技术领域本发明涉及核能技术应用领域，尤其涉及一种未来托卡马克聚变堆内部部件冷却发电系统，即在磁约束核聚变装置持续运行的情况下，利用氘氚聚变释放出的能量发电的同时冷却其内部部件——偏滤器和包层。
背景技术：
目前，地球的化石能源储量有限且对大气造成污染，而再生能源（风能、太阳能、潮汐能）因受到种种限制其利用率不足，全球各个国家都面临能源紧缺与环境污染等问题。因此，人们越来越关注核电技术的发展。核电站是利用核裂变或者核聚变反应释放的能量来产生电能的发电厂。核裂变电站主要是采用放射性元素如铀和铯等作为燃料，其反应产物一般深埋但对环境会产生一定的污染，同时放射性元素地球上资源有限，其产生的辐射也会对人体健康造成危害。核聚变能是清洁无污染且资源无限的能源，虽然当前世界上还没有核聚变电站，但核聚变能发电的可行性已在托卡马克磁约束核聚变装置上得到验证。许多国家的都建立了本国的托卡马克装置，如中国EAST，韩国KSTAR，国际合作建设ITER等。关于托卡马克装置的研究最终目的是利用核聚变能发电，但现实情况是，在能够保证氘氚在托卡马克装置内部持续反应即托卡马克装置稳态持续运行的条件下，作为其直接面对等离子区域的内部部件——偏滤器和包层会承受来自中心等离子体的粒子流和热流，其第一壁表面承受的功率达到千兆瓦量级。可以预见，包层表面的热流密度高达几兆瓦每平方米，而偏滤器面对等离子体单元表面高达十兆瓦每平方米。如此大的能量，如果没有有效的冷却系统将其移除，会使包层和偏滤器上的温度上升到材料无法承受的高度，以致影响装置的运行，同时，为了将这些经冷却移除的聚变能转化为电能，以解决当今社会日益凸显的能源短缺问题，进而建立了本发明的未来托卡马克聚变堆内部部件冷却发电系统。
技术实现要素：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种未来托卡马克聚变堆内部部件冷却发电系统。本发明是通过以下技术方案实现的：一种未来托卡马克聚变堆内部部件冷却发电系统，包括有偏滤器冷却回路、包层冷却回路和主冷却回路，其特征在于：所述的偏滤器冷却回路包括有热交换器一、泵和偏滤器，冷却剂从热交换器一的一侧经泵加压后流入偏滤器，又从偏滤器的另一侧流回热交换器一，所述的包层冷却回路包括有主回路一、辅助回路一和补充冷却剂回路，所述的主冷却回路包括有主回路二和辅助回路二。所述的主回路一包括有蒸汽发生器、主冷却剂循环泵和托卡马克装置中的包层，关闭隔膜阀一、二，冷却剂从蒸汽发生器中流出经主冷却剂循环泵冷却加压后进入托卡马克装置中的包层，又从包层的另一侧流回蒸汽发生器；所述的辅助回路一为每隔一定的时间，当主回路中冷却剂需要除氚和降温时，打开隔膜阀一、二，从所述的蒸汽发生器流出的冷却剂被分成两部分，一部分进入主冷却剂循环泵参与主回路一循环，另一部分依次经隔膜阀一、热交换器二、冷却器、冷却除氚系统、软化器一、容积控制箱、给水泵一、再生热交换器和隔膜阀二流入托卡马克装置中包层后参与主回路一循环；所述的补充冷却剂回路为当主回路意中冷却剂含量不足时，打开隔膜阀三，储液箱中的冷却剂依次经隔膜阀三、增压器加压后，进入主回路一。所述的主回路二为关闭隔膜阀七，打开隔膜阀四、五、六、八和闸阀一、二、三，冷却水泵一从冷凝器中抽水，依次经过滤器、软化器二、冷却水泵二、热交换器一、储水箱、除气器、给水泵二、热交换器二、蒸汽发生器、闸阀一、隔膜阀五、冷凝汽轮机一、热交换器三、闸阀二、隔膜阀六、冷凝汽轮机二、闸阀三、隔膜阀八、冷凝汽轮机三后，最后返回冷凝器；所述的辅助回路二为关闭隔膜阀七，打开隔膜阀四、五、六、八和闸阀一、二、三，蒸汽发生器的蒸汽被分成两部分，一部分参与主回路二循环，另一部分依次经隔膜阀四、热交换器三、减压阀二、热交换器二、减压阀一，进入除气器后参与主回路二循环；由冷凝汽轮机一的中间级引出蒸汽依次经热交换器三、减压阀三、热交换器二、减压阀一，进入除气器后参与主回路二循环；由冷凝汽轮机二的中间级引出两条管路，两条管路中的蒸汽依次经热交换器二、减压阀一后，进入除气器后参与主回路二循环；由冷凝汽轮机二流出的蒸汽被分成两部分，一部分流向闸阀三，另一部分流向水轮机和储水箱，流向水轮机的蒸汽经水轮机后，流回所述的冷凝器，而流向储水箱的蒸汽是参与主回路二循环；当冷凝汽轮机一、二、三中某一个出现故障时，关闭隔膜阀四和闸阀一，打开隔膜阀七，由蒸汽发生器流出的蒸汽经隔膜阀七后流向冷凝器，在冷凝器中直接进行冷却。所述的偏滤器冷却回路、包层冷却回路和主冷却回路是共同作用且相互独立，以保证冷却未来稳态持续运行的托卡马克磁约束核聚变装置的内部部件即包层和偏滤器，同时利用冷凝汽轮机一、二、三将冷却剂中的热能转变为发电。本发明的优点是：本发明在托卡马克装置能够保证稳态持续运行的情况下，实现了冷却和发电一体化设计，具有稳定、安全、可靠、高效等优点。附图说明图1为本发明的结构示意图。具体实施方式如图1所示，一种未来托卡马克聚变堆内部部件冷却发电系统，包括有偏滤器冷却回路、包层冷却回路和主冷却回路，其特征在于：所述的偏滤器冷却回路包括有热交换器一5、泵39和偏滤器40，冷却剂从热交换器一5的一侧经泵39加压后流入偏滤器40，又从偏滤器40的另一侧流回热交换器一5，所述的包层冷却回路包括有主回路一、辅助回路一和补充冷却剂回路，所述的主冷却回路包括有主回路二和辅助回路二。所述的主回路一包括有蒸汽发生器23、主冷却剂循环泵19和托卡马克装置中的包层42，关闭隔膜阀一17、二18，冷却剂从蒸汽发生器23中流出经主冷却剂循环泵19冷却加压后进入托卡马克装置中的包层42，又从包层42的另一侧流回蒸汽发生器23；所述的辅助回路一为每隔一定的时间，当主回路中冷却剂需要除氚和降温时，打开隔膜阀一17、二18，从所述的蒸汽发生器23流出的冷却剂被分成两部分，一部分进入主冷却剂循环泵19参与主回路一循环，另一部分依次经隔膜阀一17、热交换器二11、冷却器15、冷却除氚系统43、软化器一12、容积控制箱13、给水泵一14、再生热交换器16和隔膜阀二18流入托卡马克装置中包层42后参与主回路一循环；所述的补充冷却剂回路为当主回路意中冷却剂含量不足时，打开隔膜阀三22，储液箱41中的冷却剂依次经隔膜阀三23、增压器20加压后，进入主回路一。所述的主回路二为关闭隔膜阀七32，打开隔膜阀四24、五27、六30、八34和闸阀一26、二29、三33，冷却水泵一1从冷凝器38中抽水，依次经过滤器2、软化器二3、冷却水泵二4、热交换器一5、储水箱6、除气器7、给水泵二8、热交换器二11、蒸汽发生器23、闸阀一26、隔膜阀五27、冷凝汽轮机一28、热交换器三25、闸阀二29、隔膜阀六30、冷凝汽轮机二31、闸阀三33、隔膜阀八34、冷凝汽轮机三35后，最后返回冷凝器38；所述的辅助回路二为关闭隔膜阀七32，打开隔膜阀四24、五27、六30、八34和闸阀一26、二29、三33，蒸汽发生器23的蒸汽被分成两部分，一部分参与主回路二循环，另一部分依次经隔膜阀四24、热交换器三25、减压阀二36、热交换器二11、减压阀一10，进入除气器7后参与主回路二循环；由冷凝汽轮机一28的中间级引出蒸汽依次经热交换器三25、减压阀三37、热交换器二11、减压阀一10，进入除气器7后参与主回路二循环；由冷凝汽轮机二31的中间级引出两条管路，两条管路中的蒸汽依次经热交换器二11、减压阀一10后，进入除气器7后参与主回路二循环；由冷凝汽轮机二31流出的蒸汽被分成两部分，一部分流向闸阀三33，另一部分流向水轮机9和储水箱6，流向水轮机9的蒸汽经水轮机9后，流回所述的冷凝器38，而流向储水箱6的蒸汽是参与主回路二循环；当冷凝汽轮机一28、二31、三35中某一个出现故障时，关闭隔膜阀四24和闸阀一26，打开隔膜阀七32，由蒸汽发生器23流出的蒸汽经隔膜阀七32后流向冷凝器38，在冷凝器38中直接进行冷却。所述的偏滤器冷却回路、包层冷却回路和主冷却回路是共同作用且相互独立，以保证冷却未来稳态持续运行的托卡马克磁约束核聚变装置的内部部件即包层和偏滤器，同时利用冷凝汽轮机一28、二31、三35将冷却剂中的热能转变为发电。所述的包层冷却回路中各元器件的作用如下：主回路和辅助回路中冷却剂的作用：（a）吸收并带出包层热量即冷却包层；（b）在蒸汽发生器23中与来自主冷却回路的冷却水完成热交换。蒸汽发生器23的作用：使主冷却回路中相对低温的冷却水与包层回路中相对高温的冷却剂进行热交换，热交换后冷却水变成蒸汽进入主冷却回路，并使热交换后相对低温的冷却剂进入包层回路。辅助回路的作用：当主回路冷却剂中的氚含量和温度不能满足冷却包层的要求时，对主回路进行除氚降温。隔膜阀一17、二18、三22的作用：截断流路并调节流量大小。再生热交换器16的作用：使流经热再生交换器16两个管路中的冷却剂进行热交换即使流入包层42的冷却剂温度满足要求。冷却器15的作用：冷却经再生热交换器16热交换后的冷却剂。给水泵一14的作用：从容积控制器13中抽取冷却剂并对冷却剂进行加压。软化器一12的作用：对流经的冷却剂进行脱盐处理。容积控制器13的作用：储存一定容积的冷却剂并向给水泵一14拱冷却剂。主冷却循环泵19的作用：对主回路中冷却剂进行加压冷却。增压器20的作用：为主回路补充一定压力的冷却剂。所述的主冷却回路中各元器件的作用如下：冷却水泵一1的作用：从冷凝器38中抽取冷却水并对流经的冷却水进行加压和再冷却。过滤器2的作用：过滤流经冷却水中的杂质。软化器二3的作用：对流经的冷却水进行脱盐处理。冷却水泵二4的作用：从软化器二3中抽取冷却水并对流经的冷却水进行加压和再冷却。热交换器一5的作用：使来自于偏滤器回路的高温冷却剂和来自于冷却水泵二4的低温冷却水进行热交换，并使热交换后相对低温的冷却剂流回偏滤器回路，同时使相对高温的冷却水流向储水箱6。储水箱6的作用：接收低温低压的蒸汽并储存冷却水。除气器7的作用：除去流经冷却水中溶解的气体，特别是氧气。给水泵二8的作用：从除气器7中抽取冷却水并对冷却水进行加压。水轮机9的作用：利用流入的相对低温低压的蒸汽做功为给水泵8提供动力并将做功后的蒸汽排出。减压阀一10、二36、三37的作用：对流经的水蒸汽减压。热交换器二11的作用：使来自给水泵二8相对低温的冷却水与来自辅助回路相对高温的蒸汽进行热交换并使热交换后的相对高温的冷却水流向蒸汽发生器23，而使相对低温的水蒸汽流向减压阀一10。蒸汽发生器23的作用：使主冷却回路中相对低温的冷却水与包层回路中相对高温的冷却剂进行热交换，热交换后冷却水变成蒸汽进入主冷却回路，并使热交换后相对低温的冷却剂进入包层回路。隔膜阀24、27、30、32、34的作用：截断流路并调节流量大小。闸阀26、29、33的作用：开关（全开、全关）。冷凝汽轮机28的作用：此汽轮机为高压汽轮机并与冷凝汽轮机31同轴，利用流入的高温高压蒸汽做功发电并冷却高温高压蒸汽；利用自身的中间级为热交换器25提供辅热；其末端排出的相对中温中压蒸汽为冷凝汽轮机31提供动力。热交换器25的作用：使来自隔膜阀24高温高压的蒸汽、来自冷凝汽轮机28中间级相对高温高压的蒸汽与来自冷凝汽轮机28末端相对低温低压的蒸汽进行热交换，并向各自回路排出热交换后的蒸汽。冷凝汽轮机31的作用：此汽轮机为中压汽轮机，利用来自热交换器25相对中温中压的蒸汽做功发电并冷却中温中压蒸汽；利用自身的中间级为热交换器11提供辅热；其末端排出的相对低温低压蒸汽为冷凝汽轮机35和水轮机9提供动力并且为储水箱6提供辅热。冷凝汽轮机35的作用：此汽轮机为低压汽轮机，利用来自冷凝汽轮机31相对低温低压的蒸汽做功发电并冷却低温低压蒸汽，其末端管路与冷凝器38相联。冷凝器38的作用：冷却来自冷凝汽轮机35、水轮机9和隔膜阀32的蒸汽并向冷却水泵1供水。在偏滤器冷却回路、包层冷却回路和主冷却回路的共同作用下，初步实现了未来稳态持续运行的托卡马克磁约束核聚变装置的内部部件（包层和偏滤器）的冷却并利用冷却剂中的能量发电。尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。