[发明专利]一种基于热光伏发电的多用途热管反应堆系统

说明书

本发明属于核反应堆领域技术领域，具体涉及公开一种基于热光伏发电的热管反应堆系统，包括形成模块化装置的热管反应堆电源主系统、热光伏发电机冷却系统、舱内压力维持系统、应急堆芯冷却系统、废热导出系统、温湿度控制系统、整体式耐压壳，热管反应堆电源主系统位于整体式耐压壳内中部，热光伏发电机冷却系统对称布置热管反应堆电源主系统两侧，热光伏发电机冷却系统位于整体式耐压壳上，舱内压力维持系统位于整体式耐压壳尾部的底部，温湿度控制系统位于整体式耐压壳尾部的顶部壁上；废热导出系统位于整体式耐压壳底部壁外。本发明的系统具有长寿期甚至全寿期无换料、高固有安全性、低噪音、高功率体积重量比、系统设备简单可靠的优点。

技术领域

本发明属于核反应堆领域技术领域，具体涉及一种基于热光伏发电的多用途热管反应堆系统。

背景技术

相对于压水堆，国内外对热管反应堆有一定的公开报道，但是整个系统装置采用热光伏发电机进行发电的尚未有公开报道。公开报道的热管堆系统方案，一般都采用斯特林发电机或者热电偶发电，要么噪声大，要么发电效率低。而热光伏发电机完全不同于传统的热机动力系统(汽轮机、燃气轮机和内燃机等)，它完全没有压缩机、膨胀机等机械运动部件，利用热辐射器将热能通过辐射的方式转化为光子，然后半导体吸收光子能量，产生电子空穴对，从而将热能转化为电能，即热能—光能—电能。目前，利用热光伏发电机进行热电转换的效率为20％～30％。

发明内容

本发明主要是针对未来小型功率需求、多种应用场合的装备，提出一种具有长寿命、高安全、超静音、多用途、模块化的基于光伏发电的热管反应堆系统。

实现本发明目的的技术方案：一种基于热光伏发电的多用途热管反应堆系统，该系统包括形成模块化装置的热管反应堆电源主系统、热光伏发电机冷却系统、舱内压力维持系统、应急堆芯冷却系统、废热导出系统、温湿度控制系统、整体式耐压壳，热管反应堆电源主系统位于整体式耐压壳内中部，热光伏发电机冷却系统对称布置热管反应堆电源主系统两侧，且热光伏发电机冷却系统位于整体式耐压壳上，舱内压力维持系统位于整体式耐压壳尾部的底部，温湿度控制系统位于整体式耐压壳尾部的顶部壁上；废热导出系统位于整体式耐压壳底部壁外。

所述的热管反应堆电源主系统包括热管反应堆、热光伏发电机、综合控制系统、反应堆二次屏蔽系统，两个热光伏发电机对称布置在热管反应堆两侧，热管反应堆与两个热光伏发电机之间各设有一个综合控制系统，反应堆二次屏蔽系统位于热管反应堆和热光伏发电机中间。

所述的热管反应堆包括热管、燃料棒、堆内构件、反射层、旋转鼓、反应堆容器、驱动机构、反应堆保温及屏蔽结构、堆内辐射屏蔽体、反应堆支承，热管和燃料棒安装在堆内构件、且三者内部构成热管反应堆的堆芯，反射层布置在堆芯外围，旋转鼓沿周向均匀间隔布置在反射层与堆芯之间，热管反应堆轴向方向上设置有辐射屏蔽体，反射层位于反应堆容器内，反应堆容器位于反应堆保温及屏蔽结构内，反应堆支承位于反应堆容器的外部，环形反应堆支承的外侧与均与密封仓连接；驱动机构贯穿反应堆保温及屏蔽结构、反应堆容器，且与旋转鼓连接。

所述的热管、圆燃料棒的排布比例为3:1、或者2:1、或者1:1、或者1:2或者1:3。

所述的热管、圆燃料棒的，排布方式为三角形、正方形或者六边形排布。

所述的旋转鼓为六个，6个旋转鼓沿周向均匀间隔对称布置在反射层与堆芯之间。

所述的旋转鼓为圆管形结构，整个长度的一半圆弧为吸收体，一半圆弧为反射体。

所述的热光伏发电机冷却系统包括两路设备冷却水泵、阀门、流量压力温度仪表及相应的管道，每一台设备冷却水泵、阀门、流量压力温度仪表、热声发电机通过管道串联；设备冷却水泵整体式耐压壳外的冷却水设备连通。

所述的舱内压力维持系统包括储氦容器、压力表、减压阀、阀门、整体式耐压壳内压力测量表和管道，储氦容器、减压阀、阀门通过管道串联，减压阀上设有压力表，阀门出口侧的管道上设有整体式耐压壳内压力测量表。