[发明专利]一种用于聚变堆的超临界二氧化碳循环系统

说明书

本发明涉及核能技术领域，公开了一种用于聚变堆的超临界二氧化碳循环系统，包括主回路装置、压力控制装置和二氧化碳净化装置；主回路装置包括主回路以及设于主回路上的循环压缩机、稳压罐和换热机构，循环压缩机、稳压罐和换热机构依次连通；压力控制装置包括设于稳压罐内的压力传感器和设于主回路与稳压罐之间的主回路调节阀，压力控制装置用于调节主回路中的气压；二氧化碳净化装置的输入端与主回路连通，二氧化碳净化装置的第一输出端与稳压罐连通，二氧化碳净化装置用于去除回路中的气态杂质。本发明能够实现将聚变堆内产生的热量导出，同时适用于聚变堆内具有多个温度范围相差大，使用的冷却工质种类各异的系统。

技术领域

本发明涉及核能技术领域，尤其涉及一种用于聚变堆的超临界二氧化碳循环系统。

背景技术

目前，磁约束核聚变能被认为是未来最有可能解决人类能源危机的途径。托卡马克核聚变装置（如ITER等）是研究磁约束核聚变能最富有成效的手段之一。包层和偏滤器作为托卡马克核聚变装置中直接面对等离子体的核心部件，需要承受来自中心等离子体的粒子流和热流，导致这些内部部件中产生很大的热负荷。将聚变堆内部产生的热量安全导出是维持聚变装置运行的关键，也是实现聚变堆高效发电的必要条件。现有的内部部件设计方案使用了多种冷却剂，如包层方案潜在的冷却剂就有水、氦气、锂铅液态金属等，不同部件工作温度范围也存在很大的差别，导致热量不易导出，使得聚变堆脉冲的运行对二回路产生较大影响。

发明内容

本发明提供了一种用于聚变堆的超临界二氧化碳循环系统，能够实现将聚变堆内产生的热量导出，同时适用于聚变堆内具有多个温度范围相差大，使用的冷却工质种类各异的系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于聚变堆的超临界二氧化碳循环系统，包括主回路装置、压力控制装置和二氧化碳净化装置；

所述主回路装置包括主回路以及设于所述主回路上的循环压缩机、稳压罐和换热机构，所述循环压缩机、所述稳压罐和所述换热机构依次连通；

所述压力控制装置包括设于所述稳压罐内的压力传感器和设于所述主回路与所述稳压罐之间的主回路调节阀，所述压力控制装置用于调节所述主回路中的气压；

所述二氧化碳净化装置的输入端与所述主回路连通，所述二氧化碳净化装置的第一输出端与所述稳压罐连通，所述二氧化碳净化装置用于去除回路中的气态杂质。

优选地，所述压力控制装置还包括高压罐和废气罐；所述高压罐上设有输入接口，所述高压罐通过高压调节阀与所述稳压罐连通；所述废气罐的第一端通过低压调节阀与所述稳压罐连通，所述废气罐的第二端与所述二氧化碳净化装置的第二输出端连通。

优选地，所述稳压罐与所述废气罐之间设有主回路安全阀，所述高压罐与所述废气罐之间设有高压罐安全阀。

优选地，所述压力控制装置还包括控制模块，所述控制模块用于：

接收所述压力传感器获取的监测压力值：

当所述监测压力值大于预设的压力上限范围时，控制所述低压调节阀打开，以使部分超临界二氧化碳工质进入所述废气罐内；

当所述监测压力值小于预设的压力下限范围时，控制所述高压调节阀打开以使部分超临界二氧化碳工质进入所述稳压罐内。

优选地，所述压力控制装置还包括控制模块，所述控制模块用于：

当判定所述主回路内出现超压时，控制所述主回路安全阀打开，以使所述主回路内的超临界二氧化碳工质泄放到所述废气罐中；

当判定所述高压罐出现超压时，控制所述高压罐安全阀打开，以使所述高压罐内的超临界二氧化碳工质泄放到所述废气罐中。