[发明专利]用于热管堆的多环路布雷顿循环能量转换系统及运行方法

说明书

本发明公开用于热管堆的多环路布雷顿循环能量转换系统，包括：反应堆；换热装置，换热装置包括热管换热器和流道结构，流道结构设置在热管换热器内，流道结构内流通有工质，热管换热器上设置有接口组件，接口组件与流道结构连通；热管，热管内流通有工质，热管的一端插入反应堆内，热管的另一端插入热管换热器内，热管位于反应堆与换热装置之间的部分包覆有保温层；布雷顿循环系统，布雷顿循环系统设置有若干个，布雷顿循环系统的出口与接口组件连通；分配组件，分配组件与接口组件连通，且若干布雷顿循环系统的进口均与分配组件连通。本发明能够提高能量转换效率、提高核动力装置的安全性和可靠性、保证堆芯冷却更加均匀。

技术领域

本发明属于反应堆工程技术领域，特别是涉及用于热管堆的多环路布雷顿循环能量转换系统及运行方法。

背景技术

超临界二氧化碳布雷顿循环系统应用于热管堆中，相比于传统的静态热电转化方式，可显著提高能量转换效率，并减小设备的体积和重量，拓展了热管堆的功率范围。但在空间、海洋等应用场景中，采用热管堆组合超临界二氧化碳布雷顿循环的核动力装置还存在功率调节困难，低负荷工况布雷顿循环系统能量转换效率低，进而导致大量能量浪费的问题。

因此，需要设计一种用于热管堆的布雷顿循环能量转换系统方案，实现热管堆与布雷顿能量转换系统的相互匹配，进而使得反应堆的输出功率能够随负荷需求灵活变化，并提高核动力装置的能量转化效率。

发明内容

本发明的目的是提供用于热管堆的多环路布雷顿循环能量转换系统及运行方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了用于热管堆的多环路布雷顿循环能量转换系统，包括：

反应堆；

换热装置，所述换热装置包括热管换热器和流道结构，所述流道结构设置在所述热管换热器内，所述流道结构内流通有工质，所述热管换热器上设置有接口组件，所述接口组件与所述流道结构连通；

热管，所述热管内流通有工质，所述热管的一端插入所述反应堆内，所述热管的另一端插入所述热管换热器内，所述热管位于所述反应堆与所述换热装置之间的部分包覆有保温层；

布雷顿循环系统，所述布雷顿循环系统设置有若干个，所述布雷顿循环系统的出口与所述接口组件连通；

分配组件，所述分配组件与所述接口组件连通，且若干所述布雷顿循环系统的进口均与所述分配组件连通。

优选的，所述流道结构包括隔板和螺旋形换热板，所述隔板和所述螺旋形换热板均固接在所述热管换热器内，所述隔板和所述螺旋形换热板将所述热管换热器内分隔为外层环腔和内部空间，所述外层环腔和所述内部空间均为螺旋形流道，所述外层环腔和所述内部空间通过环形通道连通，所述外层环腔和所述内部空间内均设置有若干所述热管，若干所述热管均贯穿所述螺旋形换热板，所述外层环腔和所述内部空间均与所述接口组件连通。

优选的，所述分配组件包括分配母管和若干隔离阀门，所述分配母管与所述接口组件连通，若干所述隔离阀门均与所述分配母管连通，且若干所述布雷顿循环系统的进口分别与若干所述隔离阀门连通。

优选的，所述接口组件包括一出口接口和若干进口接口，所述出口接口和所述进口接口均固接在所述热管换热器上，所述分配母管通过所述出口接口与所述内部空间连通，若干所述布雷顿循环系统的出口分别通过若干所述进口接口与所述外层环腔连通。

优选的，若干所述进口接口均朝同一旋向倾斜设置。

优选的，所述布雷顿循环系统包括发电机、汽轮机、回热器、压缩机和冷却器，所述汽轮机的蒸汽进口与所述隔离阀门连通，所述汽轮机的蒸汽出口与所述回热器的一进口连通，所述回热器的一出口与所述冷却器的进口连通，所述冷却器的出口与所述压缩机的进口连通，所述压缩机的出口与所述回热器的另一进口连通，所述回热器的另一出口与所述进口接口连通，所述发电机和所述压缩机均与所述汽轮机传动连接。