熔盐堆超临界二氧化碳布雷顿循环系统与热力学分析

作者：卢恒; 赵恒; 戴叶^*; 陈兴伟; 贾国斌; 邹杨

来源：核动力工程, 2022, 43(02): 32-39.

DOI：10.13832/j.jnpe.2022.02.0032

• 熔盐堆(MSR)
• 超临界二氧化碳(SCO2)
• 布雷顿
• 热力学分析

熔盐堆(MSR)能实现在线填料和后处理，出口温度较高，应配备一种与之出口温度相匹配的创新型循环方式，且可达到较高的循环效率。本文基于中国科学院上海应用物理研究所设计的小型模块化熔盐堆(smTMSR-400)设计超临界二氧化碳(SCO2)布雷顿循环系统，使用控制变量法分析了分流比、压缩机/透平效率、主压缩机出口温度、低温换热器换热温差/阻力对SCO2布雷顿循环系统的影响。分析结果表明：(1)存在最佳分流比使低温换热器两侧温差相等；(2)相较于压缩机效率，等幅度的透平效率提升可使系统循环效率和?效率更高；(3)主压缩机出口压力增大为系统带来正面影响，但循环效率/?效率与其斜率都逐渐降低；(4)换热器换热温差和流动阻力都为系统循环带来了可量化的负担:换热温差每增加10 K，循环效率降低1.85%，?效率降低2.70%；流动阻力每增加1 MPa，循环效率降低6.58%，?效率降低10.22%。最后根据分析结果和系统?流变化设计了5种物理参考方案。

• 单位
  中国科学院上海应用物理研究所