一种释热-储热一体化核能系统及其工作方法技术方案

技术编号:43333433 阅读:22 留言:0更新日期:2024-11-15 20:30
本发明专利技术公开了一种释热‑储热一体化核能系统及其工作方法,该系统以核裂变产生能量,热管将热量导出到高温熔盐储热介质,再通过流经储热介质的流体将热量带走并最终转化为动力或电力;系统的循环方式采用超临界二氧化碳布雷顿再压缩循环,整个系统包括反应堆部分、储热换热器部分和能量转换部分;反应堆部分主要由内部燃料区、包围整个燃料区的反射层、反射层外围的控制转鼓和贯穿整个燃料区和反射层的热管构成;储热换热器与反应堆延伸出的热管冷端紧密相连,内部填充了高导热的泡沫金属和大潜热的熔盐,同时还包含换热孔道;能量转换部分由超临界二氧化碳布雷顿再压缩循环回路构成,超临界二氧化碳流经储热换热器,吸收热量后推动透平做功;该系统最大的特点是将储热与热管冷却反应堆结合起来,利用熔盐大潜热的特性,储热换热器不仅可以作为一个热阱在停堆和事故工况下大量吸热,还能在反应堆与能量转换回路之间建立起热阻尼,降低能量转换回路对热管冷却反应堆产生的扰动,进而提高了反应堆的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于核反应堆工程,具体涉及一种释热-储热一体化核能系统及其工作方法


技术介绍

1、反应堆通过核裂变释放大量热量,这些热量需要及时从堆芯带出以避免温度过高发生堆芯融化事故。传统的核能系统需要通过换热器将堆芯释放的热量传递给二回路,再通过二回路工质循环做功进行能量转换。换热器既作为连接一二回路的边界,也承担一二回路热量传递的功能,其结构采用的都是一些导热系数大,结构强度高的材料,本身并无太多的蓄热容量。这虽然利于传热,反过来也会将二回路的负荷波动快速传递到堆芯,进而影响到反应堆的稳定运行。因此,降低反应堆与能量转换回路之间的强耦合性,在快速负荷变化和二回路故障条件下减缓能量转换系统对反应堆的扰动,对简化反应堆运行操作和提高核能系统总体安全性具有重要的意义。


技术实现思路

1、为了解决上述问题,本专利技术提供了一种释热-储热一体化核能系统及其工作方法,系统中能量转换回路采用超临界二氧化碳布雷顿再压缩循环,通过储热换热器与热管反应堆相连。其中储热换热器与传统换热器有所不同,储热换热器内部填充熔盐,熔盐本身本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种释热-储热一体化核能系统,采用超临界二氧化碳布雷顿再压缩循环,整个系统包括作为热源的反应堆部分、储热换热器部分和能量转换部分,其特征在于:

2.根据权利要求1所述的一种释热-储热一体化核能系统,其特征在于:所述储热换热器(7)的内部填充了高导热的泡沫金属和大潜热的熔盐,与热管(6)的紧密贴合的孔道孔径大于用于超临界二氧化碳流动换热的孔道孔径;超临界二氧化碳从储热换热器(7)内区孔道向堆芯方向流入,并沿储热换热器(7)外区流出。

3.根据权利要求1所述的一种释热-储热一体化核能系统,其特征在于:所述大潜热的熔盐采用氟化物、碳酸盐或它们的混合物,混合物通过调整...

【技术特征摘要】

1.一种释热-储热一体化核能系统,采用超临界二氧化碳布雷顿再压缩循环,整个系统包括作为热源的反应堆部分、储热换热器部分和能量转换部分,其特征在于:

2.根据权利要求1所述的一种释热-储热一体化核能系统,其特征在于:所述储热换热器(7)的内部填充了高导热的泡沫金属和大潜热的熔盐,与热管(6)的紧密贴合的孔道孔径大于用于超临界二氧化碳流动换热的孔道孔径;超临界二氧化碳从储热换热器(7)内区孔道向堆芯方向流入,并沿储热换热器(7)外区流出。

3.根据权利要求1所述的一种释热-储热一体化核能系统,其特征在于:所述大潜热的熔盐采用氟化物、碳酸盐或它们的混合物,混合物通过调整其中不同组分的配比来改变其熔点,以满足不同的工作温度或寻求更高的相变潜热。

4.根据权利要求3所述的一种释热-储热一体化核能系统,其特征在于:所述氟化物为lif、naf、caf2或mgf2,所述碳酸盐为na2co3或k2co3。

5.根据权利要求1所述的一种释热-储热一体化核能系统,其特征在于:所述能量转换部分以超临界二氧化碳作为冷却剂工质,储热换热器(7)的超临界二氧化碳工质压力为19.5±0.5mpa,入口温度和出口温度分别为400±25℃和550±20℃,质量流量为17.5±1.5kg/s。

6.根据权利要求1所述的一种释热-储热一体化核能系统,其特征在于:所述反射层(2)在轴向两端存在热管(6)的孔道,所有的孔道在轴向上贯穿反射层(2)并同时贯穿燃料区(1)。

7.根据权利要求1所述的一种释热-储热一体化核能系统,其特征在于:所述的透平(8)、主压缩机(...

【专利技术属性】
技术研发人员:郑友琦黄冬吴宏春李凡琛
申请(专利权)人:西安交通大学
类型:发明
国别省市:

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