一种核聚变堆混合储能及换热系统的制作方法

本技术属于核聚变堆储能，特别涉及一种核聚变堆混合储能及换热系统。

背景技术：

1、随着国际热核聚变实验堆(iter)计划的展开和推进以及我国的加入，国内相关科研单位相继开展了核聚变堆的技术研发，其中急需解决的问题之一就是实现可控的核聚变反应，这是未来核聚变堆研发的重要方向。

2、当前配套核聚变厂使用的聚变堆储能系统尚处于概念设计阶段，主要是利用聚变堆一回路热量加热低温储热介质储存能量，且对于水冷包层的核聚变反应堆，一回路参数为约300℃，无论是选取熔盐还是导热油作为储热介质，都仅利用了储热介质的一部分储热能力，导致储热体量偏大，储能效率偏低，核聚变堆核电机组商业化暂无法推进商业化。

技术实现思路

1、针对上述问题，本实用新型公开了一种核聚变堆混合储能及换热系统，包括：熔盐炉、高温熔盐罐、低温熔盐罐和蒸汽发生单元；

2、所述熔盐炉一端通过管路与高温熔盐罐连接；

3、所述高温熔盐罐另一端通过高温熔盐换热管路与蒸汽发生单元一端连接；

4、所述蒸汽发生单元另一端通过高温熔盐换热管路与低温熔盐罐一端连接；

5、所述低温熔盐罐另一端通过低温熔盐加热管路与熔盐炉连接。

6、更进一步地，所述蒸汽发生单元包括预热器、蒸发器和过热器；

7、所述预热器管侧与蒸发器壳侧一端通过给水加热管路顺次连接；

8、所述蒸发器壳侧另一端和过热器管侧通过第一饱和蒸汽管路顺次连接；

9、所述蒸发器壳侧汽空间与预热器壳侧一端通过第二饱和蒸汽管路连接，预热器壳侧另一端与除氧器连接；

10、所述过热器壳侧一端通过管路与高温熔盐罐连接，另一端与蒸发器管侧一端连接；

11、所述蒸发器管侧另一端通过管路与低温熔盐罐连接。

12、更进一步地，还包括：前置加热器；

13、所述前置加热器设置于熔盐炉和低温熔盐罐之间的低温熔盐加热管路上，前置加热器壳侧一端与熔盐炉连接，另一端与低温熔盐罐连接；

14、所述前置加热器管侧通过反应堆冷却剂换热管路与反应堆冷却剂系统连接。

15、更进一步地，还包括：混合联箱；

16、所述混合联箱一端通过管路与高温熔盐罐连接，另一端通过管路与过热器连接。

17、更进一步地，还包括：低温熔盐泵、第一隔离阀、第一止回阀、第二隔离阀和第三隔离阀；

18、所述第一隔离阀、低温熔盐泵、第一止回阀、第二隔离阀和第三隔离阀依次设置在低温熔盐加热管路上，第一隔离阀一端与低温熔盐罐连接，第三隔离阀一端与前置加热器壳侧连接；

19、所述第二隔离阀和第三隔离阀之间的管路通过熔盐混合管路连接至混合联箱；

20、所述熔盐混合管路依次设置有第十二隔离阀和第三调节阀；

21、所述第十二隔离阀一端与第三调节阀一端连接；

22、所述第三调节阀另一端与混合联箱连接。

23、更进一步地，还包括：第一调节阀和第四隔离阀；

24、所述第一调节阀一端与前置加热器壳侧一端连接，另一端与第四隔离阀一端连接；

25、所述第四隔离阀另一端与熔盐炉连接。

26、更进一步地，还包括：第二调节阀和第五隔离阀；

27、所述第二调节阀一端与熔盐炉连接，另一端与第五隔离阀一端连接；

28、所述第五隔离阀另一端与高温熔盐罐连接。

29、更进一步地，还包括：高温熔盐泵、第六隔离阀、第二止回阀和第七隔离阀；

30、所述第六隔离阀、高温熔盐泵、第二止回阀和第七隔离阀依次连接，第六隔离阀一端与高温熔盐罐连接，第七隔离阀一端与混合联箱连接。

31、更进一步地，还包括：第八隔离阀和第九隔离阀；

32、所述第八隔离阀一端与混合联箱连接，另一端与过热器连接；

33、所述第九隔离阀一端与过热器连接，另一端与蒸发器连接。

34、更进一步地，还包括：第十隔离阀和第十一隔离阀；

35、所述第十隔离阀和第十一隔离阀顺次连接，第十隔离阀一端与蒸发器连接，第十一隔离阀一端与低温熔盐罐连接。

36、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

37、(1)为核聚变反应堆提供了一种能量存储和蒸汽转换方法和途径，有利于推进核聚变堆核电机组商业化；

38、(2)采用高温熔盐(hitec xl)作为储热介质，提高熔盐有效温度存储区间；

39、(3)实现能量梯级存储，利用反应堆一回路热量预先加热低温熔盐，利用电能或其它能源进一步将熔盐加热至液态稳定温度(500℃)，通过两级加热，充分利用液态熔盐的储热能力，提高熔盐储热密度，优化了储热系统体量，实现能量梯级存储；

40、(4)高温熔盐同低温熔盐混合至约300℃后再同给水换热，优化蒸汽发生系统换热端差，减小设备热应力；

41、(5)配置储能及蒸汽转换装置，可在反应堆零功率期间为汽轮机提供稳定连续的蒸汽，解决反应堆等离子体脉冲带来的蒸汽不连续供应问题，为聚变堆能量利用提供具备安全性、可行性的方法。

42、本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种核聚变堆混合储能及换热系统，其特征在于，包括：熔盐炉(1)、高温熔盐罐(2)、低温熔盐罐(3)和蒸汽发生单元；

2.根据权利要求1所述的核聚变堆混合储能及换热系统，其特征在于，所述蒸汽发生单元包括预热器(6)、蒸发器(7)和过热器(8)；

3.根据权利要求2所述的核聚变堆混合储能及换热系统，其特征在于，还包括：前置加热器(5)；

4.根据权利要求3所述的核聚变堆混合储能及换热系统，其特征在于，还包括：混合联箱(9)；

5.根据权利要求4所述的核聚变堆混合储能及换热系统，其特征在于，还包括：低温熔盐泵(4)、第一隔离阀(11)、第一止回阀(12)、第二隔离阀(13)和第三隔离阀(14)；

6.根据权利要求5所述的核聚变堆混合储能及换热系统，其特征在于，还包括：第一调节阀(15)和第四隔离阀(16)；

7.根据权利要求6所述的核聚变堆混合储能及换热系统，其特征在于，还包括：第二调节阀(17)和第五隔离阀(18)；

8.根据权利要求7所述的核聚变堆混合储能及换热系统，其特征在于，还包括：高温熔盐泵(10)、第六隔离阀(19)、第二止回阀(20)和第七隔离阀(21)；

9.根据权利要求8所述的核聚变堆混合储能及换热系统，其特征在于，还包括：第八隔离阀(22)和第九隔离阀(23)；

10.根据权利要求9所述的核聚变堆混合储能及换热系统，其特征在于，还包括：第十隔离阀(24)和第十一隔离阀(25)；

技术总结本技术公开了一种核聚变堆混合储能及换热系统，包括：熔盐炉、高温熔盐罐、低温熔盐罐和蒸汽发生单元；所述熔盐炉一端通过管路与高温熔盐罐连接；所述高温熔盐罐另一端通过高温熔盐换热管路与蒸汽发生单元一端连接；所述蒸汽发生单元另一端通过高温熔盐换热管路与低温熔盐罐一端连接；所述低温熔盐罐另一端通过低温熔盐加热管路与熔盐炉连接。本技术实现能量梯级存储，利用反应堆一回路热量预先加热低温熔盐，利用电能或其它能源进一步将熔盐加热至液态稳定温度，通过两级加热，充分利用液态熔盐的储热能力，提高熔盐储热密度，优化了储热系统体量，实现能量梯级存储。技术研发人员：刘洋,张贤,魏承君,赵翠莲受保护的技术使用者：国核电力规划设计研究院有限公司技术研发日：20230303技术公布日：2024/1/15