核电站能量补充利用装置的制作方法

1.本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种核电站能源补充利用装置。


背景技术：

2.目前核电站反应堆发电的基本原理是通过裂变材料裂变释放的热量加热水等冷却剂，然后利用冷却剂推动汽轮机发电。这个过程只是利用核能转换成热能，然后再转换成电能，其余的射线和粒子就被屏蔽层吸收掉了，因此在核电站有相当一部分能量无法得到有效利用，从而造成能源的浪费。


技术实现要素：

3.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
4.相关技术中，核电站的能源利用率有限，本发明的目的是针对核电站产生的射线，用一种方法把这些能量收集起来，再利用其发电。
5.本发明技术人员发现磷光材料是能够产生冷发光现象的物质，叫做磷光体。磷光体一般是各种过渡金属化合物或者稀土金属化合物。磷光体是在电磁辐射和离子射线激发下能发出磷光的材料，按形态有单晶体、薄膜、微晶粉末和微晶玻璃等。常见的有硫化物、氧化物、
ⅱ‑ⅳ
和
ⅳ‑ⅴ
族化合物、稀土发光材料等。典型材料有硫化锌zns：cu，zns：mncu，zns：cu、eu、br等；碱土硫化物cas：eu，cas：ce，氧化物mgai11o9：ce、tb等。荧光是由激发单重态最低振动能层至基态各振动能层间跃迁产生的，而磷光是由激发三重态的最低振动能层至基态各振动能层间跃迁产生的。α、β射线轰击磷光体，会使磷光体发生能力跃迁而发光，这就是磷光，可以利用磷光照射到太阳能板发电。
6.本发明技术人员利用一般太阳能板的发电原理，一般太阳能板主要结构是利用单晶硅或者多晶硅制成的pn结，pn结的原理，把一块半导体的两边掺入不同的元素，使一边形成p型一边形成n型，p型区和n型区的载流子性质和浓度都不同，p型区的空穴浓度大而n型区的电子浓度大，于是就在交界面处形成电势差，形成电流。当光照射到半导体上的时候，就会激发出自由电子，并形成空穴，这就是光电效应。γ射线和磷光也是光的一种，只是波长不同，利用这个特点就可以将核电站的这部分能量进行收集利用。
7.现有的核电站的转换效率在30％～50％之间，其释放的α、β、γ等射线中还蕴含的很大一部分能量，因此，本发明技术人员拟将这部分射线中的能量予以收集利用，从而提高核电站的转化率，进而提升核电站得利润。
8.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种核电站能量补充利用装置，包括：
9.反应堆压力容器，
10.磷光体板，所述磷光体板围绕所述反应堆压力容器的外侧，并与所述反应堆压力容器间隔设置，所述磷光体板用于将所述反应堆压力容器辐射的α射线、β射线转换成光能；
11.太阳能电池组件，所述太阳能电池组件围绕所述磷光体板的外侧，并与所述磷光
体板间隔设置，所述太阳能电池组件用于利用所述反应堆压力容器辐射的γ射线和将所述磷光体板转化的光能发电；以及
12.屏蔽层，所述屏蔽层围绕所述太阳能电池组件的外侧，并与所述太阳能电池组件间隔设置。
13.本发明实施例的核电站能量补充利用装置具有以下技术效果：通过在反应堆压力容器外侧设置磷光体板和太阳能电池组件，使得反应堆压力容器辐射的α射线、β射线、γ射线得以同时利用，不仅使得太阳能电池组件获得了较高的发电效率，还合理的利用了反应堆压力容器原本的损失能量。
14.可选的，所述磷光体板包括铅板和贴附于所述铅板上的磷光材料层。
15.可选的，所述磷光材料层采用硫化锌，所述磷光材料层的厚度为0.2mm-0.4mm。
16.可选的，所述铅板的厚度为0.4cm-0.8cm。
17.可选的，所述磷光体板距离所述反应堆压力容器的距离范围为1m-2m。
18.可选的，所述太阳能电池组件距离所述磷光体板的距离范围为0.5m-1m；
19.所述太阳能电池组件包括多块可插拔的太阳能电池板。
20.可选的，所述屏蔽层距离所述太阳能电池组件的距离小于2m。
21.可选的，所述反应堆压力容器和所述太阳能电池组件之间设置有衰减板，所述衰减板用于削弱所述反应堆压力容器辐射的γ射线的能量。
22.可选的，所述屏蔽层为铅板或者是水泥墙。
23.可选的，所述磷光体板、太阳能电池组件以及屏蔽层的形状均为圆环形。
24.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
25.图1是本发明一实施例的核电站能量补充利用装置的剖面示意图；
26.图2是本发明另一实施例的核电站能量补充利用装置的剖面示意图。
27.附图标记：
28.10-反应堆压力容器；
29.20-磷光体板；21-铅板；22-磷光材料层；
30.30-太阳能电池组件；
31.40-屏蔽层；
32.50-衰减板。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
34.核电站除了本身裂变产生的热能，可以用来发电外，还产生α、β、γ三种射线，需要找到一种方法，把三种射线收集利用起来，本实施方式中，利用太阳能板来利用这三种射线，γ射线就是电磁波，可以直接利用，α和β射线可以用磷光体转换成磷光(一种光能)，然后再利用太阳能电池板进行转换。
35.本实施方式中的太阳能板主要结构是利用单晶硅或者多晶硅制成的pn结，根据pn结的原理，把一块半导体的两边掺入不同的元素，使一边形成p型一边形成n型，p型区和n型区的载流子性质和浓度都不同，p型区的空穴浓度大，而n型区的电子浓度大，于是就在交界面处形成电势差，形成电流。太阳能板就利用这个原理，当光照射到半导体上的时候，就会激发出自由电子，并形成空穴，这就是光电效应。γ射线和磷光也是光的一种，只是波长不同，利用这个特点就可以用太阳能电池板发电。
36.参阅图1，本实施方式提供一种核电站能量补充利用装置，包括：反应堆压力容器10，磷光体板20，太阳能电池组件30以及屏蔽层40。
37.其中，反应堆压力容器10是核反应堆的一部分，反应堆压力容器10本身可用于核发电。但是反应堆压力容器10中的能量不能全部转化为电能，会存在一定的损失，其中就包括反应堆压力容器10外侧辐射的α射线、β射线以及γ射线。本实施方式的目的就是将这部分损失进行补充利用。
38.由此，首先在反应堆压力容器10外侧设置磷光体板20，磷光体板20围绕反应堆压力容器10的外侧，并与反应堆压力容器10间隔设置，磷光体板20用于将反应堆压力容器10辐射的α射线、β射线转换成光能；由于太阳能电池组件30无法直接利用α射线、β射线，因此，设置磷光体板20能先将反应堆压力容器10辐射的α射线、β射线转换成光能，然后太阳能电池组件30便可以利用该光能发电。
39.太阳能电池组件30围绕磷光体板20的外侧，并与磷光体板20间隔设置，太阳能电池组件30用于利用反应堆压力容器10辐射的γ射线和将磷光体板20转化的光能发电；也就是说，太阳能电池组件30不仅可以利用反应堆压力容器10辐射的γ射线发电，还可以同时利用磷光体板20转化的光能发电，从而使得太阳能电池组件30将反应堆压力容器10辐射的α射线、β射线以及γ射线都利用到，从而一方面提高了发电效率，另一方面提高了反应堆压力容器10的能量利用率。
40.屏蔽层40围绕太阳能电池组件30的外侧，并与太阳能电池组件30间隔设置。屏蔽层40用于屏蔽没有被利用到的α射线、β射线以及γ射线，避免对人体的伤害，起到防护的作用。
41.在一些实施例中，磷光体板20包括铅板21和贴附于铅板21上的磷光材料层22。
42.其中，铅板21能够起到对γ射线的衰减作用，磷光材料层22用于对α射线和β射线的转化。其中，磷光材料层22可以设置在靠近反应堆压力容器10的一侧，也可以设置在靠近太阳能电池组件30的一侧。
43.在一些实施例中，磷光材料层22采用硫化锌，磷光材料层22的厚度为0.2mm-0.4mm。
44.磷光材料是能够产生冷发光现象的物质，叫做磷光体。磷光体一般是各种过渡金属化合物或者稀土金属化合物。磷光体是在电磁辐射和离子射线激发下能发出磷光的材料，按形态有单晶体、薄膜、微晶粉末和微晶玻璃等。常见的有硫化物、氧化物、
ⅱ‑ⅳ
和
ⅳ‑ⅴ
族化合物、稀土发光材料等。
45.在一些实施例中，铅板21的厚度为0.4cm-0.8cm，例如，铅板21的厚度可以为0.5cm、0.6cm、0.7cm等。
46.在一些实施例中，磷光体板20距离反应堆压力容器10的距离范围为1m-2m。在该距
离范围内，磷光体板20能对α射线和β射线的转化率高，能够提高能源的利用率。磷光体板20距离反应堆压力容器10的距离可以是1.2m、1.4m、1.5m、1.6m、1.7m、1.8m等。
47.在一些实施例中，太阳能电池组件30距离磷光体板20的距离范围为0.5m-1m；太阳能电池组件30包括多块可插拔的太阳能电池板，将太阳能电池板设置为可插拔式，能够起到方便维修的作用，多个太阳能电池板并联设置，当其中一个太阳能电池板损坏，不影响其他太阳能电池板的正常使用，而且更换特别方便，有利于核电站能量补充利用装置的维护。
48.在一些实施例中，屏蔽层40距离太阳能电池组件30的距离小于2m，例如，屏蔽层40距离太阳能电池组件30的距离可以是0.5m、0.7m、0.9m、1.1m、1.3m、1.5m等。
49.在一些实施例中，屏蔽层40为铅板或者是水泥墙。铅板和水泥墙均具有较强的屏蔽防护效果，有利于保证安全，屏蔽层40可以和磷光体板20中的铅板21共同起到防护作用，其中磷光体板20中的铅板21主要起到削弱γ射线的作用，但不能完全屏蔽。
50.在一些实施例中，磷光体板20、太阳能电池组件30以及屏蔽层40的形状均为圆环形。图1和图2，仅是装置的剖视图，主要起到示意作用，核电站能量补充利用装置的实际构造可以根据本实施方式的构思进行设计。
51.在一些实施例中，参阅图2，反应堆压力容器10和太阳能电池组件30之间设置有衰减板50，衰减板50用于削弱反应堆压力容器10辐射的γ射线的能量。衰减板50和铅板21的作用相似，都能够削弱反应堆压力容器10辐射的γ射线的能量。本领域技术人员可以根据需求选择是否需要增加设置衰减板50。通过设置衰减板50，以防因γ射线能量大，而造成的太阳能电池组件30的损坏。
52.在一些实施例中，核电站能量补充利用装置还包括储能部件，具体可以是蓄电池，储能部件将发的电储存起来备用。当然，太阳能电池组件30也可以将电能直接输送到用电设备。
53.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
54.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
55.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
56.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
57.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
58.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。