于所述循环泵的输出端，所述净化器的两端与所述循环泵的两端连接，所述净化器用于对冷却剂进行净化。5.根据权利要求3所述的用于紧凑型聚变堆的包层系统，其特征在于，所述中间储热系统包括高温储热罐、低温储热罐、第一压力驱动件、第二压力驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷明准，宋云涛，陆坤，陈磊，赵平辉，李纯元，李波，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：