01和/或热/电动力转换器102 的动力输出和/或温度。
[0056] 作为示例，如果90(MWe蒸汽电站由三个分歧的热/电动力转换器102支持，则 由储存罐116提供的用于各转换器的氦供给将是使用各个第一和第二储存罐控制阀117、 118 "微调"（vernier)地修整，用于在提供气体涡轮机112的输出128处的特定温度的同 时基本上完美地负载共享。在提供dc输出的速度可变化的涡轮机电站中，第一和第二储存 罐控制阀117、118可以用于改变气体涡轮机112的输出128处的温度或输出动力。在采用 了对于气体涡轮机112而言固定的转动速率的系统中，第一和第二储存罐控制阀117、118 可以用于随后的负载。这是独特的，因为所有系统温度都可以是固定的并且部分负载效率 将在联接至系统的电负载的范围内基本上不变。
[0057] 在实施例中，气体涡轮机112被以基本上恒定的转动速度操作，使得联接至 气体涡轮机112的可转动轴130的发电机110能够产生处于基本固定频率（例如， 60Hertz( "Hz"））的ac输出。联接至压缩机114的低压输入123的低压冷却的氦为大约 100°F。第一储存罐控制阀117被联接至热交换器140的低压输出126。第二储存罐控制 阀118被联接至来自压缩机114的高压输出121的返回线122。储存罐116内的氦气体的 压力在通入压缩机114的低压输入123处的氦压力与压缩机114的高压输出121处的氦压 力之间的中间。通过打开第一储存罐控制阀117,来自储存罐116的氦流入到供给惰性气体 动力源101的闭合循环氦环路内，由此增加了闭合循环氦环路中的整体氦压力。通过打开 第二储存罐控制阀118,氦从返回线122返回至储存罐116,由此降低了闭合循环氦环路中 的整体氦压力。以该方式，控制来自惰性气体动力源101的氦输出流的温度。
[0058] 在示例系统中，在热交换器140的高温蒸汽输出142处产生的高压高温蒸汽为大 约900°F。供给至气体涡轮机112的输入的高压蒸汽通过气体涡轮机152被降低成在气 体涡轮机152的低压蒸汽输出154处的温度为大约80°F至100°F的低压蒸汽。发电机 150被机械地联接至气体涡轮机152的可转动轴，产生了 300MWe。剩余的热输出被传送至 热沉（即，从河或其他大量水体供给的冷却水）。气体涡轮机152的低压蒸汽输出154处的 低压蒸汽在热交换器/冷凝器156中被冷凝成大约相同温度的低压水。水泵160以基本相 同的温度使处于其输出的水重新加压。
[0059]由图1中图示的热/电动力转换器102进行的发电系统的整体复合系统效率是大 约23(MWe(由发电机110产生的）加上30(MWe(由发电机150产生的）除以IKKMWth(由 惰性气体动力源101产生的热）得到的值，这大约为45%至50%，是传统烧燃料的或以核 为动力的发电站的效率的几乎两倍。
[0060] 现在转到图2,图示的是发电系统的实施例的图。发电系统形成有具有布雷顿闭合 环路发电的闭合环路热/电动力系统。图2中图示的元件未按比例绘制。
[0061] 类似于图1的发电系统，发电系统包括热/电动力转换器102,热/电动力转换器 102形成有全部经由可转动轴130机械地联接的发电机110、气体涡轮机112和压缩机114。 发电机110的电功率输出111通过开关设备和可选的动力转换器113被联接至ac电力网 106。为简洁起见将不重复热/电动力转换器102的与参照图1在上文中描述的那些元件 类似的剩余元件的描述。
[0062] 热交换器140的高温蒸汽输出142被联接至诸如化学处理或提纯过程等的吸热过 程负载240的高温热输出。在实施例中，热交换器140的低温液体水输入144被联接至诸 如河或可提供处于40°F至80°F范围内温度的冷却水的过滤器水管（screen)等的冷却 水源258。在实施例中，热交换器140的低温液体水输入144被联接至热驱动过程负载240 的低温水输出。在任一情况中，低温液体水输入144可以通过液体水泵260来循环。
[0063] 吸热过程负载240由此基本上全部由发电系统提供动力，除了液体水泵260(或 者，类似地，由图1中图示的液体水泵160)所需的相对非常小的动力以外。
[0064] 吸热过程负载240可以是但不限于化学或提纯吸热系统，在实施例中可以被功能 性地并入到由热交换器140表示的过程中。在这样的布置中，吸热过程负载240可以作为 热源直接使用由热交换器140所表示的过程提供的高温蒸汽（或其他工作流体）。热交换 器140的输出142和输入144可以携带过程流体。在实施例中，吸热过程负载240的废热 可以被直接排出至诸如河等的热沉，或者至大气，有或没有进一步热交换。
[0065] 热驱动过程负载240 -般将产生可以在热交换器（例如，参照图1在上文中图示 并描述的热交换器/冷凝器156)中被冷却和冷凝的高温蒸汽。作为可选方案，根据热驱动 过程负载140的需要，高温蒸汽可以被排出至大气。因此，热/电动力转换器102可以用于 为热驱动过程负载提供高温蒸汽或其他工作流体，并且同时生产出在本地产生的电，所有 都是以环境敏感且安全的方式进行的。
[0066]图2中图示的发电系统的动力输出（或温度）可以经由储存罐控制阀被以与用于 图1的发电系统的在上文中先前所描述的方式类似的方式进行调整，储存罐控制阀分别联 接在惰性气体储存罐与压缩机114的输入和输出之间。
[0067] 现在转到图3,图示了发电系统的热交换器140的实施例的图。热交换器140形成 有串联联接的过热器热交换器310、沸腾器热交换器320和水预加热器热交换器330。过热 器热交换器310被联接至热交换器140的高温输入129和高温蒸汽输出142。过热器热交 换器310被配置成从高温输入129处存在的高温惰性气体提取热能给高温蒸汽输出142处 的被过加热的蒸汽。高温输入129处存在的惰性气体的示例温度为960°F。在实施例中， 惰性气体是氦。在高温蒸汽输出142处产生的被过加热的蒸汽的温度为900°F或更高，取 决于过热器热交换器310的效率。过热器热交换器310因此是气体到气体（gas-to-gas) 的热交换器。
[0068] 沸腾器热交换器320的高温惰性气体输入被联接至过热器热交换器310的降低温 度的惰性气体输出。沸腾器热交换器320的高温蒸汽输出被联接至过热器热交换器310的 蒸汽输入。这些输入和输出处的流体的示例温度为大约650°F。沸腾器热交换器320因 此是气体到沸腾液体（gas-to-boilingliquid)的热交换器。
[0069] 预加热器热交换器330的进一步降低温度的惰性气体输入被联接至沸腾器热交 换器320的低温惰性气体输出。预加热器热交换器330的高温水输出被联接至沸腾器热交 换器320的热水输入。这些输入和输出处的流体的示例温度为大约600°F至650°F。热 交换器140的低温热水输入144被联接至预加热器热交换器330的低温输入，并且预加热 器热交换器330的低压低温惰性气体输出被联接至热交换器140的低压输出126。这些输 入和输出处的流体的示例温度为大约80°F至100°F。预加热器交换器330因此是气体 到液体（gas-to-liquid)的热交换器。
[0070] 通过构造具有形成如上文中先前所描述的三个热交换器级的三个热交换器的热 交换器140,能够获得高的整体热交换器效率。可以在这些热交换器级中的每一级中获得大 约4%的惰性气体氦的实际压降。通过热交换器组件的整体压降因此将是大约（1-. 04)3， 这大约为11%至12%。流过惰性气体动力源101(参见图1)的惰性气体的压降将是大约 5%。三个热交换器级与惰性气体动力源101 (大约16% )的总压降是通过由压缩机114产 生的压力与由气体涡轮机112(再次参见图1)吸收的压力的差构成的。没有净能量损失， 因为归因于这些压降的各个低效产生了最终由联接至热交换器140的高温蒸汽输出142的 热驱动过程负载吸收的热。
[0071] 现在转到图4,图示的是惰性气体动力源（例如，GFR) 101的实施例的正视图。GFR 是能够用布雷顿闭合循环气体涡轮机操作的快中子增殖反应堆。GFR采用氦作为能够承受 高温下的高压的收容容器（containmentvessel) 405内的堆芯冷却剂。反应堆堆芯420通 过作为被允许在惰性气体动力源101的低温输入422处以诸如460°F等的低温进入并且 在惰性气体动力源101的高温输出424处以诸如1650°F等的高温排出的工作流体的氦被 强制对流冷却。反应堆堆芯420的动力水平由控制棒430控制。接近千兆瓦或更高的动力 水平是在实际设计中期望获得的。
[0072] 为了高效利用铀以及能够在高温输出424处产生高的气体温度（例如，2000°F 或更高）的诸如钍等的其他裂变燃料源，反应堆堆芯420用快中子能谱操纵。氦是优选的 制冷剂，因为它具有低的中子捕获截面并且不产生可能由水冷反应堆中的处于高温的蒸汽 的离解所产生的诸如氢气等的爆炸气体。氦作为制冷剂具有其他优点，因为它在涡轮机中 较低温度处不冷凝成可能侵蚀涡轮机叶片的表面的液滴，并且在核环境中不产生放射性同 位素。GFR具有有吸引力的燃料增殖特性，并且能够操作很多年而不需要再装填燃料。