[发明专利]一种热管堆耦合超临界CO2

权利要求书

1.一种热管堆耦合超临界CO₂循环的核动力装置，其特征在于：所述设备包括：

热管型反应堆堆芯(1)；

热管(2)，所述热管(2)一端与热管型反应堆堆芯(1)连接；

热管换热器(3)，所述热管换热器(3)与热管(2)的另一端连接；

超临界二氧化碳循环系统(4)，所述超临界二氧化碳循环系统(4)与热管换热器(3)连接。

2.根据权利要求1所述的热管堆耦合超临界CO₂循环的核动力装置，其特征在于：所述超临界二氧化碳循环系统(4)包括：

透平(5)，透平(5)与热管换热器(3)连接；

压缩机(6)，所述压缩机(6)转轴与透平(5)转轴连接，透平(5)转轴带动压缩机(6)的转轴同步转动；

发电机(7)，所述发电机(7)转轴与压缩机(6)转轴连接，压缩机(6)转轴带动发电机(7)转轴同步转动；

冷却器(8)，所述冷却器(8)出气口与压缩机(6)的进气口连接；

回热器(9)，沿气体流动方向，透平(5)的出气口与所述回热器(9)的第一进气口连接；回热器(9)的第一出气口与冷却器(8)的进气口连接；压缩机(6)的出气口与回热器(9)的第二进气口连接；回热器(9)的第二出气口和热管换热器(3)连接。

3.根据权利要求1所述的热管堆耦合超临界CO₂循环的核动力装置，其特征在于：所述热管型反应堆堆芯(1)为全固态堆芯。

4.根据权利要求3所述的热管堆耦合超临界CO₂循环的核动力装置，其特征在于：所述热管型反应堆堆芯(1)的燃料为铀钼合金、二氧化铀、氮化铀和碳化铀其中的一种。

5.根据权利要求1所述的热管堆耦合超临界CO₂循环的核动力装置，其特征在于：所述热管(2)由10～20000根管子组成的管束。

6.根据权利要求5所述的热管堆耦合超临界CO₂循环的核动力装置，其特征在于：所述热管(2)外径为10mm-100mm。

7.根据权利要求6所述的热管堆耦合超临界CO₂循环的核动力装置，其特征在于：所述热管(2)管束的排列方式为叉排或顺排。

8.根据权利要求7所述的热管堆耦合超临界CO₂循环的核动力装置，其特征在于：所述热管(2)的工作介质为锂、钠和钾中的一种或多种。

9.根据权利要求2所述的热管堆耦合超临界CO₂循环的核动力装置，其特征在于：所述回热器(9)包括低温气体管道和高温气体管道，两管道之间设置换热肋片。

10.如权利要求1所述的一种热管堆耦合超临界CO₂循环的核动力装置的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a.热管型反应堆堆芯(1)工作产生热能；

b.热管(2)将热管型反应堆堆芯(1)产生的热能非能动的载入热管换热器(3)中；

c.在热管换热器(3)中，二氧化碳吸收热量并进行加热；

c.升温后的超临界二氧化碳进入透平(5)做功，透平(5)转轴转动；

d.透平(5)转轴带动压缩机(6)开始工作，压缩机(6)转轴带动发电机(7)开始发电；

e.在透平(5)中做功后的超临界二氧化碳经过连接管道(10)进入回热器(9)的高温气体管道，在回热器(9)中通过与低温气流管道的气体进行热交换，完成第一次冷却；

f.经热交换冷却后的超临界二氧化碳进入冷却器(8)进行进一步冷却，冷却至系统最低循环温度；

g.冷却至系统最低循环温度的二氧化碳继续沿连接管道(10)进入压缩机(6)后压缩增压；

h.压缩增压后的二氧化碳沿连接管道(10)进入回热器(9)的低温气体管道中，吸收高温气体管道气体的热量，进行第一次加热；

i.在回热器(9)的低温气体管道中加热后的二氧化碳沿着连接管道(10)进入热管换热器(3)中，进行加热，并开始新的循环。