[发明专利]一种海洋静默式热管反应堆动力系统

权利要求书

1.一种海洋静默式热管反应堆动力系统，其特征在于：系统采用双层壳体布置，内层壳体(7)承压，内层壳体(7)和外层壳体(6)之间流通海水；该系统还包括堆芯(1)、热管(2)、屏蔽体(3)、温差发电热电转换系统(4)和余热排出系统(5)，所述热管(2)交替从堆芯(1)两端伸出，热管(2)蒸发段插入堆芯(1)中，热管(2)冷凝段插入温差发电热电转换系统(4)中，屏蔽体(3)设置在堆芯(1)与温差发电热电转换系统(4)间，热管(2)穿过屏蔽体(3)，屏蔽体(3)保护温差发电热电转换系统(4)不受到堆芯严重的辐射损伤；所述温差发电热电转换系统(4)包括相间隔设置的温差发电器元件(41)、固体热交换器(42)和冷板(43)，其中温差发电器元件(41)的热端连接固体热交换器(42)，冷端连接冷板(43)，热管(2)冷凝段插入温差发电热电转换系统(4)中，通过固体热交换器(42)同温差发电器元件 (41)相连，使得热管(2)在温差发电热电转换系统(4)中加热温差发电器元件(41)热端，冷板(43)中流通水来冷却温差发电器元件(41)的冷端；所述余热排出系统(5)为间接冷却闭式循环回路，包括冷却水管道(51)、水箱(52)、循环水泵(53)和壳体换热器(54)，其中水箱(52)出口与冷板(43)入口连通，冷板(43)出口与壳体换热器(54)水侧入口连通，壳体换热器(54)水侧出口与水箱(52)入口连通，循环水泵(53)将水箱(52)中的水泵送到与温差发电器元件 (41)冷端相连的冷板(43)，冷却温差发电器元件 (41)冷端，水流经冷板(43)后，再由壳体换热器(54) 对其进行冷却，最后流回水箱(52)中，形成一个闭式循环；温差发电器元件(41)利用其两端的温差产生电势，将热能转换为电能；

所述壳体换热器(54)以多组螺旋通道形式布置，海洋静默式热管反应堆动力系统两端各布置一个余热排出系统，两端余热排出系统相互独立；

堆芯(1)外还布置有一个堆芯应急冷却系统(11)，用来带走反应堆停堆过程中的堆芯余热，堆芯应急冷却系统(11)采用在堆芯径向外围布置冷却管道的形式，冷却管道出入口直接与内层壳体(7)和外层壳体(6)间的海水相连，在反应堆正常运行时，堆芯应急冷却系统(11)常闭，以避免海水与海洋生物对管道的腐蚀和阻塞。

2.根据权利要求1所述的一种海洋静默式热管反应堆动力系统，其特征在于：所述堆芯(1)活性区为矩形布置，能为温差发电能量转换系统(4)的布置提供便利条件；堆芯(1)采用热管冷却超热中子反应堆，其内部的核燃料采用富集度95％的二氧化铀。

3.根据权利要求1所述的一种海洋静默式热管反应堆动力系统，其特征在于：所述热管(2)内工质为钠。

4.根据权利要求1所述的一种海洋静默式热管反应堆动力系统，其特征在于：所述屏蔽体(3)采用多层结构的复合式屏蔽，由交错分布的水层(32)、碳化硼层(33)和钨层(31)组成；水层(32)既能够慢化高能中子，又能够用来冷却；碳化硼层(33)用来吸收中子，最外侧的钨层(31)用来屏蔽光子。

5.根据权利要求1所述的一种海洋静默式热管反应堆动力系统，其特征在于：所述温差发电热电转换系统(4)中温差发电器元件(41)、固体热交换 器(42)和冷板(43)呈三明治形式分层布置，其中温差发电器元件(41)的材料为Co₂Sb₃，固体热交换 器(42)的材质为高导热系数材料铜，冷板(43)内的工质为水。

6.根据权利要求1所述的一种海洋静默式热管反应堆动力系统，其特征在于：所述海洋静默式热管反应堆动力系统的直径为1.0米，全长4.0米，总重5.0吨，能够为水下无人潜航器提供电力。