[发明专利]一种氦氙冷却微型反应堆系统

说明书

本发明公开了一种氦氙冷却微型反应堆系统，所述氦氙冷却微型反应堆系统包括堆芯子系统和布雷顿循环子系统；所述堆芯子系统横向设置，且设有穿设堆芯轴心的转轴；所述布雷顿循环子系统包括透平、回热器、冷却器以及压缩机；其中，所述透平设于所述堆芯的流体出口端；所述回热器和所述冷却器与所述堆芯同轴套设，所述回热器与所述堆芯的外侧壁套接，所述冷却器与所述回热器的外侧壁套接；所述压缩机设于与所述堆芯的流体出口端相对的密闭端，所述压缩机、所述堆芯和所述透平沿所述堆芯的轴向依次排布，所述转轴串联所述压缩机、所述堆芯和所述透平。本发明的氦氙冷却微型反应堆系统集热电转换与屏蔽功能为一体，可以使反应堆系统小型化与轻量化。

技术领域

本发明涉及核能领域，具体涉及一种氦氙冷却微型反应堆系统。

背景技术

微型反应堆是一种即插即用的小型反应堆，功率小于20MW，易于组装，可采用公路、铁路以及空运，可为深空、深海探测以及偏远地区能源稳定供应提供有力保障，同时可为动力装置提供动力。由于微型反应堆的优势，其发展已受到世界各国的广泛关注，特别是核能发达国家，如美国与俄罗斯。从上世纪六十年代开式，陆续提出了多种类型的微型反应堆系统。

目前针对微型反应堆的设计与研发已开展了较为系统的研究。为尽可能提高微型堆的应用能力，在确保辐射安全的情况下，应尽可能降低微型堆的重量与体积。轻量化与小型化是微型反应堆系统设计的目标。然而实际中，由于中子与伽马射线为非带电粒子，给屏蔽带来了较大的挑战。为了能达到放射性要求，需要在反应堆系统周围布置相应的屏蔽层。对于伽马射线，需要采用高密度的重金属材料或含重金属的有机材料，如钨、铅、铅硼聚乙烯等，将不可避免地增加微型反应堆系统重量与体积，屏蔽设计已成为微型反应堆设计研究的难点。

发明内容

本发明针对现有技术中为保证反应堆辐射安全的情况下，不可避免的使得微型反应堆系统重量与体积增加的缺陷，提供一种氦氙冷却微型反应堆系统。

本发明是通过如下技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供一种氦氙冷却微型反应堆系统，所述氦氙冷却微型反应堆系统包括堆芯子系统和布雷顿循环子系统；

所述堆芯子系统横向设置，且设有穿设堆芯轴心的转轴；

所述布雷顿循环子系统包括透平、回热器、冷却器以及压缩机；

其中，所述透平设于所述堆芯的流体出口端；所述回热器和所述冷却器与所述堆芯同轴套设，所述回热器与所述堆芯的外侧壁套接，所述冷却器与所述回热器的外侧壁套接；

所述压缩机设于与所述堆芯的流体出口端相对的密闭端，

所述压缩机、所述堆芯和所述透平沿所述堆芯的轴向依次排布，所述转轴串联所述压缩机、所述堆芯和所述透平。

在本技术方案中，堆芯子系统横向设置便于运输，压缩机、堆芯与透平沿所述堆芯的轴向依次排布，形成三位一体的格局，回热器与堆芯的外侧壁套接，冷却器与回热器的外侧壁套接，形成集热电转换与屏蔽功能于一体的反应堆系统，去除屏蔽层的使用，大大减小反应堆系统的体积，使其微型化、小型化和轻量化。较佳地，在沿所述堆芯的轴向，所述透平还与发电机组的电机通过所述转轴连接，用于驱动发电。

较佳地，所述回热器为螺旋板式换热器，所述螺旋板式换热器包括第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道设于所述堆芯的外侧壁，所述第二换热通道叠设于所述第一换热通道的外侧壁，所述第一换热通道和所述第二换热通道同时围绕所述堆芯形成螺旋通道。

在本技术方案中，采用螺旋板式换热器，兼顾换热与屏蔽堆芯径向中子与伽马屏蔽，其包括第一换热通道与第二换热通道，能够高效实现热量交换。

较佳地，所述第一换热通道和第二换热通道符合下述条件中的一种或多种；