CN111478624B - 热端座、温差发电系统、液态堆及其运行方法和应用 - Google Patents

热端座、温差发电系统、液态堆及其运行方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种热端座、温差发电系统、液态堆及其运行方法和应用。该热端座用于与液态堆中的堆芯热管冷凝端相配合；堆芯热管冷凝端的顶部所处的位置从外至内依次升高，堆芯热管冷凝端分为从外至内的第1个至第N个区域；热端座包括从下至上的第1层至第N层热端套，热端套的外径从下至上逐层变小；热端座的热端套与堆芯热管冷凝端的区域相对应；热端套具有中心体及环绕中心体的外缘体；中心体用于通过该层上方的其他层所对应的区域的堆芯热管；外缘体设有堆芯热管通道，堆芯热管通道用于容纳与该层所对应的区域的堆芯热管的堆芯热管冷凝端。本发明的热端座，能够将堆芯热管的热量顺利带出，避免局部热点，提高热利用率及温差发电效率。

Description

热端座、温差发电系统、液态堆及其运行方法和应用
技术领域
本发明涉及一种热端座、温差发电系统、液态堆及其运行方法和应用。
背景技术
采用热管进行堆芯冷却的反应堆系统，当堆芯一根或多根热管失效时，失效热管燃料组件的核反应热通过相邻燃料组件中心热管导出堆芯，从而有效避免了堆芯传热单点失效，因此，具有固有冗余性好这一优点。再者，采用热管进行堆芯冷却的反应堆系统，还具有易启动、不需要其他辅助系统等优点而得到格外关注。此外，由于热管直接插入堆芯，和后续热电转换系统相连，省去堆芯冷却剂及其和外回路之间的换热，故系统无需循环冷却剂的机械泵或电磁泵，管路阀门系统也相继简化，减少了机械部件和一回路冷却剂的使用和故障。热管冷却反应堆，体积适中，具有很好的可操控性以及最优的热瞬态反馈性能，同时具有高可靠性与最低保养要求。随着科技的发展，人们探索外太空、深海等特殊环境的步伐加快，热管反应堆的研究日益受到重视。
目前，国际上所考虑的热管反应堆的堆型包括液态堆和固态堆。液态堆包括铅冷堆、钠冷堆、熔盐堆等。其中，熔盐堆作为第四代先进反应堆的重要堆型之一，其以高沸点熔盐为核燃料，且其具有功率密度大、输出温度高、热电效率高、结构简单、操作简易及安全可靠等优点。而基于温差发电的热管熔盐堆，由于具有温差大、热电转换效率高这两个特点，故该堆型在能源系统领域具有极大的优势，是外太空及深海探测任务的理想能源。
专利文献CN 209216595 U，公开日2019.08.06，公开一种热管冷却式反应堆电源，其公开的这一热管熔盐堆中，由于热管排布密集及受到排布方式的限制，故无法确保热管冷凝端的有效散热，进而会造成上换热器14和下换热器13的中心区域超温，会使得处于中心区域的热管的热量无法得到有效利用，进而会降低温差发电效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的热管熔盐堆温差发电系统中，由于热管排布密集及受到排布方式的限制，进而无法确保热管冷凝端的有效散热，进而会使得处于中心区域的热管的热量无法得到有效利用，进而会降低温差发电效率的缺陷，而提供一种热端座、温差发电系统、液态堆及其运行方法和应用。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：
本发明提供一种热端座，所述热端座用于与液态堆中的堆芯热管冷凝端相配合；
所述堆芯热管冷凝端的顶部所处的位置从外至内依次升高；且根据所述堆芯热管冷凝端的顶部所处的高度的不同，所述堆芯热管冷凝端分为从外至内的第1个至第N个区域；
所述热端座包括从下至上的第1层至第N层热端套，所述热端套的外径从下至上逐层变小；
所述热端座的热端套与所述堆芯热管冷凝端的区域相对应；
所述热端套具有中心体及环绕所述中心体的外缘体；所述中心体用于通过该层上方的其他层所对应的区域的堆芯热管；所述外缘体设有堆芯热管通道，所述堆芯热管通道用于容纳与该层所对应的区域的堆芯热管的堆芯热管冷凝端。
本发明中，所述液态堆中的堆芯热管通常有很多个，并形成热管束，所述热管束的上部为堆芯热管冷凝端；所述堆芯热管冷凝端的顶部所处的位置从所述热管束的外侧区域至内侧区域依次升高；根据所述堆芯热管冷凝端的顶部所处的位置的不同，所述堆芯热管冷凝端分为所述热管束的外侧区域至内侧区域的第1个至第N个区域，也即，所述堆芯热管冷凝端的顶部所处的位置共计具有N种不同的高度。
本发明中，所述热端座可为一体式结构，也可为分体结构，所述分体结构指的是每一层所述热端套各呈一个独立的结构。
本发明中，所述热端座的材质可为本领域常规使用的具有较好热导率的金属材料，较佳地为铜。
本发明中，所述热端套的外侧壁较佳地为正多边形，例如为正六棱柱或正八棱柱，较佳地为正六棱柱。
本发明中，所述热端套的底面较佳地均为水平面。
本发明中，所述热端座的热端套与所述堆芯热管冷凝端的区域相对应，指的是，第1层所述热端套用于与所述堆芯热管冷凝端的第1个区域相配合，第2层所述热端套用于与所述堆芯热管冷凝端的第2个区域相配合，第N-1所述热端套用于与所述堆芯热管冷凝端的第N-1个区域相配合，第N层所述热端套用于与所述堆芯热管冷凝端的第N个区域相配合。
本发明中，N可为4。
本发明中，所述中心体可为中空腔，或者，设有孔道的实心体，且所述孔道用于通过该层上方的其他层所对应的区域的堆芯热管。
本发明中，所述外缘体除所述堆芯热管通道外的其余部分较佳地呈实心结构。
本发明还提供一种温差发电系统，所述温差发电系统包括前述的热端座，所述温差发电系统还包括冷端座、冷端热管和温差发电片；所述冷端座套设于所述热端座外，且所述冷端座还设有用于容纳所述冷端热管的冷端热管通道；所述热端座的外侧壁与所述冷端座的内侧壁之间贴有所述温差发电片。
上述温差发电系统套设于液态堆的堆芯热管冷凝端后，第1层热端套用于堆芯热管冷凝端的第1个区域的热量传出，第2层热端套用于堆芯热管冷凝端的第2个区域的热量传出，第N层热端套用于堆芯热管冷凝端的第N个区域的热量传出，且温差发电片利用热端座和冷端座两侧的温差发电，即可将堆芯内热量转换为电能。
本发明中，所述第1层至第N-1层的热端套的顶面可贴或不贴温差发电片。
本发明中，所述冷端座的材质可为本领域常规使用的具有较好热导率的金属材料，较佳地为铜。
本发明中，较佳地，所述冷端座与所述热端座的结构相同，此处的相同的意义是，除尺寸不同外，形状相同，例如所述冷端座具有从下至上的第1层至第N层冷端套，所述冷端套的外径从下至上逐层变小。
其中，所述冷端套的外侧壁较佳地为正多边形，更佳地为正六棱柱或正八棱柱。
其中，所述冷端套的底面较佳地呈水平面。
本发明中，所述冷端热管的工作介质可为水、甲醇和丙酮中的一种或多种，较佳地为水。
本发明中，所述冷端热管的材质可为铜、碳钢或不锈钢，较佳地为不锈钢。
本发明中，所述冷端热管的冷凝端的外侧壁可设有翅片，通过风冷或水冷散热。
本发明中，较佳地，所述热端座的外侧壁与所述冷端座的内侧壁之间形成的间隙除温差发电片外均填充隔热材料。该技术方案，能够减少热量损失，进而能够提高每层的发电效率。
本发明中，较佳地，设于上层的所述温差发电片和与其相邻的下层的所述热端套的顶部之间具有间隙，所述间隙填充隔热材料。该技术方案，能够减少热量通过所述温差发电片的底部进入所述温差发电片，进而能够提高每层的发电效率。
其中，所述间隙较佳地为5mm以上，更佳地，大于10mm。
本发明中，所述温差发电片的材质可为本领域常规使用的耐高温材质，较佳地为钴基氧化物，更佳地为Ca-Co-O基热电材料，其成分为Ca3Co4O9。
本发明中，较佳地，所述温差发电片与所述热端套的外侧壁之间涂耐高温的无机胶加强导热，所述无机胶例如可为硅铝酸盐胶粘剂，其型号为JL-767C，生产厂家为东莞市聚力胶粘剂制品有限公司。
本发明中，较佳地，所述温差发电片与所述冷端套的内侧壁之间涂耐高温的无机胶加强导热，所述无机胶例如可为硅铝酸盐胶粘剂，其型号为JL-767C，生产厂家为东莞市聚力胶粘剂制品有限公司。
本发明中，所述温差发电系统的组装步骤可为：S1、将所述热端座套设于所述堆芯热管冷凝端；S2、在所述热端座的外侧壁设置所述温差发电片；S3、将所述冷端座套设于所述温差发电片的外侧；S4、将所述冷端热管插入所述冷端座的冷端热管通道中，即可。其中，当所述热端座的外侧壁与所述冷端座的内侧壁之间形成的空间除温差发电片外尚有间隙时，较佳地，步骤S2中，在所述热端座的外侧壁设置所述温差发电片之后，再将所述间隙填充隔热材料。
本发明还提供一种液态堆，所述液态堆包括堆芯、液态物质和所述堆芯热管，所述堆芯热管的冷凝端设有前述的温差发电系统。
本发明中，对于不同的堆型，所述液态物质有所不同。例如，对于熔盐堆来说，所述液态物质为熔盐；对于钠冷快堆来说，所述液态物质为熔融的钠；对于铅冷快堆来说，所述液态物质为熔融的铅。
本发明中，较佳地，所述液态堆为熔盐堆，所述液态物质为熔盐。
本发明中，所述堆芯热管的结构可为常规，较佳地为封闭的直管。所述堆芯热管的内部的工作介质可为钠、钾、铷或铯，较佳地为钠。所述堆芯热管的材质较佳地为哈氏合金。
本发明中，所述堆芯热管的排布方式较佳地为正三角形排布，相邻两个所述堆芯热管的中心距可为5cm。
本发明还提供一种前述的液态堆的运行方法，所述运行方法包括如下步骤：所述堆芯热管将所述液态物质的热量传递至所述热端套，所述冷端座中的冷端热管不断冷却所述冷端套，所述温差发电片利用其两端的温差产生电动势，将热能转换为电能。
本发明中，当所述液态堆为熔盐堆时，所述熔盐堆运行堆芯熔盐温度可在500-900℃范围内，所述堆芯热管的工作温度在此区间内，其工作介质可为钠、钾或钠钾合金。
本发明中，所述温差发电片两端温差可为100℃以上，较佳地，为300℃以上，更佳地为600℃以上。当所述温差发电片两端温差为300℃以上时，有利于提高发电效率。
本发明还提供一种前述的温差发电系统在热管液态堆中的应用。
本发明中，所述热管液态堆较佳地为热管熔盐堆。
在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明的热端座、温差发电系统及液态堆，均能够将堆芯热管的热量顺利带出，能够避免局部热点，提高热利用率，进而提高温差发电效率。
附图说明
图1为本发明实施例1的热端座的结构示意图；
图2为本发明实施例1的第1层热端套的结构示意图；
图3为本发明实施例1的冷端座的结构示意图；
图4为本发明实施例1的温差发电系统的纵截面示意图；
图5为本发明实施例1的热端座及热管组合的结构示意图；
附图标记说明：
热端套1
中心体11
外缘体12
堆芯热管通道121
冷端套2
冷端热管通道3
冷端热管4
温差发电片5
堆芯热管冷凝端6
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
(1)热端座
如图1所示的热端座，其用于与液态堆中的堆芯热管冷凝端相配合；
堆芯热管冷凝端的顶部所处的位置从外至内依次升高；且根据堆芯热管冷凝端的顶部所处的高度的不同，堆芯热管冷凝端分为从外至内的第1个至第N个区域；
热端座包括从下至上的第1层至第N层热端套，热端套1的外径从下至上逐层变小，其中第1层热端套的结构见图2；
热端座的热端套1与堆芯热管冷凝端的区域相对应；
热端套1具有中心体11及环绕中心体11的外缘体12；中心体11用于通过该层上方的其他层所对应的区域的堆芯热管；外缘体12设有堆芯热管通道121，堆芯热管通道121用于容纳与该层所对应的区域的堆芯热管的堆芯热管冷凝端。
其中，液态堆中的堆芯热管通常有很多个，并形成热管束，热管束的上部为堆芯热管冷凝端；堆芯热管冷凝端的顶部所处的位置从热管束的外侧区域至内侧区域依次升高；根据堆芯热管冷凝端的顶部所处的位置的不同，堆芯热管冷凝端分为热管束的外侧区域至内侧区域的第1个至第N个区域，也即，堆芯热管冷凝端的顶部所处的位置共计具有N种不同的高度。
其中，热端座的材质为铜。
其中，热端套1的外侧壁为正六棱柱。
其中，热端套1的底面均为水平面。
其中，热端座的热端套与堆芯热管冷凝端的区域相对应，指的是，第1层热端套用于与堆芯热管冷凝端的第1个区域相配合，第2层热端套用于与堆芯热管冷凝端的第2个区域相配合，第N-1热端套用于与堆芯热管冷凝端的第N-1个区域相配合，第N层热端套用于与堆芯热管冷凝端的第N个区域相配合。
其中，N为4。
其中，中心体11为中空腔。
其中，外缘体12除堆芯热管通道121外的其余部分呈实心结构。
(2)温差发电系统
如图4所示的温差发电系统，其包括前述的热端座，温差发电系统还包括如图3所示的冷端座、冷端热管4和温差发电片5；冷端座套设于热端座外，且冷端座还设有用于容纳冷端热管4的冷端热管通道3；热端座的外侧壁与冷端座的内侧壁之间贴有温差发电片5。
上述温差发电系统套设于液态堆的堆芯热管冷凝端后，第1层热端套用于堆芯热管冷凝端的第1个区域的热量传出，第2层热端套用于堆芯热管冷凝端的第2个区域的热量传出，第N层热端套用于堆芯热管冷凝端的第N个区域的热量传出，且温差发电片5利用热端座和冷端座两侧的温差发电，即可将堆芯内热量转换为电能。
其中，第1层至第N-1层的热端套的顶面不贴温差发电片。
其中，冷端座的材质为铜。
其中，冷端座与热端座的结构相同，冷端座具有从下至上的第1层至第N层冷端套2，冷端套2的外径从下至上逐层变小。
其中，冷端套2的外侧壁为正六棱柱。
其中，冷端套2的底面呈水平面。
其中，冷端热管4的工作介质为水。
其中，冷端热管4的材质为不锈钢。
其中，冷端热管4的冷凝端的外侧壁设有翅片，通过风冷或水冷散热。
其中，热端座的外侧壁与冷端座的内侧壁之间形成的间隙除温差发电片外均填充隔热材料。
其中，设于上层的温差发电片和与其相邻的下层的热端套的顶部之间具有间隙，间隙填充隔热材料。
其中，温差发电片5的材质为Ca-Co-O基热电材料，其成分为Ca3Co4O9。
其中，温差发电片5与热端套1的外侧壁之间涂耐高温的无机胶加强导热，无机胶为硅铝酸盐胶粘剂，其型号为JL-767C，生产厂家为东莞市聚力胶粘剂制品有限公司。
其中，温差发电片5与冷端套2的内侧壁之间涂耐高温的无机胶加强导热，无机胶为硅铝酸盐胶粘剂，其型号为JL-767C，生产厂家为东莞市聚力胶粘剂制品有限公司。
其中，温差发电系统的组装步骤为：S1、将热端座套设于堆芯热管冷凝端；S2、在热端座的外侧壁设置温差发电片5之后，再将间隙填充隔热材料；S3、将冷端座套设于温差发电片5的外侧；S4、将冷端热管4插入冷端座的冷端热管通道3中，即可。
(3)液态堆
一种液态堆，液态堆包括堆芯、液态物质和堆芯热管，堆芯热管的冷凝端设有前述的温差发电系统，见图5。
其中，液态堆为熔盐堆，液态物质为熔盐。
其中，堆芯热管为封闭的直管，堆芯热管的内部的工作介质为钠，堆芯热管的材质为哈氏合金。
其中，堆芯热管的排布方式为正三角形排布，相邻两个堆芯热管的中心距为5cm。
其中，堆芯热管的个数为37根，外径为32mm；堆芯热管共分为4个区域，第1个区域为18根热管，该区域内堆芯热管冷凝端6的长度为14cm；第2个区域为12根热管，插入第2层热端套内的长度为15cm；第3个区域为6根热管，插入第3层热端套内的长度为10cm；第4个区域为中心的1根堆芯热管，插入第4层热端套内的长度为5cm。
其中，第1层热端套的高度为14cm，底面边长为19.6cm，每行放置9个2cm*2cm的温差发电片，放置7行；第2层热端套的高度为15cm，底面边长为13cm，每行放置6个2cm*2cm的温差发电片，放置7行；第3层热端套的高度为10cm，底面边长为9.4cm，每行放置3个3cm*3cm的温差发电片，放置3行；第4层热端套的高度为5cm，底面边长为4cm，每行放置1个4cm*4cm的温差发电片，放置1行，每行中，相邻两个温差发电片之间的间隙为2mm，供正负极接线；每层热端套上的温差发电片串联，层与层之间的温差发电片并联。
其中，第1层冷端套的内侧底面边长为21cm，外侧底面边长为24cm，每个侧壁均匀分布6根直径为2cm的常温碳水热管；第2层冷端套的内侧底面边长14.1cm，外侧底面边长19.6cm，每个侧壁均匀分布4根直径为2cm的常温碳水热管；第3层冷端套的内侧底面边长10.4cm，外侧底面边长13cm，每个侧壁均匀分布2根直径为2cm的常温碳水热管；第4层冷端套的内侧底面边长5.1cm，外侧底面边长9.4cm，每个侧壁均匀分布1根直径为2cm的常温碳水热管。
(4)上述液态堆的运行方法
该运行方法包括如下步骤：堆芯热管将液态物质的热量传递至热端套，冷端座中的冷端热管不断冷却冷端套，温差发电片利用其两端的温差产生电动势，将热能转换为电能。
其中，堆芯总功率50kW，堆芯热管的壁温为650℃，冷端热管的壁温为50℃，温差发电片两端的温差为600℃，厂家所提供单个温差发电片功率约为1.5W/cm2，总温差发电片面积为3588cm2。
实施例1的技术效果：发电功率约为5121W，经分析，塔座侧面等漏热损失约5％，反应堆热电转换效率约为9.7％。
对比例1
对比例1的液态堆，采用背景技术部分提及的专利文献CN 209216595 U中公开的传热结构，且温差发电片的材料、总温差发电片的面积及温差发电片两侧温差均与本发明的实施例1相同。
对比例1的技术效果：对比例1的液态堆中处于中心区域的热管容易超过热管材料的耐受温度。
综上所述，与专利文献CN 209216595 U中公开的传热结构相比，采用本发明的热端座的液态堆，能够将堆芯热管的热量顺利带出，能够避免局部热点，故可提高热利用率，进而提高温差发电效率。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种热端座，其特征在于，所述热端座用于与液态堆中的堆芯热管冷凝端相配合；
所述堆芯热管冷凝端的顶部所处的位置从外至内依次升高；且根据所述堆芯热管冷凝端的顶部所处的高度的不同，所述堆芯热管冷凝端分为从外至内的第1个至第N个区域；
所述热端座包括从下至上的第1层至第N层热端套，所述热端套的外径从下至上逐层变小；
所述热端座的热端套与所述堆芯热管冷凝端的区域相对应；
所述热端套具有中心体及环绕所述中心体的外缘体；所述中心体用于通过该层上方的其他层所对应的区域的堆芯热管；所述外缘体设有堆芯热管通道，所述堆芯热管通道用于容纳与该层所对应的区域的堆芯热管的堆芯热管冷凝端；
所述热端座为一体式结构；所述中心体为中空腔；所述外缘体除所述堆芯热管通道外的其余部分呈实心结构；所述第N层热端套的中心设一个所述堆芯热管通道；
在将热量转化为电能时，所述热端座外套设有冷端座，所述冷端座还设有用于容纳冷端热管的冷端热管通道，用于使所述热端座和所述冷端座两侧形成温差。
2.如权利要求1所述的热端座，其特征在于，所述热端座的材质为铜；
和/或，所述热端套的外侧壁为正多边形；
和/或，所述热端套的底面均为水平面。
3.如权利要求2所述的热端座，其特征在于，所述热端套的外侧壁为正六棱柱。
4.一种温差发电系统，其特征在于，所述温差发电系统包括如权利要求1-3任一项所述的热端座，所述温差发电系统还包括温差发电片；所述热端座的外侧壁与所述冷端座的内侧壁之间贴有所述温差发电片。
5.如权利要求4所述的温差发电系统，其特征在于，所述冷端座的材质为铜；
和/或，所述冷端座与所述热端座的结构相同，所述冷端座具有从下至上的第1层至第N层冷端套，所述冷端套的外径从下至上逐层变小；
和/或，所述冷端热管的工作介质为水、甲醇和丙酮中的一种或多种；
和/或，所述冷端热管的材质为铜、碳钢或不锈钢；
和/或，所述冷端热管的冷凝端的外侧壁设有翅片。
6.如权利要求5所述的温差发电系统，其特征在于，所述冷端热管的工作介质为水；
和/或，所述冷端热管的材质为不锈钢。
7.如权利要求5或6所述的温差发电系统，其特征在于，所述冷端套的外侧壁为正多边形；
和/或，所述冷端套的底面呈水平面。
8.如权利要求7所述的温差发电系统，其特征在于，所述冷端套的外侧壁为正六棱柱或正八棱柱。
9.如权利要求5所述的温差发电系统，其特征在于，所述热端座的外侧壁与所述冷端座的内侧壁之间形成的间隙除温差发电片外均填充隔热材料；
和/或，设于上层的所述温差发电片和与其相邻的下层的所述热端套的顶部之间具有间隙，所述间隙填充隔热材料；
和/或，所述温差发电片的材质为钴基氧化物；
和/或，所述温差发电片与所述热端套的外侧壁之间涂无机胶加强导热，所述无机胶为硅铝酸盐胶粘剂；
和/或，所述温差发电片与所述冷端套的内侧壁之间涂无机胶加强导热，所述无机胶为硅铝酸盐胶粘剂。
10.如权利要求9所述的温差发电系统，其特征在于，所述间隙为5mm以上；
和/或，所述温差发电片的材质为Ca-Co-O基热电材料，其成分为Ca3Co4O9。
11.如权利要求10所述的温差发电系统，其特征在于，所述间隙为大于10mm。
12.一种液态堆，所述液态堆包括堆芯、液态物质和所述堆芯热管，所述堆芯热管的冷凝端设有如权利要求4-11任一项所述的温差发电系统；
其中，所述堆芯热管的内部的工作介质为钠、钾、铷和铯中的一种或多种。
13.如权利要求12所述的液态堆，其特征在于，所述液态堆为熔盐堆，所述液态物质为熔盐；
所述堆芯热管的结构为封闭的直管；
所述堆芯热管的内部的工作介质为钠；
所述堆芯热管的材质为哈氏合金；
所述堆芯热管的排布方式为正三角形排布。
14.一种如权利要求12或13所述的液态堆的运行方法，其特征在于，所述运行方法包括如下步骤：所述堆芯热管将所述液态物质的热量传递至所述热端座，所述冷端座中的冷端热管不断冷却所述冷端座，所述温差发电片利用其两端的温差产生电动势，将热能转换为电能。
15.如权利要求14所述的液态堆的运行方法，其特征在于，所述液态堆为熔盐堆，所述熔盐堆运行时堆芯熔盐温度为500-900℃；
所述温差发电片两端温差为300℃以上。
16.如权利要求15所述的液态堆的运行方法，其特征在于，所述温差发电片两端温差为600℃以上。
17.一种如权利要求4-11任一项所述的温差发电系统在热管液态堆中的应用。
18.如权利要求17所述的温差发电系统在热管液态堆中的应用，其特征在于，所述热管液态堆为热管熔盐堆。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109741848A (zh) * 2018-12-26 2019-05-10 西安交通大学 一种基于高温热管传热的静态传热发电一体化装置及方法
CN209216595U (zh) * 2018-09-06 2019-08-06 中国原子能科学研究院 基于铀氢锆燃料和静态热电转换的热管冷却式反应堆电源
CN209216591U (zh) * 2018-11-01 2019-08-06 中国原子能科学研究院 一种采用径向氢气流道的热管型双模式空间核反应堆堆芯
CN110783010A (zh) * 2019-11-01 2020-02-11 中国科学院上海应用物理研究所 温差发电单元、熔盐堆及其运行方法和应用
CN110945600A (zh) * 2018-04-13 2020-03-31 俄罗斯联邦国家科学中心-以A·I·利普斯基命名的物理和动力工程研究所股份公司 核反应堆堆芯

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5148931B2 (ja) * 2007-06-12 2013-02-20 東芝三菱電機産業システム株式会社 ヒートパイプ式冷却器
GB201312535D0 (en) * 2013-07-12 2013-08-28 Europ Thermodynamics Ltd Thermoelectric generator
TWI651875B (zh) * 2017-11-30 2019-02-21 恆怡能源科技股份有限公司 廢熱回收發電的熱電模組

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110945600A (zh) * 2018-04-13 2020-03-31 俄罗斯联邦国家科学中心-以A·I·利普斯基命名的物理和动力工程研究所股份公司 核反应堆堆芯
CN209216595U (zh) * 2018-09-06 2019-08-06 中国原子能科学研究院 基于铀氢锆燃料和静态热电转换的热管冷却式反应堆电源
CN209216591U (zh) * 2018-11-01 2019-08-06 中国原子能科学研究院 一种采用径向氢气流道的热管型双模式空间核反应堆堆芯
CN109741848A (zh) * 2018-12-26 2019-05-10 西安交通大学 一种基于高温热管传热的静态传热发电一体化装置及方法
CN110783010A (zh) * 2019-11-01 2020-02-11 中国科学院上海应用物理研究所 温差发电单元、熔盐堆及其运行方法和应用

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