[发明专利]一种核动力发动机装置

说明书

本发明提供一种核动力发动机装置，包括固定基座以及安装在固定基座上的反应堆系统、换热器、一体化发动机以及连接管路；所述一体化发动机包括进气口、压缩机、换热器二次侧换热室、涡轮、排气口；所述换热器由互相隔离的两部分组成，换热器一次侧换热室通过管道连接反应堆系统出口和一体化发动机入口，换热器二次侧换热室连接一体化发动机压缩机空气出口和涡轮；所述压缩机由相互隔离的两部分构成，前端为一回路冷却剂压缩段，后端为空气压缩段。本发明一体化设计缩小反应堆系统体积，免去了一回路压缩机，使核动力发动机系统整体紧凑，能够更好实现核动力发动机与飞行器适配，系统运行更加简单方便。

技术领域

本发明涉及属于核反应堆工程技术、动力装置设计领域，特别涉及的是一种核动力发动机装置。

背景技术

通过人为控制链式裂变反应的速度可以实现核能的和平利用。裂变反应会释放出大量热量，反应堆将裂变时的原子能转化为热能，冷却剂携带走这部分热量，通过能量转换装置传递给动力装置，最终转化为机械能，产生推力驱动飞行器飞行。

传统飞行器发动机使用航空煤油作为燃料，飞行器受燃料携带量限制，航程一般只有数百至数千公里。核动力发动机能量密度极高，数百兆瓦功率的反应堆仅需几立方米的空间，通过论证可知，核动力发动机的重量、体积等参数均能够满足飞行器承载的要求，实现与飞行器的良好适配。并且核燃料寿期长，通过合理设计能够使其维持输出功率达到几个月乃至数年之久，这赋予反应堆长时间的、极大的能量输出能力，因此使用核动力发动机的飞行器可以实现极长的航程。

目前，对于适配于地面、船舶燃气轮机，航空涡扇、涡喷、涡桨、涡轴发动机上的核动力发动机装置，经过实验验证的技术路线有直接循环和间接循环两种方案。直接循环的核动力发动机具有原理直接、循环简单、安装方便的特点。但是直接循环发动机会将放射性物质直接喷射在大气中，造成飞行区域内严重的放射性污染。间接循环发动机将反应堆系统与推进系统分离，克服了放射性污染的问题，但是为了对一回路冷却剂增压，一次侧普遍需要单独设置压缩机。该设计造成反应堆系统整体重量较大，且飞行器舱内核动力发动机装置的布置无法做到紧凑。另外，管路增加意味着泄露概率增大、破口事故发生的可能性增加，一旦连接主泵的管路出现破损，核动力系统的运行将会受到严重影响，甚至造成动力丧失的严重事故，这会导致整个动力装置存在极大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种高效间接循环、安全可靠、高效紧凑的一体化核动力发动机装置，其能够克服常规动力装置续航里程有限、直接循环核动力发动机造成放射性污染、间接循环方案重量体积较大且紧凑性不足的问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种核动力发动机装置，包括固定基座以及安装在固定基座上的反应堆系统、换热器、一体化发动机以及连接管路；所述反应堆系统包括反应堆、换热器一次侧换热室及连接管路，反应堆包括压力容器、堆芯、堆芯围筒、控制棒驱动机构、反射层、堆内仪表、仪表支承，所述堆芯包括燃料棒、燃料限位装置、控制棒、支撑结构；所述一体化发动机包括进气口、压缩机、换热器二次侧换热室、涡轮、排气口；

所述换热器由互相隔离的两部分组成，换热器一次侧换热室通过管道连接反应堆系统出口和一体化发动机入口，换热器二次侧换热室连接一体化发动机压缩机空气出口和涡轮；

反应堆一回路冷却剂由一体化发动机的压缩机实现增压加速，换热器一次侧换热室出口连接压缩机前段的冷却剂入口，压缩机前端的冷却剂出口连接反应堆压力容器的入口；

所述压缩机由相互隔离的两部分构成，前端为一回路冷却剂压缩段，级数较少，后端为空气压缩段，级数较多，前端一回路冷却剂压缩段对冷却剂实施压缩，后端空气压缩段对空气实施压缩。

本发明还包括这样一些特征：

所述换热器中内置印刷电路板式换热管或管壳式换热器；