[发明专利]一种热离子转换与布雷顿循环联合发电反应堆系统

权利要求书

1.一种热离子转换与布雷顿循环联合发电反应堆系统，其特征在于：包括热离子转换模块(1)、中间热交换器(2)和布雷顿循环模块(4)；所述热离子转换模块(1)内部设有热离子热电转换元件(5)和碱金属热管(6)，外部包覆有反射层(7)和屏蔽层(8)；所述布雷顿能量转换系统(4)由透平(41)、回热器(42)、预冷器(43)、压缩机(44)及发电机(45)组成；所述热离子转换模块(1)和中间热交换器(2)之间设置有贯通的热管(6)；所述热管(6)分为蒸发段和冷凝段，所述热管(6)在所述热离子转换模块(1)内部分设定为蒸发段，所述热管(6)在所述中间热交换器(2)内部分设定为冷凝段；所述布雷顿能量转换系统(4)的进口与所述中间热交换器(2)壳侧出口相连；所述布雷顿能量转换系统(4)的出口与所述中间热交换器(2)壳侧进口相连。

2.根据权利要求1所述的一种热离子转换与布雷顿循环联合发电反应堆系统，其特征在于：所述热离子转换模块(1)内设置有六边形蜂窝状慢化剂基体(9)；所述慢化剂基体(9)内设置有热离子热电转换元件(5)；所述慢化剂基体(9)内还设置有碱金属热管(6)；所述碱金属热管(6)与所述热离子热电转换元件(5)间隔布置。

3.根据权利要求1或2所述的一种热离子转换与布雷顿循环联合发电反应堆系统，其特征在于：所述热离子热电转换元件(5)采用圆柱状设计，由核燃料(51)、热离子发电元件(52)及不锈钢包壳(53)组成，用于将核裂变产生的热量转换为电能，并用于负载(3)。

4.根据权利要求3所述的一种热离子转换与布雷顿循环联合发电反应堆系统，其特征在于：所述热离子发电元件(52)位于所述核燃料(51)外围，由内至外依次包括发射极(54)、铯气腔(55)、接收极(56)及绝缘体(57)，所述不锈钢包壳(53)包覆于所述绝缘体(57)外侧，与所述绝缘体(57)之间留有氦气腔(58)。

5.根据权利要求1或2所述的一种热离子转换与布雷顿循环联合发电反应堆系统，其特征在于：所述碱金属热管(6)包括不锈钢金属壁面(61)以及内部流动换热碱金属工质钠(62)。

6.根据权利要求3所述的一种热离子转换与布雷顿循环联合发电反应堆系统，其特征在于：所述碱金属热管(6)包括不锈钢金属壁面(61)以及内部流动换热碱金属工质钠(62)。

7.根据权利要求4所述的一种热离子转换与布雷顿循环联合发电反应堆系统，其特征在于：所述碱金属热管(6)包括不锈钢金属壁面(61)以及内部流动换热碱金属工质钠(62)。

8.根据权利要求1或2所述的一种热离子转换与布雷顿循环联合发电反应堆系统，其特征在于：所述中间热交换器(2)由换热器壳体(10)和所述热管(6)的冷凝段组成，用于将所述热离子转换模块(1)的废热传递给布雷顿能量转换系统(4)，实现能量的二次利用。

9.根据权利要求4所述的一种热离子转换与布雷顿循环联合发电反应堆系统，其特征在于：所述中间热交换器(2)由换热器壳体(10)和所述热管(6)的冷凝段组成，用于将所述热离子转换模块(1)的废热传递给布雷顿能量转换系统(4)，实现能量的二次利用。

10.根据权利要求5所述的一种热离子转换与布雷顿循环联合发电反应堆系统，其特征在于：所述中间热交换器(2)由换热器壳体(10)和所述热管(6)的冷凝段组成，用于将所述热离子转换模块(1)的废热传递给布雷顿能量转换系统(4)，实现能量的二次利用。