《核反应堆热工水力分析近代进展》研究生课程教学课件（PPT讲稿）热管反应堆介绍

NuclearThermal-hydraulicLaboratory2.1热管堆基本原理MrTHeL核反应堆热工水力研究实验室PART能量转换口动态转换将热能转变为机械能，用涡轮机带动发电机发电，有机械转动部件热电转换的口静态转换两种方式直接将热能转换成电能无需发电机，没有机械转动部件在需要隐蔽无噪声的工作环境下，宜采用静态热电转换方式：在需要大功率输出的工况下，宜采用效率较高的动态热电转换方式静态转换动态转换次侧换热板一次侧高压绝缘体一次侧电极热电偶转换朗肯循环一次侧低压绝缘体热离子转换布雷顿循环热电偶元件二次侧低压绝缘体碱金属转换斯特林循环二次刻电视二次侧高压绝缘体磁流体发电二次侧换热板热光伏转换12/42

PART 2 能量转换 2.1 热管堆基本原理 12/42  动态转换 将热能转变为机械能，用涡轮机带动发电机发电，有机械转动部件  静态转换 直接将热能转换成电能，无需发电机，没有机械转动部件 静态转换 热电偶转换 热离子转换 碱金属转换 磁流体发电 热光伏转换 动态转换 朗肯循环 布雷顿循环 斯特林循环 在需要隐蔽无噪声的工作环境下，宜采用静态热电转换方式；在需要大功率输出的 工况下，宜采用效率较高的动态热电转换方式。 热电转换的 两种方式

NuclearThermal-hydraulicLaboratory2.1热管堆基本原理THeL核反应堆热工水力研究实验室PART废热排放-热管换热器口热管换热器的优点：口结构简单，换热效率高，在传递相同热量的条件下，热管换热器的金属耗量少于其他类型的换热器；口换热流体通过换热器时的压力损失比其他换热器小，因而动力消耗也小口可靠性高，由于冷、热流体是通过热管换热器不同部位换热的，而热管元件相互又是独立的，因此即使有某根热管失效、穿孔也不会对冷、热流体间的隔离与换热有多少影响；口可以方便地调整冷热侧换热面积比，达到理想的换热效果翅片热管中间隔板13/42

PART 2 废热排放-热管换热器 2.1 热管堆基本原理 13/42  结构简单，换热效率高，在传递相同热量的条件下，热管换热器的金属耗量少于 其他类型的换热器；  换热流体通过换热器时的压力损失比其他换热器小，因而动力消耗也小；  可靠性高，由于冷、热流体是通过热管换热器不同部位换热的，而热管元件相互 又是独立的，因此即使有某根热管失效、穿孔也不会对冷、热流体间的隔离与换 热有多少影响；  可以方便地调整冷热侧换热面积比，达到理想的换热效果。 ❑热管换热器的优点：

2NuclearThermal-hydraulicLaboratory2.2热管堆优缺点THeL核反应堆热工水力研究实验室PART热管堆技术特点热管反应堆结构简单、布置紧凑，能够布置在体积较紧性1小的深海航行器或地面装备中，便于运输；热管反应堆运行期间，需要采取有效的控制方式，满智能性2足反应堆长期运行的需求，并保持较平的功率分布堆芯设计在热管失效的情况下，仍能保持反应堆处于安全性安全状态。热管反应堆电源在特殊环境下作业期间出现故障，能可靠性实现紧急停堆，具有充足的负反应性反馈；热管堆优势技术特点：技术优势：固态堆芯能量密度高热管输热避免单点失效静默式热电转换寿命长、噪音低V14/42

PART 2 2.2 热管堆优缺点 热管堆技术特点 14/42 1 紧凑性 热管反应堆结构简单、布置紧凑，能够布置在体积较 小的深海航行器或地面装备中，便于运输； 2 智能性 热管反应堆运行期间，需要采取有效的控制方式，满 足反应堆长期运行的需求，并保持较平坦的功率分布 3 安全性 堆芯设计在热管失效的情况下，仍能保持反应堆处于 安全状态。 4 可靠性 热管反应堆电源在特殊环境下作业期间出现故障，能 实现紧急停堆，具有充足的负反应性反馈； 热管堆优势 技术特点： ➢ 固态堆芯 ➢ 热管输热 ➢ 静默式热电转换 技术优势： ➢ 能量密度高 ➢ 避免单点失效 ➢ 寿命长、噪音低

EMNuclear Thermal-hydraulic Laboratory2.3热管堆关键技术ATHeL核反应堆热工水力研究实验室PART热管堆关键技术热管堆科学问题热管堆问题技术堆芯物理中子价值机理高可靠性卧式反应性控制机构设计技术堆芯热工核-热-力耦合耐高温结构材料设计技术热管冷启动技术固有安全提升热管技术高热电效率的温差发电模块技术热管传热传质热电技术高可靠性余热导出系统技术智能综合控制系统热电效应输配系统集成余热排出系统反应堆堆芯屏蔽系统温差发电热电转换15/42

PART 2 2.3 热管堆关键技术 热管堆科学问题 15/42 高可靠性卧式反应性控制机构设 计技术 耐高温结构材料设计技术 热管冷启动技术 高热电效率的温差发电模块技术 高可靠性余热导出系统技术 智能综合控制系统 热电效应输配 热管传热传质 固有安全提升 中子价值机理 核-热-力耦合 系统集成 热电技术 热管技术 堆芯热工 堆芯物理 热管堆问题技术 热管堆关键技术 余热排出系统 反应堆堆芯 屏蔽系统 温差发电热电转换