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申请/专利权人：西安交通大学

摘要：本发明公开了一种释热‑储热一体化核能系统及其工作方法，该系统以核裂变产生能量，热管将热量导出到高温熔盐储热介质，再通过流经储热介质的流体将热量带走并最终转化为动力或电力；系统的循环方式采用超临界二氧化碳布雷顿再压缩循环，整个系统包括反应堆部分、储热换热器部分和能量转换部分；反应堆部分主要由内部燃料区、包围整个燃料区的反射层、反射层外围的控制转鼓和贯穿整个燃料区和反射层的热管构成；储热换热器与反应堆延伸出的热管冷端紧密相连，内部填充了高导热的泡沫金属和大潜热的熔盐，同时还包含换热孔道；能量转换部分由超临界二氧化碳布雷顿再压缩循环回路构成，超临界二氧化碳流经储热换热器，吸收热量后推动透平做功；该系统最大的特点是将储热与热管冷却反应堆结合起来，利用熔盐大潜热的特性，储热换热器不仅可以作为一个热阱在停堆和事故工况下大量吸热，还能在反应堆与能量转换回路之间建立起热阻尼，降低能量转换回路对热管冷却反应堆产生的扰动，进而提高了反应堆的安全性。

主权项：1.一种释热-储热一体化核能系统，采用超临界二氧化碳布雷顿再压缩循环，整个系统包括作为热源的反应堆部分、储热换热器部分和能量转换部分，其特征在于：所述反应堆部分包括燃料区1、反射层2、控制转鼓3、控制转鼓驱动机构4、辐射屏蔽层5和热管6，燃料区1布置在反射层2中，反射层2和燃料区1在反应堆沿轴向方向留有贯穿孔道，热管6穿过孔道，与孔道内壁面紧密贴合，控制转鼓驱动机构4的控制转轴与控制转鼓3的转轴相连用于驱动控制转鼓3控制反应堆，控制转鼓3的径向内侧壁与反射层2的外侧壁间存在气隙方便控制转鼓3能够灵活转动，辐射屏蔽层5位于控制转鼓3的外侧用于辐射屏蔽防护；所述储热换热器部分由储热换热器7构成，储热换热器7内部有换热孔道，其中一部分孔道与热管6的冷端外壁紧密贴合，另一部分孔道用于超临界二氧化碳流动换热，储热换热器7作为整个系统的关键部分，通过热管6接收来自反应堆部分的热量，同时将热量传递到超临界二氧化碳中去，在这个过程中，储热换热器7内的熔盐吸收堆芯多余的热量储存起来，并在能量转换部分需要热量时释放出去，在为反应堆与能量转换部分建立起热惯性的同时，自身结构还能储存一定的能量，由此起到释热-储热的作用；所述能量转换部分包括透平8、高温回热器9、低温回热器10、预冷器11、主压缩机12、再压缩机13、发电单元14和主轴15，透平8的出口与高温回热器9高温侧入口相连，高温回热器9热侧出口与低温回热器10热侧入口相连，低温回热器10热侧出口分两路，一路经过预冷器11后进入主压缩机12，另一路直接与再压缩机13入口相连，主压缩机12出口与低温回热器10冷侧入口相连，低温回热器10冷侧出口与再压缩机13出口汇合后与高温回热器9冷侧入口相连，高温回热器9冷侧出口与储热换热器7冷却剂孔道相连，超临界二氧化碳流经储热换热器7进入透平8膨胀做功。

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