專利名稱：一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非能動(dòng)閥門，特別涉及核電和機(jī)械領(lǐng)域的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥I 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自1951年12月美國實(shí)驗(yàn)增殖堆I號首次利用核能發(fā)電以來，世界核電至今已有50多年的發(fā)展歷史，從20世紀(jì)50年代以來，核電站發(fā)電量已占世界總發(fā)電量的16%。國際經(jīng)驗(yàn)證明，核電是一種經(jīng)濟(jì)、安全、可靠、清潔的新能源，然而隨著核事故的頻發(fā)，核電安全越來越引發(fā)人們注意。

核電站嚴(yán)重事故的發(fā)生的頻率極低，約為10-5/堆年，三代堆達(dá)到了 10-7/堆年。但一旦發(fā)生核電站嚴(yán)重事故，很可能會(huì)破壞核電站所有的安全屏障，向環(huán)境大規(guī)模釋放放射性物質(zhì)，產(chǎn)生嚴(yán)重放射性后果，對核電站和社會(huì)安全構(gòu)成極大的威脅。從后果上說，嚴(yán)重事故是核電站可能導(dǎo)致對公眾和環(huán)境最嚴(yán)重危害的隱患，所以對核電站嚴(yán)重事故措施的研究是十分必要和重要的。因此，為了限制事故的發(fā)展和減輕事故的后果，核電廠提出了縱深防御這個(gè)重要理念——提供多層次的設(shè)備和規(guī)程，用以防止事故，或在未能防止事故時(shí)保證適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。其中，電源作為電廠運(yùn)行的一種動(dòng)力源，無論是設(shè)置上還是運(yùn)行上，也都體現(xiàn)了縱深防御的理念；特別重要的用電設(shè)備或特殊要求的設(shè)備采用專用電源，多種手段綜合使用。核電工業(yè)中，閥門的使用量大、面廣，可以說幾乎核電站的每一個(gè)系統(tǒng)都離不了閥門。閥門用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)介質(zhì)的壓力和流量，還有隔流、分流和改變流向的功能，直接關(guān)系到核電站的正常和安全運(yùn)行。對各個(gè)系統(tǒng)和整個(gè)核電站安全運(yùn)行具有極為重要的作用，不允許出現(xiàn)任何差錯(cuò)。目前核電站用的閥門大多通過電力驅(qū)動(dòng)，此種設(shè)計(jì)方式耗費(fèi)大量的電能，這種方式不利于環(huán)保和能源保護(hù)，同時(shí)這種方式需要人工驅(qū)動(dòng)，安全系數(shù)低。溫差發(fā)電技術(shù)的研究最早開始于20世紀(jì)40年代。借于其顯著的優(yōu)點(diǎn)，溫差發(fā)電在航空、軍事等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，美國、前蘇聯(lián)先后研發(fā)了數(shù)千個(gè)放射性同位素或核反應(yīng)堆溫差發(fā)電器用作空間、海洋系統(tǒng)的電源。隨著化石能源的日趨枯竭，美國、日本、歐盟等發(fā)達(dá)國家更加重視溫差發(fā)電技術(shù)在民用領(lǐng)域的研究，并取得了一定的進(jìn)展。如中國專利申請CN200810153632.6、CN200910250956.6中所公開的溫差發(fā)電機(jī)，然而這種發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作困難，制作流程復(fù)雜。不過，目前尚未披露利用溫差發(fā)電驅(qū)動(dòng)的核電站電動(dòng)閥門系統(tǒng)。核電過程中產(chǎn)生大量的余熱，這些余熱需要大量的冷卻系統(tǒng)，大量的冷卻系統(tǒng)需要耗費(fèi)更多的能源；與此同時(shí)這些熱能是低品位的熱能，利用率低。雖然目前存在利用核電的余熱產(chǎn)生電能的系統(tǒng)，如中國專利申請CN200510011353.2所公開溫差發(fā)電系統(tǒng)就是根據(jù)塞貝克效應(yīng)制作的溫差發(fā)電器，然而這些系統(tǒng)只能將低品位的熱能轉(zhuǎn)換成低品質(zhì)的電能，只能供給一些簡單的儀器使用。
非能動(dòng)閥門是基于不可逆動(dòng)作或變化、十分可靠的部件，其安全系數(shù)高。如中國專利申請CN201210303469.3、CN201110420181.X中公開的非能動(dòng)閥門，然而這些閥門并非通過核反應(yīng)堆的預(yù)熱驅(qū)動(dòng)，并且這些閥門結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不便，靈敏性低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn):為了提高嚴(yán)重事故時(shí)閥門操作的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、靈敏性，保障反應(yīng)堆的安全性，根據(jù)溫差發(fā)電原理，對低品位熱源合理利用，在反應(yīng)堆壓力容器外壁設(shè)置半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊，將溫差產(chǎn)生的電壓穩(wěn)定后輸出到電動(dòng)自控閥門，當(dāng)電壓低于或等于設(shè)定的電壓值時(shí)，電動(dòng)自控閥門未被觸發(fā)而開啟，當(dāng)電壓高于設(shè)定的電壓值時(shí)，電動(dòng)自控閥門被觸發(fā)而關(guān)閉，進(jìn)而能夠預(yù)防嚴(yán)重事故的發(fā)生，從而完成本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供以下方面:(I) 一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括半導(dǎo)體溫差電池以及動(dòng)力電源傳輸執(zhí)行系統(tǒng)，其中，所述的半導(dǎo)體溫差電池包括反應(yīng)堆壓力容器(I)、半導(dǎo)體發(fā)電模塊(2)、熱傳導(dǎo)器件(3)和低溫裝置(6)，其中，所述的半導(dǎo)體發(fā)電模塊(2)包括:熱端鋼板(13a)，其抵接于反應(yīng)堆壓力容器(I)的外壁上，其遠(yuǎn)離反應(yīng)堆壓力容器
(I)的一面設(shè)置絕緣導(dǎo)熱層硅脂(11a)，冷端鋼板(13b)，其通過熱傳導(dǎo)器件(3)與低溫裝置(6)相連，其遠(yuǎn)離熱傳導(dǎo)器件
(3)的一面上設(shè)置絕緣導(dǎo)熱層硅脂(11b)，絕緣導(dǎo)熱層硅脂(11c)，位于熱端鋼板(13a)和冷端鋼板(13b)之間，其中，在冷端鋼板(13b)絕緣導(dǎo)熱層硅脂(Ilb)和絕緣導(dǎo)熱層硅脂(Ilc)之間以及在熱端鋼板(13a)絕緣導(dǎo)熱層硅脂(Ila)和絕緣導(dǎo)熱層硅脂(lie)之間分別設(shè)N_P半導(dǎo)體對，所述的N-P半導(dǎo)體對由N型半導(dǎo)體(9a)和P型半導(dǎo)體(9b)通過導(dǎo)電體(8)串聯(lián)而成，所述導(dǎo)電體(8)未與N型半導(dǎo)體(9a)和P型半導(dǎo)體(9b)相接的一端與絕緣導(dǎo)熱層硅脂(11a)、絕緣導(dǎo)熱層硅脂(Ilb)或絕緣導(dǎo)熱層硅脂(I Ic)抵接；所述的動(dòng)力電源傳輸執(zhí)行系統(tǒng)包括:穩(wěn)壓器(4)，進(jìn)一步穩(wěn)定半導(dǎo)體溫差電池輸出的直流電壓，提供穩(wěn)定動(dòng)力電壓，和電動(dòng)自控閥門(5)，根據(jù)穩(wěn)壓器(4)輸出的電壓大小進(jìn)行控制，當(dāng)穩(wěn)壓器(4)輸出的電壓低于或等于設(shè)定的電壓值時(shí)，電動(dòng)自控閥門(5)未被觸發(fā)，呈開啟狀態(tài)，當(dāng)穩(wěn)壓器
(4)輸出的電壓高于設(shè)定的電壓值時(shí)，電動(dòng)自控閥門(5)被觸發(fā)而關(guān)閉。(2)如上述方面(I)所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:半導(dǎo)體溫差電池中的反應(yīng)堆壓力容器(I)、半導(dǎo)體發(fā)電模塊(2)、熱傳導(dǎo)器件(3)和低溫裝置
(6)設(shè)置于安全殼內(nèi)，電動(dòng)自控閥門(5)安裝于安全殼外部的設(shè)備(7)上。(3)如上述方面(I)所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:在熱端鋼板(13a)和冷端鋼板(13b)之間設(shè)置緊固連接桿，并通過緊固件(10)緊固。(4)如上述方面(I)所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:所述的N型半導(dǎo)體(9a)由Bi2Te3中摻雜N型雜質(zhì)形成,所述的P型半導(dǎo)體(9b)由Bi2Te3中摻雜P型雜質(zhì)形成。(5)如上述方面(4)所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)置550對N-P半導(dǎo)體對。(6)如上述方面(I)所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:導(dǎo)電體為導(dǎo)電體銅。(7)如上述方面(I)所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:熱傳導(dǎo)器件(3)為熱管或超導(dǎo)體。(8)如上述方面(I)所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:電動(dòng)自控閥門的觸發(fā)電壓設(shè)定值為220V。(9)如上述方面(I)所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:熱端鋼板(13a)與反應(yīng)堆壓力容器(I)的外壁焊接。(10)如上述方面(I)所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:低溫裝置(6 )為通風(fēng)系統(tǒng)，通過自然對流冷卻熱傳導(dǎo)器件(3 )。根據(jù)本發(fā)明提供的利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、簡單，實(shí)施方便，控制簡單，可靠性高，安全高效，而且充分利用核電反應(yīng)堆自身的低品位余熱，具有清潔，無噪音污染，無有害物質(zhì)排放，高效，壽命長，堅(jiān)固耐用，可靠性高，簡單穩(wěn)定等一系列優(yōu)點(diǎn)。具體而言，根據(jù)本發(fā)明提供的利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):(I)反應(yīng)堆壓力容器、半導(dǎo)體發(fā)電模塊、熱傳導(dǎo)器件和低溫裝置一起構(gòu)成半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊，有效利用核電反應(yīng)堆自身的低品位余熱，反應(yīng)堆壓力容器壁與半導(dǎo)體發(fā)電模塊的熱端鋼板緊密連接，從而將熱量迅速高效地傳導(dǎo)至半導(dǎo)體發(fā)電模塊的熱端鋼板上；熱傳導(dǎo)器件在安全殼內(nèi)通過安全殼內(nèi)部的低溫裝置如通風(fēng)系統(tǒng)自然對流冷卻，將半導(dǎo)體發(fā)電模塊的冷端鋼板溫度降低在安全殼內(nèi)部溫度以下或與之相同；(2)當(dāng)反應(yīng)堆過熱時(shí)，半導(dǎo)體發(fā)電模塊產(chǎn)生的電壓迅速升高，超過預(yù)定值時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)閥門關(guān)閉，這種設(shè)計(jì)保證了系統(tǒng)的高靈敏性和安全性；(3)半導(dǎo)體發(fā)電模塊采用2級設(shè)計(jì)，N-P半導(dǎo)體對排列緊密，效率提高，而且，在半導(dǎo)體發(fā)電模塊中采用絕緣的導(dǎo)熱硅脂層，其力學(xué)性能優(yōu)異，有助于提高半導(dǎo)體發(fā)電模塊的使用壽命，并在N-P半導(dǎo)體對對兩端設(shè)置導(dǎo)電體銅，確保N-P半導(dǎo)體對穩(wěn)固連接，而且有助于熱量從熱端鋼板迅速擴(kuò)散至半導(dǎo)體端部；(4)設(shè)置穩(wěn)壓器，有助于穩(wěn)定半導(dǎo)體發(fā)電模塊輸出的電壓，從而為閥門提供穩(wěn)定的動(dòng)力電壓，從而提高穩(wěn)定性。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)的溫差發(fā)電原理圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)中半導(dǎo)體發(fā)電模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)號說明:1-反應(yīng)堆壓力容器Ia-安全殼2-半導(dǎo)體發(fā)電模塊3-熱傳導(dǎo)器件4-穩(wěn)壓器5-電動(dòng)自控閥門6-低溫裝置7-外部設(shè)備8-導(dǎo)電體9a-N型半導(dǎo)體9b-P型半導(dǎo)體10-緊固件I Ia-熱端鋼板絕緣導(dǎo)熱層硅脂I Ib-冷端鋼板絕緣導(dǎo)熱層硅脂Ilc-中間絕緣導(dǎo)熱層硅脂12-緊固連接桿13a-熱端鋼板13b_冷端鋼板
具體實(shí)施例方式下面通過對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，如圖1中所示，提供一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:半導(dǎo)體溫差電池以及與半導(dǎo)體溫差電池相臨接的動(dòng)力電源傳輸執(zhí)行系統(tǒng)。其中，半導(dǎo)體溫差電池包括:反應(yīng)堆壓力容器1，其外壁設(shè)置半導(dǎo)體發(fā)電模塊2，半導(dǎo)體發(fā)電模塊2,其抵接于反應(yīng)堆壓力容器I的外壁上，熱傳導(dǎo)器件3，其抵接于半導(dǎo)體發(fā)電模塊2遠(yuǎn)離反應(yīng)堆壓力容器I的冷端鋼板上，低溫裝置，其與熱傳導(dǎo)器件3相連，用于對熱傳導(dǎo)器件3降溫，從而為半導(dǎo)體發(fā)電模塊2的冷端鋼板13b降溫。所述反應(yīng)堆壓力容器壁I和熱傳導(dǎo)器件3承擔(dān)著熱源與冷源的吸放熱任務(wù)。反應(yīng)堆壓力容器壁I與半導(dǎo)體發(fā)電模塊2的熱端鋼板可固定如焊接或綁定在一起，緊密連接，從而將熱量迅速高效地傳導(dǎo)至半導(dǎo)體發(fā)電模塊的熱端鋼板上；熱傳導(dǎo)器件3在安全殼內(nèi)通過安全殼內(nèi)部的低溫裝置如通風(fēng)系統(tǒng)的自然對流冷卻，將半導(dǎo)體發(fā)電模塊2冷端的鋼板溫度降低在安全殼內(nèi)部溫度以下或保持在安全殼內(nèi)部溫度。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述熱傳導(dǎo)器件3由熱傳導(dǎo)系數(shù)高的熱管或超導(dǎo)材料制造。圖2所示為半導(dǎo)體溫差發(fā)電基本原理示意圖。由圖可知，其是由兩種不同半導(dǎo)體A、B相連接，并由線路構(gòu)成閉合回路；當(dāng)兩個(gè)接頭的溫度Tl、T2存在差異時(shí)，而引起兩種物質(zhì)間的電壓差的熱電現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱之為塞貝克效應(yīng)。這一效應(yīng)成為了溫差發(fā)電的技術(shù)基礎(chǔ)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖3所示所述的半導(dǎo)體發(fā)電模塊2包括:熱端鋼板13a，其抵接于反應(yīng)堆壓力容器I的外壁上，其遠(yuǎn)離反應(yīng)堆壓力容器I的一面設(shè)置絕緣導(dǎo)熱層硅脂11a，冷端鋼板13b，其通過熱傳導(dǎo)器件3與低溫裝置6相連，其遠(yuǎn)離熱傳導(dǎo)器件3的一面上設(shè)置絕緣導(dǎo)熱層硅脂11b，絕緣導(dǎo)熱層硅脂11c，位于熱端鋼板13a和冷端鋼板13b之間，其中，在冷端鋼板13b絕緣導(dǎo)熱層硅脂Ilb和絕緣導(dǎo)熱層硅脂Ilc之間以及在熱端鋼板13a絕緣導(dǎo)熱層硅脂Ila和絕緣導(dǎo)熱層硅脂Ilc之間分別設(shè)N-P半導(dǎo)體對，所述的N-P半導(dǎo)體對由N型半導(dǎo)體9a和P型半導(dǎo)體9b通過導(dǎo)電體8串聯(lián)而成，所述導(dǎo)電體8未與N型半導(dǎo)體9a和P型半導(dǎo)體9b相接的一端與絕緣導(dǎo)熱層硅脂I la、絕緣導(dǎo)熱層硅脂Ilb或絕緣導(dǎo)熱層硅脂Ilc抵接。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，熱端鋼板13a和冷端鋼板13b之間設(shè)置緊固連接桿12，并通過緊固件10緊固。其中鋼板13b和13a置于兩端最外層，分別與吸熱裝置、低溫裝置連接；絕緣導(dǎo)熱層硅脂IlaUlb和Ilc設(shè)置于冷端鋼板和熱端鋼板和導(dǎo)電體銅之間，除絕緣導(dǎo)熱外，還可緩解機(jī)械應(yīng)力；導(dǎo)電體銅介于絕緣導(dǎo)熱層硅脂和N-P半導(dǎo)體對之間，把P型N型半導(dǎo)體串聯(lián)起來，并由導(dǎo)線連接至穩(wěn)壓器；緊固連接桿12通過緊固件10如緊固螺栓將絕緣導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)電體銅、N-P半導(dǎo)體對固定在冷端鋼板13b和熱端鋼板13a之間，起到緊固保護(hù)作用。本發(fā)明人提出二級半導(dǎo)體發(fā)電模塊并優(yōu)化了半導(dǎo)體發(fā)電模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而制作出如圖3中所示的半導(dǎo)體發(fā)電模塊，其中，圖3中所示的半導(dǎo)體發(fā)電模塊中的上下兩級模塊為互相串聯(lián)。所述半導(dǎo)體發(fā)電模塊2結(jié)構(gòu)分為兩級，排列緊密，有效利用了空間；且提升效率。其中，所述的半導(dǎo)體發(fā)電模塊也可以為三級半導(dǎo)體發(fā)電模塊或多級半導(dǎo)體發(fā)電模塊，半導(dǎo)體發(fā)電模塊的級數(shù)根據(jù)具體發(fā)電量，所用半導(dǎo)體的塞貝克系數(shù)，反應(yīng)堆產(chǎn)生的余熱等因素決定。在本發(fā)明中優(yōu)選二級半導(dǎo)體發(fā)電模塊，二級半導(dǎo)體發(fā)電模塊可以有效的利用空間，提升效率。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，作為半導(dǎo)體，使用Bi2Te3半導(dǎo)體。作為N型半導(dǎo)體，使用Bi2Te3中摻雜N型雜質(zhì)形成的半導(dǎo)體。對于N型雜質(zhì)，沒有特別要求，可以使用常見的N型雜質(zhì)。作為P型半導(dǎo)體，使用Bi2Te3中摻雜P型雜質(zhì)形成的半導(dǎo)體。對于P型雜質(zhì)，沒有特別要求，可以使用常見的P型雜質(zhì)。在本發(fā)明中，低溫裝置可以使得反應(yīng)堆壓力容器和熱傳導(dǎo)器件之間產(chǎn)生溫差，低溫裝置可以迅速將熱傳導(dǎo)器件表面的溫度降低，從而使得反應(yīng)堆壓力容器和熱傳導(dǎo)器件之間產(chǎn)生溫差，為半導(dǎo)體發(fā)電模塊提供溫差。在這里，低溫裝置可以使用通風(fēng)冷卻裝置，如在安全殼內(nèi)部的通風(fēng)系統(tǒng)，通過其自然對流即可冷卻熱傳導(dǎo)器件，從而冷卻半導(dǎo)體發(fā)電模塊的冷端鋼板。。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，如圖1中所示，所述的動(dòng)力電源傳輸執(zhí)行系統(tǒng)包括:穩(wěn)壓器4，進(jìn)一步穩(wěn)定半導(dǎo)體溫差電池輸出的直流電壓，提供穩(wěn)定動(dòng)力電壓，和電動(dòng)自控閥門5，根據(jù)穩(wěn)壓器4輸出的電壓大小進(jìn)行控制，當(dāng)穩(wěn)壓器4輸出的電壓低于或等于設(shè)定的電壓值時(shí)，電動(dòng)自控閥門5未被觸發(fā)，呈開啟狀態(tài)，當(dāng)穩(wěn)壓器4輸出的電壓高于設(shè)定的電壓值時(shí)，電動(dòng)自控閥門5被觸發(fā)而關(guān)閉，外設(shè)關(guān)閉，從而迅速反應(yīng)堆與外設(shè)之間的聯(lián)系通道。其中所述的穩(wěn)壓器為常規(guī)的穩(wěn)壓器，所述的電動(dòng)自控閥門為常規(guī)的電動(dòng)自控閥門，對此并沒有特別限制。在一個(gè)具體實(shí)例中，安全殼內(nèi)部環(huán)境溫度為70°C以內(nèi)，而反應(yīng)堆壓力容器壁應(yīng)保障低于900°C，通過高效傳熱，冷端鋼板和熱端鋼板溫差達(dá)830°C;電動(dòng)自控閥門5的觸發(fā)電壓為220V ;Bi2Te3基質(zhì)的半導(dǎo)體材料，其塞貝克系數(shù)α =530 μ v/k ;經(jīng)計(jì)算，溫差電池中共需要530對N-P半導(dǎo)體對構(gòu)成的電池，再考慮到補(bǔ)償，在實(shí)際中應(yīng)用550對。使用中，當(dāng)反應(yīng)堆壓力容器出現(xiàn)事故時(shí)，其內(nèi)部的溫度迅速增加，反應(yīng)堆壓力容器壁溫度高于900°C時(shí)，通過高效導(dǎo)熱，冷端鋼板和熱端鋼板之間的溫差迅速超過830°C，半導(dǎo)體發(fā)電模塊產(chǎn)生的即時(shí)電壓大于220V,電動(dòng)自控閥門5立即關(guān)閉，反應(yīng)堆壓力容器與外部設(shè)備即刻斷開，從而確保安全。根據(jù)本發(fā)明提供的利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，構(gòu)造簡單，利用塞貝克效應(yīng)生動(dòng)力電源，為核安全增添了一道有力屏障。通過該系統(tǒng)可以將低品位熱能轉(zhuǎn)換成電能供電動(dòng)自控閥門使用，充分利用低品位熱能，節(jié)約常規(guī)燃料，保護(hù)環(huán)境，無需化學(xué)反應(yīng)即可勻質(zhì)，具有非能動(dòng)方式運(yùn)轉(zhuǎn)、實(shí)施方便、安全高效、無噪音、無污染、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，低成本，可靠性強(qiáng)，易于推廣，市場前景好。此外，本發(fā)明提供的系統(tǒng)還起到為反應(yīng)堆壓力容器冷卻的作用。以上結(jié)合具體實(shí)施方式
和范例性實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，不過這些說明并不能理解為對本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明技術(shù)方案及其實(shí)施方式進(jìn)行多種等價(jià)替換、修飾或改進(jìn)，這些均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括半導(dǎo)體溫差電池以及動(dòng)力電源傳輸執(zhí)行系統(tǒng)， 其中，所述的半導(dǎo)體溫差電池包括反應(yīng)堆壓力容器(I)、半導(dǎo)體發(fā)電模塊(2)、熱傳導(dǎo)器件(3)和低溫裝置(6)， 其中，所述的半導(dǎo)體發(fā)電模塊(2)包括: 熱端鋼板(13a)，其抵接于反應(yīng)堆壓力容器(I)的外壁上，其遠(yuǎn)離反應(yīng)堆壓力容器(I)的一面設(shè)置絕緣導(dǎo)熱層硅脂(11a)， 冷端鋼板(13b)，其通過熱傳導(dǎo)器件(3)與低溫裝置(6)相連，其遠(yuǎn)離熱傳導(dǎo)器件(3)的一面上設(shè)置絕緣導(dǎo)熱層硅脂(11b)， 絕緣導(dǎo)熱層硅脂(11c)，位于熱端鋼板(13a)和冷端鋼板(13b)之間， 其中，在冷端鋼板(13b)絕緣導(dǎo)熱層硅脂(Ilb)和絕緣導(dǎo)熱層硅脂(Ilc)之間以及在熱端鋼板(13a)絕緣導(dǎo)熱層硅脂(Ila)和絕緣導(dǎo)熱層硅脂(Ilc)之間分別設(shè)N-P半導(dǎo)體對，所述的N-P半導(dǎo)體對由N型半導(dǎo)體(9a)和P型半導(dǎo)體(9b)通過導(dǎo)電體(8)串聯(lián)而成，所述導(dǎo)電體(8)未與N型半導(dǎo)體(9a)和P型半導(dǎo)體(9b)相接的一端與絕緣導(dǎo)熱層硅脂(I la)、絕緣導(dǎo)熱層硅脂(Ilb)或絕緣導(dǎo)熱層硅脂(I Ic)抵接； 所述的動(dòng)力電源傳輸執(zhí)行系統(tǒng)包括: 穩(wěn)壓器(4)，進(jìn)一步穩(wěn)定半導(dǎo)體溫差電池輸出的直流電壓，提供穩(wěn)定動(dòng)力電壓，和 電動(dòng)自控閥門(5)，根據(jù)穩(wěn)壓器(4)輸出的電壓大小進(jìn)行控制，當(dāng)穩(wěn)壓器(4)輸出的電壓低于或等于設(shè)定的電壓值時(shí)，電動(dòng)自控閥門(5)未被觸發(fā)，呈開啟狀態(tài)，當(dāng)穩(wěn)壓器(4)輸出的電壓高于設(shè)定的電壓值時(shí)，電`動(dòng)自控閥門(5)被觸發(fā)而關(guān)閉。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:半導(dǎo)體溫差電池中的反應(yīng)堆壓力容器(I)、半導(dǎo)體發(fā)電模塊(2)、熱傳導(dǎo)器件(3)和低溫裝置(6)設(shè)置于安全殼(Ia)內(nèi)，電動(dòng)自控閥門(5)安裝于安全殼外部的設(shè)備(7)上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:在熱端鋼板(13a)和冷端鋼板(13b)之間設(shè)置緊固連接桿(12)，并通過緊固件緊固。
4.如權(quán)利要求1所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:所述的N型半導(dǎo)體(9a)由Bi2Te3中摻雜N型雜質(zhì)形成，所述的P型半導(dǎo)體(9b)由Bi2Te3中摻雜P型雜質(zhì)形成。
5.如權(quán)利要求4所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)置550對N-P半導(dǎo)體對。
6.如權(quán)利要求1所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:導(dǎo)電體為導(dǎo)電體銅。
7.如權(quán)利要求1所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:熱傳導(dǎo)器件(3)為熱管或超導(dǎo)體。
8.如權(quán)利要求1所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:電動(dòng)自控閥門的觸發(fā)電壓設(shè)定值為220V。
9.如權(quán)利要求1所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:熱端鋼板(13a)與反應(yīng)堆壓力容器(I)的外壁焊接。
10.如權(quán)利要求1所述的一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，其特征在于:低溫裝置(6)為通風(fēng)系統(tǒng)，通過自然 對流冷卻熱傳導(dǎo)器件(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種利用溫差驅(qū)動(dòng)的非能動(dòng)閥門系統(tǒng)，在反應(yīng)堆壓力容器外壁設(shè)置半導(dǎo)體發(fā)電模塊，將溫差產(chǎn)生的電壓穩(wěn)定后輸出到電動(dòng)自控閥門，當(dāng)電壓低于或等于設(shè)定的電壓值時(shí)，電動(dòng)自控閥門未被觸發(fā)而開啟，當(dāng)電壓高于設(shè)定的電壓值時(shí)，電動(dòng)自控閥門被觸發(fā)而關(guān)閉，進(jìn)而能夠預(yù)防嚴(yán)重事故的發(fā)生。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單，通過溫差發(fā)電技術(shù)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)自控閥門，提高了核電的安全系數(shù)；通過該系統(tǒng)可以將低品位熱能轉(zhuǎn)換成電能供電動(dòng)自控閥門使用、節(jié)約能源；與此同時(shí)，該系統(tǒng)可以起到為反應(yīng)堆壓力容器冷卻的作用。
文檔編號F16K31/66GK103174872SQ20131009024
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者周濤, 蘇子威, 鄒文重, 李精精, 李云博 申請人:華北電力大學(xué)