一种温差发电与振动发电结合的核能发电系统的制作方法

本实用新型涉及发电装置领域，具体是指一种温差发电与振动发电结合的核能发电系统。

背景技术：

核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。目前，对于核能发电通常是利用核反应产生的热量加热水产生蒸汽，通过推动汽轮发电机进行发电。然而，由于核反应释放热量巨大且迅速，因此通常产生的蒸汽温度常常远大于100摄氏度，而汽轮发电机发电仅需100摄氏度以上的热蒸汽即可正常发电，因此利用核反应产生的热量加热水产生蒸汽，通过推动汽轮发电机进行发电，存在较多热量的浪费，能量利用率较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：克服现有技术上述缺陷，提供一种温差发电与振动发电结合的核能发电系统。本实用新型通过采用导热管传导热量，导热管内充有液态铅锂合金或二氧化碳，利用温差发电装置进行发电，可显著提升能量利用率，减少热量的浪费，与利用热蒸汽进行汽轮发电机发电相比，绝大部分热量均能够用于发电。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种温差发电与振动发电结合的核能发电系统，包括反应堆和温差发电装置，所述反应堆通过导热管与温差发电装置连接，所述导热管包括导出段和回流段，所述导出段和回流段首尾相连构成循环流道，所述导热管内充有液态铅锂合金或二氧化碳气体，所述导热管上设有循环泵，所述导出段内的液态铅锂合金或二氧化碳气体由反应堆一侧流向温差发电装置一侧，所述回流段内的液态铅锂合金或二氧化碳气体由温差发电装置一侧流向反应堆一侧。

在本实用新型中，巧妙的避免了现有汽轮发电机不能够有效利用高温蒸汽热量的缺陷，通过采用温差发电装置，导热管引出反应堆内的热量供温差发电装置发电。导热管可通过两种形式引导出热量，第一种为导热管内充有液态铅锂合金，液态锂铅作为金属合金不仅导热性能优良，可快速有效导出反应堆热量，避免热量累积，而且还可作为中子倍增剂及氚增殖剂，维持反应堆反应的进行；第二种为导热管内充有二氧化碳气体，二氧化碳吸热性能优良，可有效导出反应堆内的热量，此外，二氧化碳作为温室气体，其隔热性能好，可有效减少导热管上热量的逸散。

在使用时，导热管的温度可达400～1600摄氏度。一般来说，导热管与温差发电装置温度接触处越高，温差发电装置的发电效率越高，其对于核能产生的热量的利用远远高于利用热蒸汽进行汽轮发电机发电。

经温差发电装置后，回流段中液体铅锂合金或二氧化碳气体温度低于导出段温度，但仍然高于外界温度，还存有一定残余热量，由回流段回流至反应堆一侧进行重新加热，可实现液态铅锂合金或二氧化碳的循环，可避免回流段内液态铅锂合金或二氧化碳气体的残余热量的浪费，还可减短液态铅锂合金或二氧化碳气体在反应堆内的升温时间。

作为一种优选的方式，所述循环泵接于回流段上。通过循环泵接于回流段上，回流段的温度低于导出段的温度，与接于导出段上相比，可减轻高温对气泵自身性能的损害，降低气泵的设计要求。

作为一种优选的方式，所述导热管上接有振动发电装置。在导热管导热过程，不可避免的导热管也会逸散较多热量。通过增设振动发电装置，导热管逸散的热量也可以用于发电，可进一步提高能量的利用率。

作为一种优选的方式，所述振动发电装置接于导出段上，所述振动发电装置包括导热棒、热机、线圈盒和发电磁场，所述导热棒两端分别连接导热管和热机的第一气缸；所述热机包括第一气缸和固定于第一气缸内的第二气缸，所述第二气缸开口密封，所述第一气缸开口通过动膜片密封，所述第一气缸和第二气缸内均充有氮气；所述发电磁场设置于第一气缸开口的外侧，所述动膜片靠近发电磁场的一侧设有冷却系统和线圈盒；所述线圈盒的一端接于动膜片上，另一端伸入发电磁场内。导出段的温度高于回流段温度，在导出段接有振动发电装置，与在回流段接有振动发电装置相比，振动发电装置的发电功率更高。导热管引出反应堆内的能量经导热棒传递给热机，热机加热后，第一气缸和第二气缸内的氦气将会受热膨胀，进而使动膜片发生形变，此时动膜片向外侧运动。冷却系统能够使动膜片温度降低，进而使热机内温度降低，从而使动膜片形变减小，此时动膜片向内侧运动。动膜片向外侧和内侧运动时，将会带动线圈盒运动，线圈盒内的线圈将通过切割发电磁场的磁感线产生电流，进而实现机组的正常发电。通过增设振动发电装置，导热管逸散的热量也可以用于发电，可进一步提高能量的利用率。动膜片不与气缸发生摩擦，因此可以减少机械能损失，在工作过程中动膜片不会磨损，其使用寿命长，在使用过程中无需精心保养。

作为一种优选的方式，所述冷却系统为水循环冷却系统。水循环冷却系统为常规冷却系统，技术成熟，设计要求低，可降低设计成本。

作为一种优选的方式，所述导热管的表面设有石墨烯层。通过导热管的表面设有石墨烯层，石墨烯不仅具有防锈功能，还能够有效减少热量逸散，使更多的热量能被温差发电装置用于发电。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型通过采用导热管传导热量，导热管内充有液态铅锂合金或二氧化碳，利用温差发电装置进行发电，可显著提升能量利用率，减少热量的浪费，与利用热蒸汽进行汽轮发电机发电相比，绝大部分热量均能够用于发电；

(2)本实用新型通过循环泵接于回流段上，回流段的温度低于导出段的温度，与接于导出段上相比，可减轻高温对气泵自身性能的损害，降低气泵的设计要求；

(3)本实用新型通过增设振动发电装置，导热管逸散的热量也可以用于发电，可进一步提高能量的利用率；

(4)本实用新型通过增设振动发电装置，导热管逸散的热量也可以用于发电，可进一步提高能量的利用率，动膜片不与气缸发生摩擦，因此可以减少机械能损失，在工作过程中动膜片不会磨损，其使用寿命长，在使用过程中无需精心保养；

(5)本实用新型通过导热管的表面设有石墨烯层，石墨烯不仅具有防锈功能，还能够有效减少热量逸散，使更多的热量能被温差发电装置用于发电。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为实施例1中振动发电装置结构示意图。

图3为图2中局部A的放大示意图。

其中：1反应堆，2发电磁场，3第二气缸，4第一气缸，5线圈盒，6动膜片，7导热棒，8导出段，9循环泵，10回流段，11温差发电装置。

具体实施方式

下面结合附图进行进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此：

实施例1：

参见图1、图2和图3，一种温差发电与振动发电结合的核能发电系统，包括反应堆1和温差发电装置11，所述反应堆1通过导热管与温差发电装置11连接，所述导热管包括导出段8和回流段10，所述导出段8和回流段10首尾相连构成循环流道，所述导热管内充有液态铅锂合金或二氧化碳气体，所述导热管上设有循环泵9，所述导出段8内的液态铅锂合金或二氧化碳气体由反应堆1一侧流向温差发电装置11一侧，所述回流段10内的液态铅锂合金或二氧化碳气体由温差发电装置11一侧流向反应堆1一侧。

在本实用新型中，巧妙的避免了现有汽轮发电机不能够有效利用高温蒸汽热量的缺陷，通过采用温差发电装置11，导热管引出反应堆1内的热量供温差发电装置11发电。导热管可通过两种形式引导出热量，第一种为导热管内充有液态铅锂合金，液态锂铅作为金属合金不仅导热性能优良，可快速有效导出反应堆1热量，避免热量累积，而且还可作为中子倍增剂及氚增殖剂，维持反应堆1反应的进行；第二种为导热管内充有二氧化碳气体，二氧化碳吸热性能优良，可有效导出反应堆1内的热量，此外，二氧化碳作为温室气体，其隔热性能好，可有效减少导热管上热量的逸散。

在使用时，导热管的温度可达400～1600摄氏度。一般来说，导热管与温差发电装置11温度接触处越高，温差发电装置11的发电效率越高，其对于核能产生的热量的利用远远高于利用热蒸汽进行汽轮发电机发电。

经温差发电装置11后，回流段10中液体铅锂合金或二氧化碳气体温度低于导出段8温度，但仍然高于外界温度，还存有一定残余热量，由回流段10回流至反应堆1一侧进行重新加热，可实现液态铅锂合金或二氧化碳的循环，可避免回流段10内液态铅锂合金或二氧化碳气体的残余热量的浪费，还可减短液态铅锂合金或二氧化碳气体在反应堆1内的升温时间。

作为一种优选的方式，所述循环泵9接于回流段10上。通过循环泵9接于回流段10上，回流段10的温度低于导出段8的温度，与接于导出段8上相比，可减轻高温对气泵自身性能的损害，降低气泵的设计要求。

作为一种优选的方式，所述导热管上接有振动发电装置。在导热管导热过程，不可避免的导热管也会逸散较多热量。通过增设振动发电装置，导热管逸散的热量也可以用于发电，可进一步提高能量的利用率。

作为一种优选的方式，所述振动发电装置接于导出段8上，所述振动发电装置包括导热棒7、热机、线圈盒5和发电磁场2，所述导热棒7两端分别连接导热管和热机的第一气缸4；所述热机包括第一气缸4和固定于第一气缸4内的第二气缸3，所述第二气缸3开口密封，所述第一气缸4开口通过动膜片6密封，所述第一气缸4和第二气缸3内均充有氮气；所述发电磁场2设置于第一气缸4开口的外侧，所述动膜片6靠近发电磁场2的一侧设有冷却系统和线圈盒5；所述线圈盒5的一端接于动膜片6上，另一端伸入发电磁场2内。导出段8的温度高于回流段10温度，在导出段8接有振动发电装置，与在回流段10接有振动发电装置相比，振动发电装置的发电功率更高。导热管引出反应堆1内的能量经导热棒7传递给热机，热机加热后，第一气缸4和第二气缸3内的氦气将会受热膨胀，进而使动膜片6发生形变，此时动膜片6向外侧运动。冷却系统能够使动膜片6温度降低，进而使热机内温度降低，从而使动膜片6形变减小，此时动膜片6向内侧运动。动膜片6向外侧和内侧运动时，将会带动线圈盒5运动，线圈盒5内的线圈将通过切割发电磁场2的磁感线产生电流，进而实现机组的正常发电。通过增设振动发电装置，导热管逸散的热量也可以用于发电，可进一步提高能量的利用率。动膜片6不与气缸发生摩擦，因此可以减少机械能损失，在工作过程中动膜片6不会磨损，其使用寿命长，在使用过程中无需精心保养。

作为一种优选的方式，所述冷却系统为水循环冷却系统。水循环冷却系统为常规冷却系统，技术成熟，设计要求低，可降低设计成本。

作为一种优选的方式，所述导热管的表面设有石墨烯层。通过导热管的表面设有石墨烯层，石墨烯不仅具有防锈功能，还能够有效减少热量逸散，使更多的热量能被温差发电装置11用于发电。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围。