[发明专利]特种反应堆布雷顿循环系统的超临界流体适用性评价方法

权利要求书

1.特种反应堆布雷顿循环系统的超临界流体适用性评价方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：明确反应堆与循环系统的工作环境和必要参数，包括确定四个方面的信息：工作环境的化学成分、环境温度及温变规律、环境压力和反应堆的堆芯进出口温度；其中环境温度范围限定在0K至500K，温变规律包含环境最高温度500K、环境最低温度0K及温变周期，环境压力限定在0MPa至25MPa，反应堆的堆芯进出口温度限定在500K至1300K；

步骤2：评估流体的辐照和化学稳定性，包括四个稳定性要求和一个筛选过程；稳定性要求为：流体辐解产物忽略不计、流体对结构材料呈现化学惰性、流体对环境物质呈现化学惰性和流体热分解温度高于循环最高温度；筛选过程为：初步筛选出满足上述稳定性要求的流体；

步骤3：确定流体的拟临界点，包括两个拟临界温压要求：流体拟临界温度高于于步骤1所述的环境最高温度5K至50K，拟临界压力高于步骤1所述的环境压力1kPa以上；并将流体拟临界温度设置为定压放热终点；

步骤4：评价定压放热区流体性能，包括通过物性计算软件REFPROP来计算步骤2初步筛选出满足稳定性要求的流体各自的拟临界区热力参数和四个评价标准；拟临界区热力参数包括：密度、定压比热、热导率和动力粘度；四个评价标准为：密度越高的流体冷却器尺寸占用越小、定压比热越高的流体热输运特性越好、热导率越高的流体传热特性越好和动力粘度越小的流体流动特性越好；

步骤5：评价压缩机内流体性能，包括通过绝热效率的定义和物性计算软件REFPROP计算在给定压比下步骤2初步筛选出满足稳定性要求的流体和内效率下各自的绝热压缩焓升、一个迭代修正过程和三个评价标准；给定压比的范围为1-5，内效率范围为60％-90％；迭代修正过程为：若压缩机出口温度高于堆芯加热起始温度，则降低压比重复计算压缩功；三个评价标准为：定熵焓升越低的流体压缩功耗越少、密度越高的流体压缩机尺寸占用越小和动力粘度越小的流体流动特性越好；

步骤6：评价定压吸热区流体性能，包括通过物性计算软件REFPROP计算步骤2初步筛选出满足稳定性要求的流体在定压吸热区各自的热力参数和四个评价标准；热力参数包括：各流体定压加热线上的密度、定压比热、热导率和粘度；四个评价标准为：密度越高的流体换热器尺寸占用越小、定压比热越高的流体热输运特性越好、热导率越高的流体传热特性越好和动力粘度越小的流体流动特性越好；

步骤7：给出各流体的适用性评价结果，包括综合对比步骤4、步骤5和步骤6的计算结果，列出各流体适用性评价文字说明、计算结果表和循环工况适用性表；各流体适用性评价文字说明包括：适用于给定环境和反应堆运行参数的布雷顿循环系统工作流体的名称，各流体在冷源换热器、回热器和反应堆换热器内设备体积占用、流动特性和输热传热特性的对比结果，各流体在压缩机内压缩功、设备体积占用和流动特性的对比结果；计算结果表包括各流体在上述计算过程中的所有热力参数；循环工况适用性表包括各流体在设备体积、功率、流量、流动复杂程度和热效率提升潜力方面的特征。