[发明专利]加装涡轮的热电转换一体化反应堆

权利要求书

1.加装涡轮的热电转换一体化反应堆，反应堆内包括反应堆压力容器、堆内构件、反应堆芯、内屏蔽、发电机、启动发动机、涡轮和压气机，其中，反应堆压力容器由近圆柱形的筒体以及盖设在筒体顶部的盖体、支撑在筒体底部的底封头组成；反应堆外包括转鼓和热管；

压力容器筒体内设有堆内构件围筒，将压力容器下段空间分为内外两个区域；堆内构件围筒的底部设有堆芯，堆内构件围筒与压力容器筒体之间为冷却剂向下流动的区域，该冷却剂向下流动区域的上段为回热腔，回热腔位置高度对应压力容器筒体的外侧布置有用于排除废热的热管；

堆内构件底部设有启动发动机即四缸斜盘斯特林发动机；启动发动机的工作过程类似斯特林型热电转换一体化反应堆，当反应堆由停堆状态启动时，以及在低功率运行状态下，堆芯裂变热导致堆芯以及压气机位置气体冷却剂温度上升，在启动发动机两端造成温差，引起发动机运动，推动发电机及压气机转动；

堆内构件围筒内的堆芯上方设有涡轮，下方设有压气机；涡轮下部通过穿过堆芯中心的轴与压气机相连，上部与发电机转子相连，发电机设有静线圈和动线圈，多股静线圈组成近似围筒的形状，座在压力容器围筒上部内壁的凸台上，动线圈与涡轮轴连接，随涡轮旋转发电，将涡轮机械能转为电能，发电机与涡轮之间设有内屏蔽结构，以降低电机线圈处的中子及γ射线注量；在高功率状态下，当气体冷却剂进入堆芯后，体积膨胀从堆芯上方喷出，推动涡轮高速旋转；旋转的涡轮带动发电机转子旋转发电，同时带动压气机旋转，将经过回热腔冷却后的气体冷却剂压入堆芯；在低功率状态下，或反应堆启动时，启动发动机依靠温差运动，给与压气机初始动力；当压气机启动后，气体冷却剂被压入堆芯，受热膨胀后向涡轮喷出，循环得以维持，启动发动机停止工作。

2.如权利要求1所述的反应堆，其中，堆芯为由细长圆柱形的燃料元件排布的圆柱形堆芯，或开有细长圆柱形冷却剂流道的圆柱形堆芯，通过燃料元件支架固定在堆内构件围筒中下部。

3.如权利要求1所述的反应堆，其中，堆芯外围设有一层钼-铼合金薄层。

4.如权利要求1-3任一项所述的反应堆，其中，压力容器下部筒体外侧的堆芯活性区高度范围设有带转鼓结构的反射层；转鼓一侧设有碳化硼吸收体，通过电机控制转鼓转动来调节反射层的中子吸收，进而控制堆芯反应性。

5.如权利要求4所述的反应堆，其中，当电机失电时，碳化硼吸收体将自动转向反应堆堆芯一侧，从而实现停堆；转鼓同时能够部分滑移出堆芯活性段，当反应堆超压或者超温时，将使转鼓固定的气室失压，转鼓在弹簧力作用下部分滑移出堆芯活性段，从而实现停堆。

6.如权利要求1-3任一项所述的反应堆，其中，压力容器筒体外侧堆芯活性区高度范围以外，设有一圈热管；与压力容器接触的热管段成为热管热端，热管冷端采用辐射器实现废热排放。

7.如权利要求1-3任一项所述的反应堆，其中，压力容器筒体的底部和侧部分别设置有底屏蔽和侧屏蔽。

8.如权利要求1所述的反应堆，其中，压力容器筒体与底封头焊接连接，压力容器顶盖与筒体的法兰通过主螺栓连接，密封面设两道密封环。