熔盐堆超临界二氧化碳布雷顿循环系统与热力学分析
来源：核动力工程杂志2022年第2期北京时间：
作者：卢恒, 赵恒, 戴叶, 陈兴伟, 贾国斌, 邹杨
单位：中国科学院上海应用物理研究所，上海，201800；
摘要：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（SCO<sub>2</sub>）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SCO<sub>2</sub>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㶲效率更高；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/㶲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%，㶲效率降低2.70%；流动阻力每增加1 MPa，循环效率降低6.58%，㶲效率降低10.22%。最后根据分析结果和系统㶲流变化设计了5种物理参考方案。
关键词：熔盐堆（MSR）, 超临界二氧化碳（SCO<sub>2</sub>）, 布雷顿, 热力学分析
基金资助：中国科学院战略性先导科技专项项目（XDA02010000）；中国科学院前沿科学重点研究项目（QYZDY-SSW-JSC016）；中国科学院上海应用物理研究所育新计划项目（Y955051031）；国家重点研发计划（2020YFB1902000）
