反应堆全工况全范围非能动排出余热系统及其方法

技术领域

本发明涉及核电厂系统设备和安全领域，尤其涉及一种反应堆全工况全范围非能动排出余热系统及其方法。

背景技术

反应堆排出余热，指的是反应堆停堆以后排出堆芯以衰变热为主的热量。对于正常运行工况的反应堆停堆和事故运行工况的反应堆停堆，均需要排出堆芯余热。对于正常运行工况的反应堆停堆，主要是反应堆启动和停堆阶段，需要排出堆芯余热；对于事故运行工况的反应堆停堆，主要是反应堆紧急停堆后，需要排出堆芯余热。

反应堆排出余热，需要经历反应堆温度从高到低的阶段，即通过排出余热，将反应堆温度从高温降低至低温。

在目前核电厂反应堆停堆后排出余热的方法中，存在以下3种现有技术，分别是：

现有技术1：正常运行工况的余热排出：在高温阶段采用SG排热，在低温阶段采用正常余热排出系统；

事故运行工况的余热排出：在高温阶段采用一次侧余热排出排热，在低温阶段采用正常余热排出系统。

现有技术2：正常运行工况的余热排出：在高温阶段采用SG排热，在低温阶段采用正常余热排出系统；

事故运行工况的余热排出：在高温阶段采用SG排热或者二次侧非能动余热排出排热，在低温阶段采用正常余热排出系统。

现有技术3：正常运行工况的余热排出：在高温阶段采用SG排热，在中温阶段采用二次侧非能动余热排出系统排热，在低温阶段(≤180℃)采用池水“浸泡”压力容器和堆芯进行排热；

事故运行工况的余热排出：在高温阶段采用二次侧非能动余热排出排热，在低温阶段(≤180℃)采用池水“浸泡”压力容器和堆芯进行排热。

现有技术中的二次侧非能动余热排出系统的一个缺点是，二次侧非能动余热排出系统需借助蒸汽发生器作为一二次侧传热界面、并且系统本身也需将位于空冷塔内(或冷却水箱内)的安全壳外换热器作为二三侧传热界面，因此总共存在2重传热热阻，总热阻较大，因此，不能将反应堆一次侧降低到较低的温度。根据现有技术3降低反应堆一次侧温度的模拟计算结果，结果表明，随着一次侧温度降低，一次侧和三次侧的温差越来越小，因此传热功率越来越小，导致一次侧温度降低速率越来越缓，最终一次侧温度降低到180℃左右之后，受限于传热温差很小，一次侧温度几乎不能再被降低。此时需要切换为其他余热排出系统执行一次侧的热量排出和降温，诸如采用直接连接于反应堆一次侧的能动的余热排出系统(正常余热排出系统)。

现有技术中的一次侧非能动余热排出装置，直接与反应堆一次侧相连接，该系统上有较多的换热管。这些换热管与反应堆一次侧直接相连接，因此相当于拓展了一回路边界，且这些换热管管壁较薄，因此增大了一回路边界破损的风险。

另外，一次侧余热排出系统包含一回路放射性流体，且相对于二次侧非能动余热排出系统，少了一道安全屏障(安全壳)，因此必须置于安全壳内。如果一次侧余热排出系统体积(容量)较大，会对安全壳内的容积和布置造成影响。

综上所述，现有技术中存在以下缺陷：

1.无法实现全范围工况的非能动余热排出，在当前核电厂中，无论是现有技术2还是现有技术1，配置正常余热排出系统用于实现低状态(一次侧温度较低时)的余热排出，该系统为能动系统；

2.不能将反应堆一次侧降低到较低的温度，在当前核电厂中，二次侧非能动余热排出系统需借助蒸汽发生器作为传热界面、并且其系统本身也需通过需借助蒸汽发生器作为传热界面向位于三次侧的冷却水箱进行传热，因此总共存在两重传热热阻，总热阻较大，因此，不能将反应堆一次侧降低到较低的温度；

3.一次侧非能动余热排出装置直接与反应堆一次侧相连接，一次侧非能动余热排出装置的换热器换热管总面积较大，因此存在较大的一回路边界换热管破损风险。这些换热管与反应堆一次侧直接相连接，因此相当于拓展了一回路边界，这些管越多，边界面就越大，就会越增大一回路边界破损的风险；

4.一次侧余热排出系统包含一回路放射性流体，且相对于二次侧非能动余热排出系统，少了一道安全屏障(安全壳)，因此必须置于安全壳内，以增强放射性的屏障。采用一次侧非能动余热排出装置，需要在安全壳内设置大容积的冷却水箱。如果一次侧余热排出系统体积(容量)及其冷却水箱增大，会更多的占据安全壳内空间，造成安全壳更大、且对安全内其他系统设备的布置造成影响。安全壳容积变大，建造成本增高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种反应堆全工况全范围非能动排出余热系统及其方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种反应堆全工况全范围非能动排出余热系统，所述反应堆设于安全壳内，且所述反应堆连接有热管以及冷管，其包括：一次侧非能动余热排出系统、二次侧非能动余热排出系统以及控制系统；

所述一次侧非能动余热排出系统设于所述安全壳内，其包括一次侧排热回路，所述一次侧排热回路的两端分别与所述热管和所述冷管连接，且所述一次侧排热回路上设有第一阀门组件；

所述二次侧非能动余热排出系统设于所述安全壳外，其包括二次侧排热回路，且所述二次侧排热回路上设有第二阀门组件；

所述控制系统通过控制第一阀门组件和所述第二阀门组件的开闭以分别控制所述一次侧非能动余热排出系统和所述二次侧非能动余热排出系统的启停，以实现所述反应堆全工况全范围非能动排出余热系统在所述反应堆不同工况下的控制方法。

在一些实施例中，还包括蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的一端与所述冷管连接，且所述蒸汽发生器连接有出汽管线和进水管线；

所述二次侧排热回路的两端分别与所述出汽管线和所述进水管线连接。

在一些实施例中，所述一次侧非能动余热排出系统包括设于所述一次侧排热回路上的第一换热器，所述第一换热器外周围设有换水箱；

所述换水箱相对于所述安全壳底部的高度高于所述反应堆相对于所述安全壳底部的高度。

在一些实施例中，所述换水箱的横截面形状与所述安全壳内壁面形状相匹配以便于将所述换水箱的热量传递给安全壳壁面，且所述换水箱上设有通风口。

在一些实施例中，所述一次侧排热回路包括换热器入口管线以及换热器出口管线；

所述换热器入口管线连接于所述第一换热器的第一端以及所述热管；

所述换热器出口管线连接于所述第一换热器的第二端以及所述冷管。

在一些实施例中，所述第一阀门组件包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀以及流量阀；

所述第一控制阀设于所述换热器入口管线上；

所述第二控制阀、所述第三控制阀以及所述流量阀分开设于所述换热器出口管线上，且所述第二控制阀与所述第三控制阀并联后与所述流量阀串联以共同用于调节所述换热器出口管线上的流量大小。

在一些实施例中，所述二次侧非能动余热排出系统包括空冷塔以及设于所述空冷塔中的第二换热器；

所述空冷塔设于所述安全壳的外部，且所述空冷塔相对于所述安全壳底部的高度高于所述反应堆相对于所述安全壳底部的高度。

在一些实施例中，所述二次侧排热回路包括去汽管线以及回水管线；

所述去汽管线连接于所述出汽管线以及所述第二换热器的第一端；

所述回水管线连接于所述进水管线以及所述第二换热器的第二端。

在一些实施例中，所述第二阀门组件包括设于所述去汽管线的第四控制阀以及设于所述回水管线上的第五控制阀；

当所述控制系统启动所述二次侧非能动余热排出系统时，所述第四控制阀以及所述第五控制阀打开。

在一些实施例中，所述去汽管线和所述回水管线之间连接有补水管线；

所述补水管线上设有补水箱，所述补水箱用于向所述二次侧非能动余热排出系统进行补水；

所述补水箱与所述回水管线之间设有第六控制阀；

所述补水箱与所述去汽管线之间设有第七控制阀。

在一些实施例中，所述蒸汽发生器上还设有主泵以及与所述主泵连接的驱动电机，且所述热管上设有稳压器。

在本实施例中，还构建了一种反应堆全工况全范围非能动排出余热方法，其应用于上述反应堆全工况全范围非能动排出余热系统，其包括以下步骤：

步骤S1：建立反应堆全工况全范围非能动排出余热系统；

步骤S2：根据反应堆的不同工况和运行状态，通过控制系统控制一次侧非能动余热排出系统、二次侧非能动余热排出系统的启停以完成反应堆余热的排出。

在一些实施例中，在所述步骤S2中，基于所述反应堆处于正常运行时，当反应堆工况为热停堆工况时，所述控制系统控制所述二次侧非能动余热排出系统启动；

当反应堆工况为安全停堆工况时，所述控制系统控制所述二次侧非能动余热排出系统启动；

当反应堆工况为过渡工况时，所述控制系统控制所述一次侧非能动余热排出系统启动；

当反应堆工况为换料工况时，将换水箱的水直接注入所述反应堆中。

在一些实施例中，在所述步骤S2中，基于所述反应堆处于事故运行时，当反应堆工况为热停堆工况时，所述控制系统控制所述二次侧非能动余热排出系统启动；

当反应堆工况为安全停堆工况时，所述控制系统控制所述二次侧非能动余热排出系统启动；

当反应堆工况为过渡工况时，所述控制系统控制所述一次侧非能动余热排出系统启动。

在一些实施例中，所述热停堆工况为所述反应堆反应性小于0.99且所述反应堆一次侧温度为300℃；

所述安全停堆工况为所述反应堆反应性小于0.99且所述反应堆一次侧温度大于180℃且小于300℃；

所述过渡工况为所述反应堆反应性小于0.95且所述反应堆一次侧温度大于80℃且小于或等于180℃；

所述换料工况为所述反应堆反应性小于0.95且所述反应堆一次侧温度大于或等于20℃且小于或等于80℃。

实施本发明具有以下有益效果：该反应堆全工况全范围非能动排出余热系统及其方法能对于全范围工况，均采用了非能动的余热排出系统。本发明提出将余热排出分成三个阶段，采用不同的非能动系统进行余热排出，减小了一次侧非能动余热排出系统传热面积，因而降低换热管破损风险，避免反应堆含放射性的一回路冷却剂从其边界泄漏；且可以大大一次侧非能动余热排出系统的体积和减小安全壳内换水箱容积，降低建造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，应当理解地，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他相关的附图。附图中：

图1是现有技术和本实施例在不同工况和不同阶段下的不同排热方法的示意图；

图2是本发明一些实施例中的反应堆全工况全范围非能动排出余热系统的结构示意图；

图3是本发明一些实施例中的一次侧非能动余热排出系统的结构示意图；

图4是本发明一些实施例中的二次侧非能动余热排出系统的结构示意图；

图5是本发明一些实施例中的反应堆全工况全范围非能动排出余热系统在不同工况下的使用示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”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、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”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；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。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，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”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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。

请参阅图2至图4，是本发明一些实施例中的一种反应堆全工况全范围非能动排出余热系统，其用于将反应堆4正常运行工况和事故运行工况的余热排出，该反应堆4设于安全壳5内，且反应堆4连接有热管41以及冷管42，其包括一次侧非能动余热排出系统1、二次侧非能动余热排出系统2、蒸汽发生器3以及控制系统，该一次侧非能动余热排出系统1设于安全壳5内，其包括一次侧排热回路，一次侧排热回路的两端分别与热管41和冷管42连接，且一次侧排热回路上设有第一阀门组件15，该二次侧非能动余热排出系统2设于安全壳5外，其包括二次侧排热回路，且二次侧排热回路上设有第二阀门组件26，该控制系统通过控制第一阀门组件15和第二阀门组件26的开闭以分别控制一次侧非能动余热排出系统1和二次侧非能动余热排出系统2的启停，以实现反应堆全工况全范围非能动排出余热系统在反应堆4不同工况下的控制方法。如图1所示，是现有技术和本实施例在不同工况和不同阶段下的不同排热方法的示意图。

可以理解地，该一次侧非能动余热排出系统1用于将处于第一温度区间的反应堆余热排出，二次侧非能动余热排出系统2与蒸汽发生器3连接，该二次侧非能动余热排出系统2用于将处于第二温度区间的反应堆余热排出。其中，该第一温度区间为80℃至180℃，第二温度区间为180℃至300℃。

具体地，全工况是指既包括正常运行工况，又包括事故运行工况。全范围是指适用于反应堆一次侧温度从高到低的全范围。该反应堆全工况全范围非能动排出余热系统适用于正常余热排出系统和事故余热排出系统，其中，当反应堆4正常运行时，例如反应堆4启动或者停堆时，如果反应堆4尚不具备将热量传递给二次侧的条件，如反应堆4一回路水位过低，或者如果二次侧蒸汽动力转换设备或者蒸汽消纳设备尚未达到运行条件，此时将通过反应堆4正常余热排出系统排出反应堆4余热。当反应堆4发生意外紧急情况事故工况时，反应堆4正常的热量排出途径如通过蒸汽发生器3带走热量、通过正常余热排出系统带走热量受到损坏，无法正常地排出反应堆一次侧和堆芯的热量，反应堆一次侧会出现高温高压的状态，那么堆芯可能进一步升温从而导则燃料损坏，此时就需要应急余热排出系统发挥作用带走反应堆4一回路和堆芯热量，所以反应堆4会设置应急余热排出系统用于上述紧急情况下的热量排出，该反应堆全工况全范围非能动排出余热系统在此时可以发挥应急余热排出作用。

其中，该反应堆全工况全范围非能动排出余热系统也属于非能动的余热排出系统，该非能动的余热排出系统是指不依赖电源动力和类似主泵的能动部件，仅依靠自然的驱动力如自然循环、重力、毛细力等，可以自然地排出热量，确保反应堆4堆芯保持冷却的状态，具有较高的系统可靠性。

在一些实施例中，该蒸汽发生器3的一端与冷管42连接，其用于利用经冷管42传输的余热将水转换成水蒸气，且蒸汽发生器3连接有出汽管线31和进水管线32，该二次侧排热回路的两端分别与出汽管线31和进水管线32连接。进一步地，该蒸汽发生器3上还设有主泵33以及与主泵33连接的驱动电机，该主泵33用于驱动经冷管42的余热至蒸汽发生器3中，该驱动电机用于驱动主泵33运行。

进一步地，如图3所示，该一次侧非能动余热排出系统1包括设于一次侧排热回路13上的第一换热器12，第一换热器12外周围设有换水箱11，该一次侧非能动余热排出系统1和蒸汽发生器3均设于安全壳5中。可以理解地，该第一换热器12可优选为非能动余热排热交换器，该一次侧非能动余热排出系统1依靠第一换热器12冷源和反应堆4堆芯热源之间产生的自然循环，驱动反应堆一次侧冷却剂从热管41进入第一换热器12，然后再回到冷管42，第一换热器12将反应堆4余热排出至换水箱11中。

其中，该热管41上还设有稳压器411，该稳压器411将波动较大和达不到电器设备要求的电源电压稳定在其设定值范围内，使各种电路或电器设备能在额定工作电压下正常工作。稳压器411由调压电路、控制电路及伺服电机等组成，当输入电压或负载变化时，控制电路进行取样、比较、放大，然后驱动伺服电机转动，使调压器碳刷的位置改变，以保证该反应堆全工况全范围非能动排出余热系统的正常工作运行。

优选地，该换水箱11相对于安全壳5底部的高度高于反应堆4相对于安全壳5底部的高度。可以理解地，该换水箱11放置在安全壳5内、相对反应堆4堆芯具有一定高差的位置，便于第一换热器12与堆芯形成利于自然循环的高差，保证了该一次侧非能动余热排出系统1运行时的稳定性和便捷性。

进一步地，该换水箱11的横截面形状与安全壳5内壁面形状相匹配以便于将换水箱11的热量传递给安全壳5壁面，且换水箱11上设有通风口111以用于该换水箱11的通风散热。在本实施例中，该安全壳5的内壁面呈圆形，该换水箱11的俯视图横截面形状为圆环形，其外壁紧贴安全壳5内壁面，以便于将换水箱11的热量传递给安全壳5钢制壁面，然后进一步传递给安全壳5外壁面的空气，最后安全壳5的外壁面被流动的空气所冷却。在其他一些实施例中，该换水箱11的俯视图横截面形状可为矩形、椭圆形或者其他形状，只需与安全壳5壁面的形状相匹配即可，这里不做具体限定。该换水箱11的侧视图横截面形状为长方形，其上端可设有钢制盖子，该钢制盖子中可设有该通风口111。

在一些实施例中，该第一阀门组件15包括第一控制阀131、第二控制阀141、第三控制阀142以及流量阀143，该第一控制阀131设于换热器入口管线13上，该第二控制阀141、第三控制阀142以及流量阀143分开设于换热器出口管线14上，且第二控制阀141与第三控制阀142并联后与流量阀143串联以共同用于调节换热器出口管线14上的流量大小。

可以理解地，该第一控制阀131可为隔离阀，其在入口管线上维持常开状态，以维持在反应堆4冷却剂系统压力下，使第一换热器12中充满低温冷却剂，增强了该第一换热器12的工作效率，该第二控制阀141和第三控制阀142均可为气动阀。进一步地，当控制系统启动一次侧非能动余热排出系统1时，第二控制阀141以及第三控制阀142打开。可以理解地，该一次侧非能动余热排出系统1一旦收到启动触发信号，第二控制阀141、第三控制阀142同时自动打开，由于第一换热器12和反应堆4之间存在位差和温差，可由此产生反应堆4冷却剂的自然循环压头。该换热器入口管线13以及换热器出口管线14上还可设有过滤器用于拦截该一次侧非能动余热排出系统1的液压元件在工作过程中产生的磨粒等各种污物，还可设有压力表以用于测量换热器入口管线13和换热器出口管线14上的流量压力大小。

其中，如图4所示，该二次侧非能动余热排出系统2包括空冷塔21以及设于空冷塔21中的第二换热器22，该空冷塔21设于安全壳5的外部，且空冷塔21相对于安全壳5底部的高度高于反应堆4相对于安全壳5底部的高度。可以理解地，该空冷塔21设于安全壳5的外部且其安装位置高于反应堆4，使得空冷塔21相对堆芯具有一定高差的位置，便于第二换热器22与反应堆4堆芯形成利于自然循环的高差。

进一步地，该二次侧排热回路包括去汽管线23以及回水管线24，该去汽管线23连接于出汽管线31以及第二换热器22的第一端，该回水管线24连接于进水管线32以及第二换热器22的第二端。可以理解地，该二次侧非能动余热排出系统2与蒸汽发生器3衔接配合，形成自然循环回路，该蒸汽发生器3为该回路的热阱，第二换热器22为该回路的冷阱，可以移出反应堆4一回路的堆芯余热。通过第二换热器22将堆芯余热导出至安全壳5外冷却水池或者传导至空冷塔21的空气，水池内冷却水吸热升温并蒸发。

在一些实施例中，该第二阀门组件26包括第四控制阀231以及第五控制阀241，该去汽管线23上设有第四控制阀231，回水管线24上设有第五控制阀241，该第四控制阀231与第五控制阀241可优选为电动控制阀，其可用于调节该二次侧非能动余热排出系统2上的流量压力。其中，当控制系统启动二次侧非能动余热排出系统2时，第四控制阀231以及第五控制阀241打开，然后该二次侧非能动余热排出系统2自动建立自然循环后启动。

进一步地，该去汽管线23和回水管线24之间连接有补水管线25，该补水管线25上设有补水箱251，补水箱251与回水管线24之间设有第六控制阀252，补水箱251与去汽管线23之间设有第七控制阀253。可以理解地，该补水箱251为罐式容器，其中装有低温冷却水，其上部和下部连接有连接管线，上部连接管线连接于去汽管线23，下部连接管线连接于回水管线24。该补水箱251可用于在事故后向二次侧非能动余热排出系统2补水，避免装置中出现缺水的情况，该第六控制阀252与第七控制阀253均可为电动控制阀，该第六控制阀252用于控制该补水箱251向二次侧非能动余热排出系统2补水的开闭，该第七控制阀253用于控制来自去汽管线23的水进入该补水箱251的开闭。

在本实施例中，还构建了一种反应堆全工况全范围非能动排出余热方法，分别针对正常运行工况的停堆后余热排出和事故工况的停堆后余热排出(如图5所示)：

(1)正常运行工况的停堆后余热排出

运行模式①(如图5所示)：在堆芯反应性大于或等于0.99、且反应堆一次侧温度约为300℃时，反应堆在功率运行、没有停堆，只利用蒸汽发生器3进行排热，不属于本专利的针对情形。

运行模式②(如图5所示)：当反应堆状态参数属于为热停堆工况的参数范围内时，控制系统控制二次侧非能动余热排出系统2启动；运行模式③：当反应堆工况为安全停堆工况时，控制系统控制二次侧非能动余热排出系统2启动；运行模式④：当反应堆工况为过渡工况时，控制系统控制一次侧非能动余热排出系统1启动；运行模式⑤：当反应堆工况为换料工况时，将换水箱11或换料水池内的水直接注入反应堆4中。

(2)事故工况的停堆后余热排出

运行模式②(如图5所示)：当反应堆工况为热停堆工况时，控制系统控制二次侧非能动余热排出系统2启动；运行模式③：当反应堆工况为安全停堆工况时，控制系统控制二次侧非能动余热排出系统2启动；运行模式④：当反应堆工况为过渡工况时，控制系统控制一次侧非能动余热排出系统1启动。可以理解地，在事故运行工况下，反应堆4紧急停堆后，触发“热段温度高等”等保护信号，这些信号将触发二次侧非能动余热排出系统2的第四控制阀231和第五控制阀241打开，进而启动二次侧非能动余热排出系统2。二次侧非能动余热排出系统2对反应堆一次侧执行排热，直至反应堆一次侧温度至180℃左右。然后操作员关闭二次侧非能动余热排出系统2，启动一次侧非能动余热排出系统1，一次侧非能动余热排出系统1对反应堆一次侧执行排热，直至反应堆一次侧温度至80℃左右。

在上述工况中，热停堆工况为反应堆4反应性小于0.99且反应堆一次侧温度为300℃；安全停堆工况为反应堆4反应性小于0.99且反应堆一次侧温度大于180℃且小于300℃；过渡工况为反应堆4反应性小于0.95且反应堆一次侧温度大于80℃且小于或等于180℃；换料工况为反应堆4反应性小于0.95且反应堆一次侧温度大于或等于20℃且小于或等于80℃。

为进一步提高该反应堆全工况全范围非能动排出余热系统的空间利用率，降低反应堆全工况全范围非能动排出余热系统的体积大小，提高经济效益，需确定第一换热器12的功率、第二换热器22的功率、空冷塔21的大小以及换水箱11的体积。

具体地，对于第二换热器22功率大小的确定，需要在二次侧非能动余热排出系统2使用的工况下考虑最大排热功率。在反应堆4紧急停堆后将尽快启动该二次侧非能动余热排出系统2，而紧急停堆后，反应堆4可以依靠自身冷却的热容，容纳一部分反应堆4余热，因此，将该第二换热器22功率的换热功率优选为3％FP～5％FP，其中，FP为反应堆4满功率。

对于空冷塔21大小的确定，需要与第二换热器22换热功率匹配需要在其需要使用的工况下考虑最大排热功率。要满足换热器的换热功率需求，即3％FP～5％FP。

对于第一换热器12功率大小的确定，需要在一次侧非能动余热排出系统1使用的工况下考虑最大排热功率。无论是对于正常运行工况还是事故运行工况，考虑24小时后才启动一次侧非能动余热排出系统1，并且该装置需作用到72小时此时其他非安全级的冷却措施可以介入。因此以停堆24小时后的衰变热功率为所有市场中的最大值作为换热功率设计基准，此时堆芯衰变热功率约为0.7％FP。

对于换水箱11体积的确定，需要考虑该反应堆全工况全范围非能动排出余热系统的作用时长和需要排出热量的功率大小。换水箱11的体积计算方法为，计算反应堆4停堆后24小时～72小时的衰变热积分量，然后通过进一步考虑冷却剂的潜热和显热，可以得到需要的水量。该一次侧非能动余热排出系统1仅用于长期阶段执行低温度时的带热，因此功率可以大大降低，意味着第一换热器12和换水箱11也可以大大减小。

可以理解地，该反应堆全工况全范围非能动排出余热系统的有益效果为：

1.实现全工况全范围工况的非能动余热排出，对于全范围工况，均采用了非能动的余热排出系统。在本实施例中，将余热排出分成三个阶段，采用不同的非能动系统进行余热排出；

2.在本实施例中，一次侧非能动余热排出系统1只用于执行较低状态下的余热排出，此时堆芯余热较小，因此可以大大减小一次侧非能动余热排出系统1的体积容量和安全壳内冷却水箱的体积，大大减小换热器传热管总面积和大大降低一回路边界破损的风险；

3.在本实施例中，一次侧非能动余热排出系统1的体积容量大大减小，因此可以大大减小安全壳5内水箱容积，从而有利于减小安全壳5的容积，降低建造成本。

可以理解地，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。