[发明专利]一种深海核电装置

说明书

本发明公开了一种深海核电装置，包括反应堆、热电转换模块、二回路、二回路驱动泵、流道夹层、压力腔和辅助系统组成。其中，所述的热电转换模块为静态热电转换模块，将反应堆提供热量转化为电能，废热通过二回路经压力腔排放至深海环境中。本发明无动部件，可突破传统核电装置的连续运行限制；静态热电转换系统与反应堆直接换热，提高系统整体效率。

技术领域

本发明涉及核能工程技术领域，具体涉及一种深海核电装置。

背景技术

海洋占据地球表面71％的面积，蕴含丰富的自然资源。由于近海资源的过度开发、环境的污染，海洋资源的利用向着远海和深海发展。常规的潜水器使用电池作为能源，只能实现短时运行，严重限制了工作范围。核能系统能量密度高，可以从量级上提高深海水下能源的续航能力与航速，极大的推动深海的研究工作。

日本在深海核电源的领域做了大量的研究，在船用堆的基础上发展深海小型反应堆DRX、水下探测器用小型潜水反应堆SCR，以及深海快堆DSFR。美国NR-1反应堆可达到水下1500米的深度。现有的深海核电系统普遍采用动态热力循环来进行热电转换，其动部件需要经常的进行维护和更换，极大的限制了深海核电系统的工作时间。目前汽轮机的泵和阀门等部件的维护通常不超过2年。而深海资源开发平台或深海空间站需要10年甚至更长时间的供能，大量动部件的应用无法满足其要求。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种深海核电装置，目的在于提供一种结构紧凑合理，发电效率高，辐照损伤小，可以长时间无需维护的核电装置。

本发明采用的技术方案为：一种深海核电装置，包括反应堆1、热电转换模块3、二回路4、二回路驱动泵5、流道夹层6、压力腔7和辅助系统8。所述的反应堆1包容堆芯2，用于为系统提供热能，堆芯2位于反应堆1的下部；所述的热电转换模块3包容在反应堆1内，反应堆1内的冷却工质在堆芯2和热电转换模块3之间循环，将热量从堆芯2转移到热电转换模块3，随后热电转换模块3将热能转化为电能；所述的二回路4管道内的冷却工质由二回路驱动泵5驱动循环，将热电转换模块3未能转化成电能的热量排出，通过流道夹层6将热量传递给压力腔7，通过压力腔7的壁面向外界低温海水进行散热。

所述的反应堆1为液态金属反应堆。液态金属反应堆具有良好的中子性能。液态金属在反应堆堆芯2内接受辐照后，不易产生高活化物质；对堆芯进行适当的屏蔽，可以有效减少热电转换模块3所遭受的辐照。

所述的堆芯2为反应堆的核心部分，核裂变反应发生在堆芯2中。堆芯2负责为整个深海核电装置提供热能。

所述的热电转换模块3采用静态热电转换技术，将热能转换为电能。热电转换模块3为夹层式结构，位于堆芯冷却剂工质和二回路冷却剂工质之间。热电转换模块3安装在比堆芯2的水平高度高的部位，反应堆1内的冷却剂，由于堆芯2和热电转换模块3之间的高度差和温度差进行自发循环。

优选地，所述的热电转换系统为静态热电偶发电；

优选地，所述的热电转换系统为静态热离子发电。

所述的二回路4和二回路驱动泵5将废热从反应堆1内带出，传递到流道夹层6。所述的二回路4内循环冷却剂为油冷却剂。油冷却剂的循环在常压下即可运行在高压下。

所述压力腔7为圆形球体，为整个深海核电装置抵抗来自深海的压力。同时反应堆1的重心较低，压力腔7的圆形结构能够实现整个深海核电装置在海洋流体扰动的外部环境下实现自平衡。所述的压力腔7内填充惰性保护气体，可以避免油冷却剂火灾的可能性。

所述的辅助系统8为反应堆的正常运行提供气体保护、工质维护和自动控制。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的深海核电装置，反应堆采用自然循环，静态热电转换的方式，无能动部件，能够突破现有深海资源开发和探测用电源续航能力的限制。