[发明专利]采用液态金属磁流体发电换热器的空间核电系统及发电方法

说明书

本发明公开一种采用液态金属磁流体发电换热器的空间核电系统及发电方法，属于能源综合利用领域。在该发明的核反应堆发电系统中除利用氦气发电，还通过利用液态金属的性质来进行发电，在磁流体发电换热器的换热管管内壁上下分别加上永磁铁，使换热管管内形成磁场，液态金属在磁场管道中流动，切割磁感线，在与气体进行换热的同时，也可以进行发电，同时由于管内电磁场和洛伦兹力等的综合影响，使得管内液态金属呈M型流速分布，从而也进一步提高了换热效率。并且在发电机失效，气体供应不足的情况下，也能够单独作为发电机使用，从而提高核反应堆发电系统的稳定性，安全性，并且提高能源利用率。

技术领域

本发明涉及一种采用液态金属磁流体发电换热器的空间核电系统及发电方法，属于能源综合利用领域。

背景技术

随着现代社会技术的飞快发展，核能发电的需求日益增大，核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及气体发电机来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能，是实现低碳发电的一种重要方式。

核能发电不像通过燃料发电会排出大量污染环境的物质到大气中，因此核能发电不会对空气造成污染，核能发电也不会生成二氧化碳使温室效应加重。核燃料能量密度比起化石燃料大数百万倍，因此核能电厂使用的燃料体积小，运输与储存都十分方便。并且核能发电的成本中，燃料所占成本较低，核能发电的成本还不容易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。随者核能发电的慢慢普及，需要充分的利用核能，增加能源利用率，提高核反应堆的效率和安全稳定性。

液态金属磁流体发电技术(Liquid Metal Magneto-Hydro–Dynamics，简称LMMHD)，是由液态金属沿垂直于磁场方向运动时，在磁场方向和液态金属运动的正交方向上产生感应电场，液态金属不断的切割磁感线发电，这就构成磁流体发电的基本原理。核电装置整合此技术，在空间条件下，能在核反应堆发电系统的发电回路失效的情况下，继续进行发电，从而避免因为出现故障带来的经济损失，并且提高了核反应堆的安全稳定性。

发明内容

发明目的：

针对当前核电技术中存在的不足，本发明提出了一种采用液态金属磁流体发电换热器的空间核电系统及发电方法，可以增加能源利用率，提高核反应堆的效率和安全稳定性，更好的满足使用要求。

技术方案：

一种采用液态金属磁流体发电换热器的空间核电系统及发电方法，首先所述系统中，包括两个回路。

一回路包括核反应堆，压力缓冲装置，气液分离器，磁流体发电换热器的热介质通道，电磁泵。液态金属吸收核热，从核反应堆出口流出，通过管路，流进压力缓冲装置和气液分离器等辅助装置，再从气液分离器的出口流进磁流体发电换热器的热介质通道的进口，经过发电和换热后，从热介质通道的出口流出，通过管路流进电磁泵加速，回到核反应堆。

磁流体发电换热器的主要换热元件为换热管，换热管的内壁面上下分别安装有永磁铁，在永磁铁的作用下，形成磁场。液态金属通过换热器液态金属入口流入，进入带有磁场的管道，由于液态金属的性质，高温液态金属切割磁感线发电，再从换热器液态金属出口流出，流入电磁泵，因此提高能源利用率，也提升系统的发电能力。同时低温氦气从氦气入口进入，走壳程，低温氦气通过折流板，与换热管中的高温液态金属进行对流换热，并且由于高温液态金属在换热管内受到电磁场，洛伦兹力的作用，使得管内液态金属的流速呈M型的速度分布。因此提高换热效率。并且在气体不足，或者发电回路出现故障时，换热器可以单独工作进行发电，从而提高了系统的稳定性，安全性。