本发明专利技术提供的是一种核能与碱金属热电转换装置联合发电装置。从核反应堆的蒸汽发生器二回路侧的给水吸收一回路碱金属工质从反应堆带出来的热量，在蒸汽发生器里变为蒸汽，蒸汽从发生器顶部的出口通过主蒸汽管流出核反应堆安全壳后流经附加蒸汽管进入处于高温相变蓄热器内部的热交换器，热交换器的外壁传热材料将热量传递给高温相变蓄热器内的蓄热材料，蓄热材料的吸收热量到达蓄热器的热输出接口，碱金属热电直接转换器通过其热输入接口和蓄热器的热输出接口相连接，热量进入碱金属热电直接转换器内部使其工作产生电能供给负载。本发明专利技术一种用核反应堆放出的热量作为碱金属热电直接转换器的热源，两者集成的一种发电装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种动力能源领域的能量利用系统，具体地说是一种用核反 应堆放出的热量作为碱金属热电直接转换器的热源，两者集成的一种发电装置。(二)
技术介绍
核反应堆，又称为原子反应堆或反应堆，是装配了核燃料以实现大规模"丁控 制裂变链式反应的装置。核反应堆的工作原理是这样的原子由原子核与核外电子组成。原子核由质子与中子组成。当铀235的原子核受到外来中子轰击时，一 个原子核会吸收 一个中子分裂成两个质量较小的原子核，同时放出2到3个屮子。 这裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变。如此持续进行 就是裂变的链式反应。链式反应产生大量热能。用循环水(或其他物质)带走热量 才能避免反应堆因过热烧毁。导出的热量可以使水变成水蒸气。山此可知，核反 应堆最基本的组成是裂变原子核+热载体。但是只有这两项是不能工作的。因为， 高速中子会大量飞散，这就需要使中子减速增加与原子核碰撞的机会；核反应堆 要依人的意愿决定工作状态，这就要有控制设施；铀及裂变产物都有强放射性， 会对人造成伤害，因此必须有可靠的防护措施。综上所述，核反应堆的合理结构 应该是核燃料+慢化剂+热载体+控制设施+防护装置。根据用途，核反应堆可以分为以卜一几种类型①将中子束用于实验或利用中子 束的核反应，包括研究堆、材料实验等。②生产放射性同位素的核反应堆。③生 产核裂变物质的核反应堆，称为生产堆。④提供取暖、海水淡化、化工等用的热 量的核反应堆，比如多目的堆。⑤为发电而发生热量的核反应，称为发电堆。◎ 用于推进船舶、飞机、火箭等到的核反应堆，称为推进堆。另外，核反应堆根据 燃料类型分为天然气铀堆、浓缩铀堆、钍堆；根据中子能量分为快中子堆和热中 子堆；根据冷却剂(载热剂)材料分为水冷堆、气冷堆、有机液冷堆、液态金属冷 堆；根据慢化剂(减速剂)分为石墨堆、重水堆、压水堆、沸水堆、有机堆、熔盐 堆、铍堆；根据中子通量分为高通量堆和一般能量堆；根据热工状态分为沸腾堆、 非沸腾堆、压水堆；根据运行方式分为脉冲堆和稳态堆，等等。核反应堆概念上可有900多种设计，但现实上非常有限。碱金属热电转换装置(the Alkali Metal Thermal to Electric converter) 简写为AMTEC，是一种新型能量转换技术，它以液态碱金属或气态碱金属(锂、 钾、钠)为工质，,'-^/203固体电解质(BASE)为离子选择性渗透膜，这种陶瓷材料对离子是良导体，而对电子几乎是绝缘体,这构成了碱金属热电转换器工 作的基础。理论上，热电转换效率可达30%-40%。 AMTEC可直接将太阳能、外部 燃烧、放射性同位素、反应器热源和余热产生的热能转换成电能。碱金属工质(液 态或气态)在封闭循环系统中运行，其转换过程特点为等温膨胀/压縮，等压加热， 因此可获得高效率。AMTEC具有很多优点洁净无噪声、设备结构紧凑、维护量 小、适合分散布置等。核反应堆堆芯核裂变时产生巨大的热能，这些能量足够保证AMTEC工作的需 求，因此可以用来作为AMTEC的热源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用核反应堆堆芯核裂变放出的巨大能量为碱 金属热点直接转换器提供热量使其工作产生电能的一种核能与碱金属热电转换 装置联合发电装置。本专利技术的目的是这样实现的从核反应堆的蒸汽发生器二回路侧的给水，通过蒸汽发生器的大量U型管管 壁，吸收了一回路碱金属工质从反应堆带出来的热量，在蒸汽发生器里变为蒸汽， 蒸汽从发生器顶部的出口通过主蒸汽管流出核反应堆安全壳后流经附加蒸汽管 进入处于高温相变蓄热器内部的热交换器，热交换器的外壁传热材料将热量传递 给高温相变蓄热器内的蓄热材料，蓄热材料的吸收热量到达蓄热器的热输出接 口，碱金属热电直接转换器通过其热输入接口和蓄热器的热输出接口相连接，热 量进入碱金属热电直接转换器内部使其工作产生电能供给负载，流过热交换器的 蒸汽在热量被蓄热器内的蓄热材料吸收以后流出蓄热器进入冷凝器冷凝，在冷凝 水泵的作用下进入除氧器除氧，然后在给水泵的作用下进入高压加热器进行加热 最后由核反应堆一回路侧的蒸汽发生器给水口重新进入蒸汽发生器吸收热量进 行循环。所述热交换器和高温相变蓄热器之间有绝热密封装置。4主蒸汽管和附加蒸汽管之间采用连接体进行连接，附加蒸汽管外有保温层。 碱金属由于具有较大的比热，适于作为核反应堆的冷却剂。用碱金属作核反 应堆冷却剂将堆芯产生的热量传递到蒸汽发生器二回路侧的蒸汽发生器给水，这 些给水流过处于二回路侧的高温相变蓄热器内部的热交换器时将热量传给给高 温相变蓄热器内的蓄热材料，高温相变蓄热器通过专门的接口和碱金属热电直接 转换器相连接保证其工作温度使碱金属热屯直接转换器工作产生电能。本专利技术中一回路中兼做反应堆慢化剂和冷却剂的工质，在反应堆冷却剂泵的 驱动下，流经反应堆堆芯，将核反应堆放出的热量带出反应堆到达蒸汽发生器， 在蒸汽发生器一回路侧将热量传递给蒸汽发生器二回路侧的蒸汽发生器给水，二 回路侧给水流出反应堆安全壳后流经处于高温相变蓄热器内部的热交换器，通过 热交换器外壁即传热材料将热量传递给高温相变蓄热器，将碱金属热电直接转换 器通过专门接口和高温相变蓄热器相连接即可保证其工作温度使其工作产生电 能供负载使用。(四) 附图说明图1是本专利技术的工作流程示意图2是蒸汽发生器出口到热交换器的连接方式示意图3是高温相变蓄热器和热交换器连接方式示意图4是高温相变蓄热器和碱金属热电直接转换器连接方式示意图。具体实施方式 下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述在图l-图4中l为核反应堆堆芯；2为稳压器；3为蒸汽发生器；4为一回路主冷凝剂泵；5、 6为控制阀门；7为蒸汽发生器给水口； 8为蒸汽发生器排污口； 9为高温相变蓄热器；IO为热交换器；11为高温相变蓄热器内的蓄热材 料；12为冷凝器；13为冷凝水泵；14除氧器；15为给水泵；16为高压加热器; 17为碱金属热电直接转换器；18为负载；19为核反应堆安全壳；20为主蒸汽管；21为连接体；22为附加蒸汽管的保温层；23为附加蒸汽管；24为热交换器；25 为余热蒸汽排出管道；26为高温相变蓄热器；27为高温相变蓄热器内的蓄热材 料；28为高温相变蓄热器内绝热密封装置；29为热交换器外壁即传热材料；30 为高温相变蓄热器壁；31为蓄热器内的其他结构；A、 C分别为热交换器内蒸汽 流入流出端口； B为高温相变蓄热器上的热输出端口； D为碱金属热电直接转换器的热输入端口； E、 F分别为碱金属热电直接转换器的高温端和低温端，a为一回路蒸汽；b为利用后的蒸汽。结合图1-图4， 一回路中兼做反应堆慢化剂和冷却剂的碱金属工质，在反应堆冷却剂泵4的驱动下，流过阀门6进入反应堆堆芯1，将堆芯核裂变释放的热量带出反应堆经过阀门5到达蒸汽发生器3，工质在出了反应堆堆芯到达阀门5之前需要经过稳压器2的调节，稳压器2连接于主回路(冷管段，进堆芯前)和热管段(出堆芯后)之间，可以方便地调节堆芯的压力，防止堆芯的温度或者压力超过设计工况而造成事故。从堆芯出来的碱金属传热工质到达蒸汽发生器后经过蒸汽发生器的大量U型传热管壁面，把热量尽可能多的传到U型管外侧的二回路系统的蒸汽发生器给水，然后流回反应堆冷却剂泵，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种核能与碱金属热电转换装置联合发电装置，其特征是：从核反应堆的蒸汽发生器二回路侧的给水，通过蒸汽发生器的大量Ｕ型管管壁，吸收了一回路碱金属工质从反应堆带出来的热量，在蒸汽发生器里变为蒸汽，蒸汽从发生器顶部的出口通过主蒸汽管流出核反应堆安全壳后流经附加蒸汽管进入处于高温相变蓄热器内部的热交换器，热交换器的外壁传热材料将热量传递给高温相变蓄热器内的蓄热材料，蓄热材料的吸收热量到达蓄热器的热输出接口，碱金属热电直接转换器通过其热输入接口和蓄热器的热输出接口相连接，热量进入碱金属热电直接转换器内部使其工作产生电能供给负载，流过热交换器的蒸汽在热量被蓄热器内的蓄热材料吸收以后流出蓄热器进入冷凝器冷凝，在冷凝水泵的作用下进入除氧器除氧，然后在给水泵的作用下进入高压加热器进行加热最后由核反应堆一回路侧的蒸汽发生器给水口重新进入蒸汽发生器吸收热量进行循环。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周春良，郑洪涛，潘贤德，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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