一种聚变反应堆冷却系统技术方案
【技术实现步骤摘要】
一种聚变反应堆冷却系统
本专利技术属于聚变反应堆
，具体涉及一种聚变反应堆冷却系统。
技术介绍
聚变反应堆是提供人类社会未来能源的主体反应堆，其主要由等离子体产生装置、包裹等离子体的数百个包层、冷却系统和提氚系统等组成。包层是面向等离子体的主要部件，来自于等离子体的高热流密度和中子通量负载将在包层内加以利用，并在包层内产生大量核热沉积。冷却系统即是通过冷却剂将包层内核热沉积带出并加以利用的系统设施。为加快聚变能的研发步伐，中国加入了国际热核实验反应堆(ITER)。ITER的一个重要功能就是通过实验验证包层的相关技术，为研发聚变反应堆包括中国聚变工程实验堆(CFETR)，示范堆(DEMO)等提供关键技术支撑。根据ITER协议，中国将在2号窗口进行测试包层模块(TBM)的热工、机械、中子学、电磁等相关实验。为保证TBM能够在ITER的实验环境下安全、稳定、有效的运行，针对TBM相关参数，并结合ITER的各实验工况，需要设计和建造冷却系统。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术要提供一种聚变反应堆冷却系统，该系统能够根据聚变发生装置的运行调整系统的运行状态，保证包层以及装置的安全；能够为包层提供稳定的冷却剂，以便包层能够在聚变发生装置中的高辐射、高热流密度等恶劣环境下进行相关的热工水力学实验、电磁实验、氚提取实验、中子辐照实验等。为了解决上述技术问题，本专利技术一种聚变反应堆冷却系统，包括主回路；所述主回路包括了风机PB-5002、加热器HT-5001、TBM模块、冷却器HX-5002以及连接上述设备的管路；风机PB-5002出口连接加热器HT-5001...
【技术保护点】
一种聚变反应堆的冷却系统，其特征在于，该系统包括主回路；所述主回路包括了风机PB‑5002、加热器HT‑5001、TBM模块、冷却器HX‑5002以及连接上述设备的管路；风机PB‑5002出口连接加热器HT‑5001，加热器HT‑5001与TBM模块相连，TBM模块与冷却器HX‑5002连接，冷却器HX‑5002再与风机PB‑5002的入口相连；主回路中冷却剂通过风机PB‑5002增压后，流入加热器HT‑5001加热，将冷却剂温度升高到满足TBM模块对冷却剂入口冷却剂温度的要求，冷却剂流入TBM模块，带出TBM模块的产热，然后流入冷却器HX‑5002中降温，将冷却剂温度降低到满足风机PB‑5002对冷却剂入口温度的要求，冷却剂再流入风机PB‑5002，如此循环，冷却TBM模块。
【技术特征摘要】
1.一种聚变反应堆的冷却系统，其特征在于，该系统包括主回路；所述主回路包括了风机PB-5002、加热器HT-5001、TBM模块、冷却器HX-5002以及连接上述设备的管路；风机PB-5002出口连接加热器HT-5001，加热器HT-5001与TBM模块相连，TBM模块与冷却器HX-5002连接，冷却器HX-5002再与风机PB-5002的入口相连；主回路中冷却剂通过风机PB-5002增压后，流入加热器HT-5001加热，将冷却剂温度升高到满足TBM模块对冷却剂入口冷却剂温度的要求，冷却剂流入TBM模块，带出TBM模块的产热，然后流入冷却器HX-5002中降温，将冷却剂温度降低到满足风机PB-5002对冷却剂入口温度的要求，冷却剂再流入风机PB-5002，如此循环，冷却TBM模块。2.根据权利要求1所述的一种聚变反应堆的冷却系统，其特征在于，所述主回路还包括混合器TA-5001、冷却器HX-5002、过滤器Fl-5001；流量调节阀VC-5027、流量调节阀VC-5028；开关阀VG-5006、开关阀VG-5007；止回阀VK-5017以及连接上述设备的管路；风机PB-5002出口依次连接开关阀VG-5007和止回阀VK-5017，止回阀VK-5017与回热器HX-5001第一进气口相连，回热器HX-5001第一出气口、加热器HT-5001依次串联后与TBM模块相连；TBM模块随后分为TBM模块主路和TBM模块旁路，TBM模块主路中，TBM模块依次通过流量调节阀VC-5028，与混合器TA-5001第一进气口连接；TBM模块旁路中，TBM模块依次通过流量调节阀VC-5027，与混合器TA-5001第二进气口连接；混合器TA-5001出气口与回热器HX-5001的第二进气口相连，回热器HX-5001的第二出气口与冷却器HX-5002第一进口连接，冷却器HX-5002第一出口依次经过过滤器FI-5001和开关阀VG-5006后与风机PB-5002的入口相连。3.根据权利要求2所述的一种聚变反应堆的冷却系统，其特征在于，所述主回路还包括备用风机PB-5001、开关阀VG-5004和止回阀VK-5018；备用风机PB-5001出口依次连接开关阀VG-5004和止回阀VK-5018，止回阀VK-5018与回热器HX-5001第一进气口相连，备用风机PB-5001入口经过开关阀VG-5015与过滤器FI-5001相连。4.根据权利要求2所述的一种聚变反应堆的冷却系统，其特征在于，所述主回路还包括主回路旁路；主回路旁路包括流量调节阀VC-5003和开关阀VG-5050；流量调节阀VC-5003和开关阀VG-5050串联后，流量调节阀VC-5003与回热器HX-5001第一进气口相连，开关阀VG-5050与回热器HX-5001第二出口和冷却器HX-5002第一进口之间的管路相连。5.根据权利要求2所述的一种聚变反应堆的冷却系统，其特征在于，所述主回路还包括回热器旁路；回热器旁路包括流量调节阀VC-5016和开关阀VG-5025；流量调节阀VC-5016和开关阀VG-5025串联后，流量调节阀VC-5016与加热器HT-5001相连，开关阀VG-5025与回热器HX-5001第一进气口相连。6.根据权利要求2所述的一种聚变反应堆的冷却系统，其特征在于，所述主回路还包括TBM模块旁路；TBM模块旁路包括开关阀VG-5030、开关阀VG-5001和开关阀VG-5016；TBM模块旁路运行时，开关阀VG-5030打开，开关阀VG-5001和开关阀VG-5016关闭，将主回路TBM模块与主回路其他设备隔开。7.根据权利要求2所述的一种聚变反应堆的冷却系统，其特征在于，所述主回路还包括隔离阀VG-5901、隔离阀VG-5902、隔离阀VG-5903、隔离阀VG-5904、隔离阀VG-5905和隔离阀VG-5906；隔离阀VG-5901和隔离阀VG-5902串联后设置在TMB模块与流量调节阀VC-5028之间的回路上；隔离阀VG-5903和隔离阀VG-5904串联后设置在TMB模块与流量调节阀VC-5027之间的回路上；隔离阀VG-5905和隔离阀VG-5906串联后设置在TMB模块与加热器HT-5001之间的回路上；当TBM模块出现事故时，隔离阀VG-5901、隔离阀VG-5902、隔离阀VG-5903、隔离阀VG-5904、隔离阀VG-5905和隔离阀VG-5906关闭，紧急切断TBM模块与主回路。8.根据权利要求1所述的一种聚变反应堆的冷却系统，其特征在于，该系统还包括补气与压力控制系统；所述补气与压力控制系统包括冷却剂源、压缩机PC-5001、高压罐TA-5003、低压罐TA-5004；压缩机PC-5001为隔膜压缩机，用于给主回路补充冷却剂、高压罐TA-5003增压以及将低压罐TA-5004中的冷却剂抽到高压罐TA-5003中；高压罐TA-5003和低压罐TA-5004在主回路停止运行时，用作储存罐，储存回收主回路中的冷却剂；在主回路正常运行过程中，高压罐TA-5003的压力高于主回路设计运行压力，低压罐TA-5004的压力低于主回路设计运行压力；当主回路压力高于主回路设计运行压力时，主回路冷却剂流入低压罐TA-5004，当主回路压力低于主回路设计运行压力时，高压罐TA-5003冷却剂流入主回路，保持主回路压力稳定；当主回路充气升压时，高压罐TA-5003和低压罐TA-5004作为压缩机PC-5001的下游，作为缓冲罐来保持主回路压力平稳上升。9.根据权利要求8所述的一种聚变反应堆的冷却系统，其特征在于，所述补气与压力控制系统还包括开关阀VG-5013、开关阀VG-5012、开关阀VG-5014、开关阀VG-5041、开关阀VG-5042、开关阀VG-5043、开关阀VG-5044；流量调节阀VC-5008、流量调节阀VC-5009、流量调节阀VG-5040；止回阀VK-5015；冷却剂源与开关阀VG-5013相连后分成两路：第一路依次与开关阀VG-5042、压缩机PC-5001、开关阀VG-5041、止回阀VK-5015、开关阀VG-5014后与高压罐TA-5003的进气口相连；第二路依次与开关阀VG-5012和流量调节阀VC-5040相连后，与低压罐TA-5004的进气口相连；低压罐TA-5004出口与开关阀VG-5043和流量调节阀VC-5009相连，之后与截止阀VK-5017和回热器HX-5001之间的管路连接；高压罐TA-5003出气口依次与开关阀VG-5044和流量调节阀VC-5008相连，之后与开关阀VG-500...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶兴福，王小勇，王晓宇，王芬，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：发明
国别省市：四川,51
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