地、相同的配电系统、相同的支持与物 理基础设施以及不变的冷却水供给与蒸汽冷凝器系统。如这里所引入的，蒸汽发电设备的 改造提供复合电站容量和效率上的大的增加。经过再加工的"核废料"可以为GFR提供低 成本燃料的充裕的供给。这些经济杠杆为实施被束之高阁的电站的高效率改造或者代替必 要的主要检修提供了动机。
[0040] 经改造的发电站可以提供对于实用性可观的财务效益。可以将有价值的资产收回 再利用，包括场地、转动系统、冷却冷凝系统、电的基础设施/电网连接以及商业基础设施 的功能性元件。因此，可以得到使用充裕的、低成本燃料的可观的电站容量增加，由此提供 了比先前采用的解决方案更安全且更干净的发电解决方案。
[0041] 现在转到图1，图示的是发电系统的实施例的图。发电系统包括具有布雷顿闭合环 路发电和处理系统以及朗肯闭合环路动力处理系统的两个相互依赖的闭合环路热/电动 力系统。图1图示的元件未按比例绘制。
[0042] 热/电动力转换器102形成有全部经由可转动轴130机械地联接的发电机（诸如 交流发电机等）110、气体涡轮机112以及压缩机114。发电机110的电力输出111可以通 过开关设备和可选的功率转换器113被联接至诸如交流（"ac"）或直流（"dc"）电力网 等的电力网106。发电机110是能够根据其设计产生ac输出或者dc输出的电-机械装置。 术语"交流发电机"在这里将用于指能够产生ac输出的电-机械装置。开关设备和可选的 功率转换器113可以包括ac变压器和反相器。
[0043] 在实施例中，可选的功率转换器113可以被用于成将发电机110的dc输出转换成 频率适于连接至电力网106的ac。在实施例中，可选的功率转换器113可以被用于将发电 机110的一频率的ac输出转换成适于连接至电力网106的另一频率。可以在气体涡轮机 112与发电机110之间联接可选的齿轮箱，以提供与发电机110的相对于气体涡轮机112的 转动速率不同的转动速率。
[0044] 气体涡轮机112的输入124被联接至诸如VHTR或GFR氦冷轻质气体反应堆等的 高温高压惰性气体热动力源（称作"惰性气体动力源"或"惰性气体热动力源"）101。在下 文中参照图4图示并描述了示例的高温高压氦冷气体动力源。诸如但不限于氩、氙和氖等 的其他惰性气体在本发明的宽范畴内被预想作为用于惰性气体动力源的热传送/工作流 体介质。气体涡轮机112的低压输出128被联接至热交换器140的高温输入129。热交换 器140的低压输出126被联接至压缩机114的低压输入123。压缩机114的高压输出121 经由返回线122被联接至惰性气体动力源101的输入。
[0045] 诸如VHTR或GFR等的惰性气体反应堆可以将粉尘粒子引入到惰性气体流内，特别 是用球床反应堆。随着时间的推移，粉尘粒子可以侵蚀气体涡轮机和压缩机叶片，并且甚 至侵蚀管道弯折处的惰性气体管道。为了从惰性气体流中去除这样的粉尘粒子，可以在热 交换器140的低压输出126与压缩机114的低压输入123之间安装过滤器131，安装过滤 器131的部位是低温位置。在实施例中，这样的过滤器131可以具有7的最小等效报告值 ("MERV"）。
[0046] 热/电动力转换器102在这里被假定为可在其输入与联合输出之间操作，联合输 出包括发电机110的电力输出111以及在热交换器140的高温蒸汽输出142与低温流体水 输入144之间的热输出，其中热交换器140具有高度高效的动力转换。这假定发电机110能 够以基本上100%的动力转换效率操作。能够操作成在高电力发电站中将机械轴动力转换 成电输出的实用发电机一般可以获得在90%几的范围至90%几的范围内靠后的（mid-to high-90%range)动力转换，并且这里该高功率发电设备的略不完美的动力转换效率被忽 略掉。这样的机械-电动力转换电站不受由卡诺循环强加的第二定律效率约束的限制。
[0047] 热交换器140的高温蒸汽输出142被联接至热驱动朗肯循环发电站（也称作"发 电站"）104的输入。在实施例中，在热交换器140的高温蒸汽输出142处产生的热能可以 将动力输入提供至可以是现有的经过改造的蒸汽驱动电站的发电站104。发电站104的高 压被冷却的水输出被联接至热交换器140的低温流体水输入144。因此，除了发电机110的 小的低效率以外，基本上热/电动力转换器102的整个热输出都被供给至发电站104。除了 用于发电机110的适度冷却以外，基本上不需要联接至热/电动力转换器102的热沉。
[0048] 在计算系统性能评价时，为了方便起见，在计算热交换器压降时包括管线压力损 失。在热交换器140的输入侧的小的压降不会对系统低效率做贡献。热交换器140的小压 降简单地通过操作压缩机114与气体涡轮机112之间的压力差来调节。可能用于冷却发电 机11〇(或其他系统元件）的被加热的水或其他被加热的流体的热含量可以在被供给至压 缩机114之前对热交换器140的高温蒸汽输出142处的低压的被冷却的氦进行预加热，以 便为热/电动力转换器102提供进一步的效率增加。
[0049] 发电站104能够以传统的方式操作。来自热交换器140的高温蒸汽输出142的高 压高温蒸汽被联接至发电站104的气体涡轮机152的高压高温输入。发电站104的发电机 150被机械地联接至气体涡轮机152的可转动轴，并且发电机150的电功率输出151可以通 过在功能上可与上文先前描述的开关设备和可选动力转换器113类似的开关设备和可选 动力转换器153被联接至电力网106。发电机150联接至其上的电力网可以与热/电动力 转换器102的发电机110联接至其上的电力网相同或不同。
[0050] 气体涡轮机152的低压蒸汽输出154被联接至发电站104的热交换器/冷凝器 156的输入。传导低压被冷却的水的热交换器/冷凝器156的低温输出155被联接至发电 站104的水泵160的低压输入。水泵160的高压水输出被联接至热交换器140的低温液体 水输入144。热交换器/冷凝器156的高温水输出158被联接至诸如从河供给的冷却水等 的低温热沉。热交换器/冷凝器156的低温（例如，40°F至80°F)液体水输入159被联 接至低温热沉。热交换器/冷凝器156可以是对于排出到热驱动过程中的冷却水子系统的 废热而言不变化的蒸汽冷凝器。
[0051] 以在上文中描述的与对于在热交换器140的低压输出126之后安装的氦过滤器 131方式类似的方式，可以将水过滤器引入到热交换器/冷凝器156与热交换器140之间的 冷水回路中以去除悬浮粒子。
[0052]图1中图示的发电系统的整体动力转换效率是用发电机110、150的合计电输出除 以在气体涡轮机112的输入124与压缩机114的高压输出121 (至惰性气体动力源101)之 间测量的热输入得到的值，并且在实际电站中可以是45%至50%或更高的数量级。典型的 以核、天然气、油或煤为燃料的发电站的整体热效率典型地为百分之三十五左右，并且受实 际朗肯循环气体涡轮机/压缩机动力转换器的卡诺效率的限制。如这里介绍的前端热/电 动力转换器102的整体效率不受如此限制。
[0053] 在示例的实施例中，惰性气体动力源101将具有大约IlOOMWth的能量流的处于大 约1650°F的温度的惰性气体热源提供至气体涡轮机112的输入124。可以预想的是，惰 性气体动力源101可以产生处于高达2500°F或更高（在示例中为1650°F)的温度的 惰性气体，并且由惰性气体动力源101产生的处于较低温度的遗留热能可以被完全用于为 热驱动闭合环路、朗肯循环蒸汽动力系统或者诸如例如产生气体氢的化学反应器等的其他 由热提供动力的过程提供动力。气体涡轮机112的在该示例中的轴输出动力是大约230兆 瓦热（"丽th"），该输出假定对于该实施例而言被以100%的效率转换成大约230兆瓦电 ("丽e"）。热交换器140产生大约87(MWth，这是由惰性气体动力源101产生的IKKMWth 与由发电机110产生的23(MWe之间的差。
[0054] 还可以预想的是，高效气体涡轮机-压缩机-发电机组将以20, 000转每分钟或更 高的受控的转动速度转动。可以进一步预想的是，由碳_碳复合材料或诸如镍基合金、络镍 铁合金、镍基高温合金（Waspaloy)以及Rene合金等的超合金形成的气体祸轮机叶片将在 高达2800°F温度下能够承受这样的转动速度。尽管如此，实际的高度高效的热/电动力 转换电站可以较低转动速度或较低操作温度形成。
[0055] 气体涡轮机112的低压输出128通过用第一储存罐控制阀117和第二储存罐控制 阀118控制惰性气体动力源101中的惰性气体的量而被调整至大约960°F的温度，各储 存罐控制阀被联接至惰性气体（例如氦）储存罐（也称作"储存罐"）116并与之串联。储 存罐116提供热大小调节（sizing)功能，用于使热/电动力转换器102中的氦质量流与联 接至其上的热驱动过程负载的热动力要求匹配，其中热驱动过程负载可以是先前由基于碳 燃烧或基于核动力的动力源提供动力的现有运行的系统。储存罐116经由第一储存罐控制 阀117被联接至压缩机114的低压输入123并经由第二储存罐控制阀118被联接至压缩机 114的高压输出121，并且被配置成调整惰性气体动力源1