[发明专利]基于液态金属自蒸发磁流体发电的核梯级利用系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于液态金属自蒸发磁流体发电的核能梯级利用系统及方法，属于核能综合利用领域。该系统主要由磁流体泵、磁流体发电通道、风机、核反应堆热源、电解水制氢装置及相关换热器组成。液态金属被核反应堆热源加热发生部分汽化，产生气泡体积膨胀推动液态金属流经发电通道，切割磁感线产生感应电动势，之后经冷凝器冷凝，由磁流体泵打入液态金属受热蒸发器完成循环；产生的电能可直接部分或全部用于制氢，通过相关的换热器和流程设置，产生的热水可用作生活热水。本发明系统简单紧凑，成本低，稳定性高，并且提供了一种可同时实现发电、制氢、制热的先进核能梯级利用方法。

主权项

一种基于液态金属自蒸发磁流体发电的核能梯级利用系统，其特征在于：由惰性气体载热循环加热子系统、自蒸发液态金属磁流体发电子系统、电解水制氢子系统和热水子系统组成；所述惰性气体载热循环加热子系统由核反应堆热源（1）、风机（12）、液态金属受热蒸发器（11）及循环管路组成，其中所述核反应堆热源（1）的氦气出口和风机（12）氦气入口连接，风机（12）氦气出口和液态金属受热蒸发器（11）氦气入口（a）连接，液态金属受热蒸发器（11）氦气出口（b）和核反应堆热源（1）氦气入口连接；所述自蒸发液态金属磁流体发电子系统由上述惰性气体载热循环加热子系统中的液态金属受热蒸发器（11），以及磁流体发电通道（6）、冷凝器（9）、磁流体泵（10）及循环管路组成，其中所述液态金属受热蒸发器（11）的金属气液两相流出口（d）和磁流体发电通道（6）金属气液两相流入口连接，磁流体发电通道（6）金属气液两相流出口和冷凝器（9）金属气液两相流入口（e）连接，冷凝器（9）液态金属出口（f）和磁流体泵（10）液态金属入口连接，磁流体泵（10）液态金属出口和液态金属受热蒸发器（11）液态金属入口（c）连接；所述电解水制氢子系统由上述自蒸发液态金属磁流体发电子系统中的磁流体发电通道（6），以及石墨棒（2）、隔膜（3）、铜棒（4）、电解槽（5）组成；隔膜（3）将电解槽（5）分成两部分，石墨棒（2）和铜棒（4）分别浸入电解槽（5）两侧的电解液中；其中所述磁流体发电通道（6）电势高的一侧（i）和石墨棒（2）导线连接，磁流体发电通道（6）电势低的一侧（j）和铜棒（4）导线连接；所述热水子系统由上述自蒸发液态金属磁流体发电子系统中的冷凝器（9），以及冷却水输入管道（8）、热水输出管道（7）组成，其中所述冷却水输入管道（8）和冷凝器（9）入口（g）连接，冷凝器（9）出口（h）与热水输出管道（7）连接。