[发明专利]一种有机-碱金属联合的双回路空间核能朗肯循环发电系统

权利要求书

1.一种有机-碱金属联合的双回路空间核能朗肯循环发电系统，其特征在于：

所述系统包括：空间核反应堆子系统、双回路朗肯循环热电转换子系统和空间热排放子系统；

所述空间核反应堆子系统包括核反应堆(1)，第一电磁泵(2)以及位于热交换器中的循环工质的流动管路；

所述双回路朗肯循环热电转换子系统，包括高温碱金属顶循环和低温有机底循环，所述高温碱金属顶循环包括蒸汽发生器(3)，主蒸汽透平机(4)，回热器(5)，主冷凝器(6)和第二电磁泵(7)，所述低温有机底循环包括有机工质泵(9)，副蒸汽透平机(10)和副冷凝器(11)；

所述空间热排放子系统包括第四电磁泵(12)，辐射散热器(13)以及冷凝器中循环工质流动管路；

所述空间核反应堆子系统和双回路朗肯循环热电转换子系统通过蒸汽发生器(3)连接；所述双回路朗肯循环热电转换子系统和空间热排放子系统通过副冷凝器(11)相连接。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于：

所述空间核反应堆为以碱金属锂为冷却工质的快中子堆，高温碱金属顶循环工质为碱金属钾，低温有机底循环工质为有机物甲苯；所述空间热排放子系统循环工质为钠钾合金。

3.根据权利要求2所述系统，其特征在于：

在双回路朗肯循环热电转换子系统中，

所述蒸汽发生器(3)出口连通主蒸汽透平机(4)，主蒸汽透平机(4)出口连通主冷凝器(6)，主冷凝器(6)出口连通第二电磁泵(7)，第二电磁泵(7)出口连通回热器(5)，回热器(5)连通第三电磁泵(8)，第三电磁泵(8)出口连通蒸汽发生器(3)。

4.根据权利要求3所述系统，其特征在于：

所述高温碱金属顶循环回路中需要从主蒸汽透平机(4)中抽取部分未完全膨胀的蒸汽进入回热器(5)中，高温工质在回热器(5)中释放能量后与主蒸汽透平机(4)出口工质混合共同进入主冷凝器(6)。

5.根据权利要求4所述系统，其特征在于：

所述高温碱金属顶循环中主冷凝器(6)是低温有机底循环中的蒸汽发生器，顶循环中废热被收集用于加热有机工质；

所述低温有机底循环的有机工质泵(9)连通主冷凝器(6)，主冷凝器(6)连通副蒸汽透平机(10)，副蒸汽透平机(10)连通副冷凝器(11)，副冷凝器(11)连通有机工质泵(9)。

6.根据权利要求5所述系统，其特征在于：

所述蒸汽发生器(3)，主冷凝器(6)和副冷凝器(11)均为管壳式换热器，均分别包括碱金属一侧和有机工质一侧，且蒸汽发生器的管道为U型管式。

7.根据权利要求6所述系统，其特征在于：

所述的主蒸汽透平机(4)为钾涡轮机；

所述回热器(5)为板式换热器，包括高温侧和低温侧，主蒸汽透平机(4)中间抽汽进入回热器(5)高温侧放热，主冷凝器(6)出口进入回热器(5)低温侧吸热；

所述辐射散热器(13)为热管式或液滴式辐射散热器。

8.一种应用于权利要求1-7中任意一项所述的有机-碱金属联合的双回路空间核能朗肯循环发电系统的控制方法，其特征在于：

所述空间核反应堆子系统用于为整体发电系统提供热能；

所述双回路朗肯循环热电转换子系统，包括高温碱金属顶循环和低温有机底循环，将热能转化为电能；

在所述高温碱金属顶循环中废热被收集用于加热有机工质，有机工质膨胀做功，实现能量的梯级利用；

所述空间热排放子系统将低温有机底循环废热导出，排放至深空，完成系统换热循环。

9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求8所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求8所述方法的步骤。