一种反应堆非能动余热排出系统

技术领域

本发明属于反应堆非能动余热导出领域，涉及一种反应堆非能动余热排出系统。

背景技术

当前第三、四代先进反应堆都要求有安全级的非能动余热排出系统，用于在紧急状态下不依靠能动设备进行余热导出，从而提高反应堆的故障安全性。

压水堆采用的安全级非能动余热排出系统是从一回路热管段引出冷却剂进行冷却降温后返回至一回路热管段。由于压水堆非能动余热排出系统和一回路相连通，一般压水堆一回路压力超过15MPa，传热管要求的承压等级高，材料需要特殊的材料制造，成本很高；由于增加了一回路压力边界的设备范围，传热管的破损可以引发一回路小LOCA，增加了不确定性风险。

高温气冷堆的安全级非能动余热排出系统采用的是辐射换热的思路，即反应堆压力容器外表面没有保温层，反应堆压力容器外布置金属传热管，依靠反应堆压力容器外表面与金属传热管之间的辐射和自然对流进行换热，从而把堆芯余热导出。这种非能动余热排出系统虽然避免了压水堆余热排出系统成本较高和一回路LOCA风险，但是压力容器外表面一般为250摄氏度左右，辐射和自然对流换热方式效率太低，影响堆芯余热导出能力；辐射换热方式会在压力容器腔室内形成150℃以上的高温环境，长时间高温作用会导致压力容器腔室混凝土高温老化，影响混凝土寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种反应堆非能动余热排出系统，该系统的换热效率高，且能够提高压力容器腔室混凝土的使用寿命。

为达到上述目的，本发明所述的反应堆非能动余热排出系统包括水冷管、压力容器、空冷器、调节阀及烟囱；

水冷管缠绕于压力容器的外壁上，水冷管的出口经空冷器与调节阀的入口相连通，调节阀的出口与水冷管的入口相连通，空冷器位于烟囱内部，烟囱底部的进口处安装有入口风阀组。

水冷管呈螺旋状。

水冷管的出口经流量计与空冷器的入口相连通。

还包括膨胀水箱，膨胀水箱的出口与调节阀的入口相连通。

膨胀水箱内灌注有水，且水面与膨胀水箱顶部的内壁之间充有氮气。

水冷管的外壁上包裹有保温层。

空冷器的位置高于压力容器。

入口风阀组由多个风阀并联而成。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的反应堆非能动余热排出系统在具体操作时，利用水冷管采用热传导的方式将反应堆压力容器内热量传递给水冷管内的冷水中，使得水冷管中的冷水吸热成为热水，然后送入空冷器中冷却，最后再送入水冷管中，以提高余热导出效率及能力，避免压力容器腔室混凝土高温老化的问题，提高压力容器腔室混凝土的使用寿命。同时整个系统不与一回路相连通，可以降低传热管的承压等级和材料要求，节约成本，并避免传热管的破损引发的一回路小LOCA，降低系统运行风险。

附图说明

图1本发明的结构示意图。

其中，1为压力容器、2为保温层、3为水冷管、4为流量计、5为烟囱、6为空冷器、7为入口风阀、8为膨胀水箱、8-1为氮气、8-2为水、9为调节阀。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图1，本发明所述的反应堆非能动余热排出系统包括压力容器1、保温层2、水冷管3、流量计4、烟囱5、空冷器6、入口风阀7、膨胀水箱8及调节阀9；

水冷管3为铜管，水冷管3呈螺旋状并缠绕于压力容器1的外壁上，水冷管3的出口经流量计4及空冷器6与调节阀9的入口相连通，膨胀水箱8的出口与调节阀9的入口相连通，调节阀9的出口与水冷管3的入口相连通；膨胀水箱8内灌注有水8-2，且水面与膨胀水箱8顶部的内壁之间充有氮气8-1；

水冷管3的外壁上包裹有保温层2，在工作时，通过流量计4检测水冷管3出口处的水流量，通过调节阀9控制进入到水冷管3内水的流量。

所述空冷器6位于烟囱5内部，空冷器6的位置高于压力容器1。烟囱5底部的进口处安装有入口风阀组7，入口风阀组7由多个风阀并联而成。

膨胀水箱8安装于调节阀9的上游，膨胀水箱8内的氮气8-1用于维持系统压力在1.5-2MPa，膨胀水箱8内的水8-2用于补偿系统的小泄漏和热胀冷缩。

本发明的具体工作过程为：

当非能动余热排出系统不投用时，入口风阀7及调节阀9完全关闭，系统内无冷却水流动，膨胀水箱8内的水8-2用于补偿系统的小泄漏及热胀冷缩，膨胀水箱8内的氮气8-1用于维持系统压力在1.5-2MPa。

当非能动余热排出系统投用时，入口风阀7及调节阀9自动打开，水冷管3输出的热水进入空冷器6中，烟囱5内的冷空气经空冷器6中的热水加热后上升并排除烟囱5，并形成抽吸作用，将冷空气从入口风阀7抽入烟囱5中，空冷器6内的热水放热后变为冷却水，然后进入到水冷管3中吸收反应堆压力容器1传导的衰变热，以导出堆芯余热。

调节入口风阀7的开度，使得进入到水冷管3中水的温度高于80℃，通过调整调节阀9的开度，以控制堆芯余热排出能力，避免反应堆一回路降温过快。