一種溫差發電與振動發電結合的核能發電系統的制作方法

本實用新型涉及發電裝置領域，具體是指一種溫差發電與振動發電結合的核能發電系統。

背景技術：

核能發電是利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電的方式。目前，對于核能發電通常是利用核反應產生的熱量加熱水產生蒸汽，通過推動汽輪發電機進行發電。然而，由于核反應釋放熱量巨大且迅速，因此通常產生的蒸汽溫度常常遠大于100攝氏度，而汽輪發電機發電僅需100攝氏度以上的熱蒸汽即可正常發電，因此利用核反應產生的熱量加熱水產生蒸汽，通過推動汽輪發電機進行發電，存在較多熱量的浪費，能量利用率較低。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于：克服現有技術上述缺陷，提供一種溫差發電與振動發電結合的核能發電系統。本實用新型通過采用導熱管傳導熱量，導熱管內充有液態鉛鋰合金或二氧化碳，利用溫差發電裝置進行發電，可顯著提升能量利用率，減少熱量的浪費，與利用熱蒸汽進行汽輪發電機發電相比，絕大部分熱量均能夠用于發電。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種溫差發電與振動發電結合的核能發電系統，包括反應堆和溫差發電裝置，所述反應堆通過導熱管與溫差發電裝置連接，所述導熱管包括導出段和回流段，所述導出段和回流段首尾相連構成循環流道，所述導熱管內充有液態鉛鋰合金或二氧化碳氣體，所述導熱管上設有循環泵，所述導出段內的液態鉛鋰合金或二氧化碳氣體由反應堆一側流向溫差發電裝置一側，所述回流段內的液態鉛鋰合金或二氧化碳氣體由溫差發電裝置一側流向反應堆一側。

在本實用新型中，巧妙的避免了現有汽輪發電機不能夠有效利用高溫蒸汽熱量的缺陷，通過采用溫差發電裝置，導熱管引出反應堆內的熱量供溫差發電裝置發電。導熱管可通過兩種形式引導出熱量，第一種為導熱管內充有液態鉛鋰合金，液態鋰鉛作為金屬合金不僅導熱性能優良，可快速有效導出反應堆熱量，避免熱量累積，而且還可作為中子倍增劑及氚增殖劑，維持反應堆反應的進行；第二種為導熱管內充有二氧化碳氣體，二氧化碳吸熱性能優良，可有效導出反應堆內的熱量，此外，二氧化碳作為溫室氣體，其隔熱性能好，可有效減少導熱管上熱量的逸散。

在使用時，導熱管的溫度可達400～1600攝氏度。一般來說，導熱管與溫差發電裝置溫度接觸處越高，溫差發電裝置的發電效率越高，其對于核能產生的熱量的利用遠遠高于利用熱蒸汽進行汽輪發電機發電。

經溫差發電裝置后，回流段中液體鉛鋰合金或二氧化碳氣體溫度低于導出段溫度，但仍然高于外界溫度，還存有一定殘余熱量，由回流段回流至反應堆一側進行重新加熱，可實現液態鉛鋰合金或二氧化碳的循環，可避免回流段內液態鉛鋰合金或二氧化碳氣體的殘余熱量的浪費，還可減短液態鉛鋰合金或二氧化碳氣體在反應堆內的升溫時間。

作為一種優選的方式，所述循環泵接于回流段上。通過循環泵接于回流段上，回流段的溫度低于導出段的溫度，與接于導出段上相比，可減輕高溫對氣泵自身性能的損害，降低氣泵的設計要求。

作為一種優選的方式，所述導熱管上接有振動發電裝置。在導熱管導熱過程，不可避免的導熱管也會逸散較多熱量。通過增設振動發電裝置，導熱管逸散的熱量也可以用于發電，可進一步提高能量的利用率。

作為一種優選的方式，所述振動發電裝置接于導出段上，所述振動發電裝置包括導熱棒、熱機、線圈盒和發電磁場，所述導熱棒兩端分別連接導熱管和熱機的第一氣缸；所述熱機包括第一氣缸和固定于第一氣缸內的第二氣缸，所述第二氣缸開口密封，所述第一氣缸開口通過動膜片密封，所述第一氣缸和第二氣缸內均充有氮氣；所述發電磁場設置于第一氣缸開口的外側，所述動膜片靠近發電磁場的一側設有冷卻系統和線圈盒；所述線圈盒的一端接于動膜片上，另一端伸入發電磁場內。導出段的溫度高于回流段溫度，在導出段接有振動發電裝置，與在回流段接有振動發電裝置相比，振動發電裝置的發電功率更高。導熱管引出反應堆內的能量經導熱棒傳遞給熱機，熱機加熱后，第一氣缸和第二氣缸內的氦氣將會受熱膨脹，進而使動膜片發生形變，此時動膜片向外側運動。冷卻系統能夠使動膜片溫度降低，進而使熱機內溫度降低，從而使動膜片形變減小，此時動膜片向內側運動。動膜片向外側和內側運動時，將會帶動線圈盒運動，線圈盒內的線圈將通過切割發電磁場的磁感線產生電流，進而實現機組的正常發電。通過增設振動發電裝置，導熱管逸散的熱量也可以用于發電，可進一步提高能量的利用率。動膜片不與氣缸發生摩擦，因此可以減少機械能損失，在工作過程中動膜片不會磨損，其使用壽命長，在使用過程中無需精心保養。

作為一種優選的方式，所述冷卻系統為水循環冷卻系統。水循環冷卻系統為常規冷卻系統，技術成熟，設計要求低，可降低設計成本。

作為一種優選的方式，所述導熱管的表面設有石墨烯層。通過導熱管的表面設有石墨烯層，石墨烯不僅具有防銹功能，還能夠有效減少熱量逸散，使更多的熱量能被溫差發電裝置用于發電。

本實用新型與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：

(1)本實用新型通過采用導熱管傳導熱量，導熱管內充有液態鉛鋰合金或二氧化碳，利用溫差發電裝置進行發電，可顯著提升能量利用率，減少熱量的浪費，與利用熱蒸汽進行汽輪發電機發電相比，絕大部分熱量均能夠用于發電；

(2)本實用新型通過循環泵接于回流段上，回流段的溫度低于導出段的溫度，與接于導出段上相比，可減輕高溫對氣泵自身性能的損害，降低氣泵的設計要求；

(3)本實用新型通過增設振動發電裝置，導熱管逸散的熱量也可以用于發電，可進一步提高能量的利用率；

(4)本實用新型通過增設振動發電裝置，導熱管逸散的熱量也可以用于發電，可進一步提高能量的利用率，動膜片不與氣缸發生摩擦，因此可以減少機械能損失，在工作過程中動膜片不會磨損，其使用壽命長，在使用過程中無需精心保養；

(5)本實用新型通過導熱管的表面設有石墨烯層，石墨烯不僅具有防銹功能，還能夠有效減少熱量逸散，使更多的熱量能被溫差發電裝置用于發電。

附圖說明

圖1為實施例1的結構示意圖。

圖2為實施例1中振動發電裝置結構示意圖。

圖3為圖2中局部A的放大示意圖。

其中：1反應堆，2發電磁場，3第二氣缸，4第一氣缸，5線圈盒，6動膜片，7導熱棒，8導出段，9循環泵，10回流段，11溫差發電裝置。

具體實施方式

下面結合附圖進行進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此：

實施例1：

參見圖1、圖2和圖3，一種溫差發電與振動發電結合的核能發電系統，包括反應堆1和溫差發電裝置11，所述反應堆1通過導熱管與溫差發電裝置11連接，所述導熱管包括導出段8和回流段10，所述導出段8和回流段10首尾相連構成循環流道，所述導熱管內充有液態鉛鋰合金或二氧化碳氣體，所述導熱管上設有循環泵9，所述導出段8內的液態鉛鋰合金或二氧化碳氣體由反應堆1一側流向溫差發電裝置11一側，所述回流段10內的液態鉛鋰合金或二氧化碳氣體由溫差發電裝置11一側流向反應堆1一側。

在本實用新型中，巧妙的避免了現有汽輪發電機不能夠有效利用高溫蒸汽熱量的缺陷，通過采用溫差發電裝置11，導熱管引出反應堆1內的熱量供溫差發電裝置11發電。導熱管可通過兩種形式引導出熱量，第一種為導熱管內充有液態鉛鋰合金，液態鋰鉛作為金屬合金不僅導熱性能優良，可快速有效導出反應堆1熱量，避免熱量累積，而且還可作為中子倍增劑及氚增殖劑，維持反應堆1反應的進行；第二種為導熱管內充有二氧化碳氣體，二氧化碳吸熱性能優良，可有效導出反應堆1內的熱量，此外，二氧化碳作為溫室氣體，其隔熱性能好，可有效減少導熱管上熱量的逸散。

在使用時，導熱管的溫度可達400～1600攝氏度。一般來說，導熱管與溫差發電裝置11溫度接觸處越高，溫差發電裝置11的發電效率越高，其對于核能產生的熱量的利用遠遠高于利用熱蒸汽進行汽輪發電機發電。

經溫差發電裝置11后，回流段10中液體鉛鋰合金或二氧化碳氣體溫度低于導出段8溫度，但仍然高于外界溫度，還存有一定殘余熱量，由回流段10回流至反應堆1一側進行重新加熱，可實現液態鉛鋰合金或二氧化碳的循環，可避免回流段10內液態鉛鋰合金或二氧化碳氣體的殘余熱量的浪費，還可減短液態鉛鋰合金或二氧化碳氣體在反應堆1內的升溫時間。

作為一種優選的方式，所述循環泵9接于回流段10上。通過循環泵9接于回流段10上，回流段10的溫度低于導出段8的溫度，與接于導出段8上相比，可減輕高溫對氣泵自身性能的損害，降低氣泵的設計要求。

作為一種優選的方式，所述導熱管上接有振動發電裝置。在導熱管導熱過程，不可避免的導熱管也會逸散較多熱量。通過增設振動發電裝置，導熱管逸散的熱量也可以用于發電，可進一步提高能量的利用率。

作為一種優選的方式，所述振動發電裝置接于導出段8上，所述振動發電裝置包括導熱棒7、熱機、線圈盒5和發電磁場2，所述導熱棒7兩端分別連接導熱管和熱機的第一氣缸4；所述熱機包括第一氣缸4和固定于第一氣缸4內的第二氣缸3，所述第二氣缸3開口密封，所述第一氣缸4開口通過動膜片6密封，所述第一氣缸4和第二氣缸3內均充有氮氣；所述發電磁場2設置于第一氣缸4開口的外側，所述動膜片6靠近發電磁場2的一側設有冷卻系統和線圈盒5；所述線圈盒5的一端接于動膜片6上，另一端伸入發電磁場2內。導出段8的溫度高于回流段10溫度，在導出段8接有振動發電裝置，與在回流段10接有振動發電裝置相比，振動發電裝置的發電功率更高。導熱管引出反應堆1內的能量經導熱棒7傳遞給熱機，熱機加熱后，第一氣缸4和第二氣缸3內的氦氣將會受熱膨脹，進而使動膜片6發生形變，此時動膜片6向外側運動。冷卻系統能夠使動膜片6溫度降低，進而使熱機內溫度降低，從而使動膜片6形變減小，此時動膜片6向內側運動。動膜片6向外側和內側運動時，將會帶動線圈盒5運動，線圈盒5內的線圈將通過切割發電磁場2的磁感線產生電流，進而實現機組的正常發電。通過增設振動發電裝置，導熱管逸散的熱量也可以用于發電，可進一步提高能量的利用率。動膜片6不與氣缸發生摩擦，因此可以減少機械能損失，在工作過程中動膜片6不會磨損，其使用壽命長，在使用過程中無需精心保養。

作為一種優選的方式，所述冷卻系統為水循環冷卻系統。水循環冷卻系統為常規冷卻系統，技術成熟，設計要求低，可降低設計成本。

作為一種優選的方式，所述導熱管的表面設有石墨烯層。通過導熱管的表面設有石墨烯層，石墨烯不僅具有防銹功能，還能夠有效減少熱量逸散，使更多的熱量能被溫差發電裝置11用于發電。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護范圍。