非能动堆芯热量导出装置、卧式高温气冷堆和冷却方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种非能动堆芯热量导出装置、卧式高温气冷堆以及冷却方法。该装置包括：冷却水箱、循环回路。冷却水箱容置有冷却水，其位置高于循环回路的位置。循环回路包括接入管段和回流管段，接入管段和回流管段均与冷却水箱连接。循环回路还包括多个吸热管段，吸热管段的两端分别与接入管段和回流管段连接，多个吸热管段均沿水平方向依次排列，并沿竖直方向延伸，吸热管段包括弧形段，弧形段环绕于压力容器的周围。冷却水箱中的冷却水由接入管段流入循环回路中，经吸热管段以吸收压力容器的散发的热量，吸热后的冷却水最后由回流管段流回冷却水箱中。该热量导出装置能够对气冷堆的堆芯进行冷却降温，且具有较高的降温效率。且具有较高的降温效率。且具有较高的降温效率。

【技术实现步骤摘要】
非能动堆芯热量导出装置、卧式高温气冷堆和冷却方法


[0001]本专利技术具体涉及一种非能动堆芯热量导出装置、卧式高温气冷堆以及卧式气冷堆的压力容器的冷却方法。

技术介绍

[0002]作为第四代先进反应堆的备选技术之一，高温气冷堆(HTGR)设计紧凑简化，固有安全性高，具有广泛的应用前景。气冷微堆是一种小型化棱柱型高温气冷堆，采用氦气作为冷却工质，以四层全陶瓷型包覆颗粒(TRISO)作为燃料，用石墨作为慢化剂和堆芯结构材料。当发生失流、反应性引入等事故时，反应堆内的氦气冷却剂强迫循环流动终止，丧失对堆芯燃料的冷却能力。为了缓解事故后果，需要持续有效地导出堆芯内的衰变热量；对于停堆失败的预计运行瞬态，还需要导出裂变释热。否则燃料组件以及堆内其他构件的温度会持续升高，当温度超过其结构限值后，会最终导致TRISO颗粒破损，并引起放射性裂变产物的大量释放。
[0003]为了应对上述事故工况，确保反应堆堆芯结构的完整性，高温气冷堆设计中大都采用了非能动堆芯热量导出系统来作为事故缓解手段。代表性的设计方案包括美国GeneralAtomics公司的GT
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MHR反应堆和MHTGR反应堆，以及法国AREVA公司的SC
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HTGR反应堆。
[0004]现有的非能动堆芯热量导出系统技术方案存在一定的不足：首先，现有的设计方案都主要针对的立式放置的反应堆，采用的是瘦高形的放置方式，保证获得足够的冷热源高度差和驱动压头；而对于水平卧式放置的反应堆则不适用。其次，部分方案的换热器和循环回路布置在反应堆的单侧，导致传热不均匀，未布置换热器一侧冷却效果相对偏弱，有可能导致该侧的混凝土偏高。此外，现有的循环回路与反应堆压力容器之间的换热面积相对较小，
[0005]且距离较远，限制了换热的效率。鉴于上述现有技术方案的不足，亟待提出一种更加高效的非能动堆芯热量导出装置，以满足高温气冷堆的安全需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种非能动堆芯热量导出装置、卧式高温气冷堆和冷却方法，该堆芯热量导出装置能够对气冷堆的堆芯进行冷却降温，结构简单且具有较高的降温效率。
[0007]根据本专利技术第一方面的实施例，提供一种非能动堆芯热量导出装置，包括：冷却水箱、循环回路。所述冷却水箱用于容置冷却水，所述冷却水箱的位置高于所述循环回路的位置。所述循环回路包括接入管段和回流管段，所述接入管段和所述回流管段均与所述冷却水箱连接。所述循环回路还包括多个吸热管段，所述吸热管段的两端分别与所述接入管段和所述回流管段连接，多个所述吸热管段均沿水平方向依次排列，并沿竖直方向延伸，所述吸热管段包括弧形段，所述弧形段环绕于反应堆中呈卧式布置的压力容器的周围。冷却水
箱中的冷却水由接入管段流入循环回路中，经吸热管段以吸收所述压力容器的散发的热量，吸热后的冷却水最后由回流管段流回冷却水箱中。
[0008]优选的，所述循环回路的数量为两个，两个所述循环回路的吸热管段对称布置，并分别位于所述压力容器的左右两侧。
[0009]优选的，所述循环回路还包括分流管段。所述分流管段与所述接入管段连接，用于对所述接入管段中的冷却水进行分流。所述分流管段沿水平方向延伸，其还与多个所述吸热管段的下端连通，用于供分流后的冷却水流入所述吸热管段中。
[0010]优选的，所述循环回路还包括汇流管段，所述汇流管段位于所述分流管段的上方。所述汇流管段沿水平方向延伸，其与多个所述吸热管段的上端连通，多个吸热管段中的冷却水汇流至汇流管段中。所述汇流管段还与所述回流管段连通，用于供汇流后的冷却水流回所述冷却水箱中。
[0011]优选的，所述循环回路的接入管段沿竖直方向延伸，其中部设置有控制阀门，所述控制阀门用于控制所述接入管段的开启或关闭。
[0012]优选的，所述循环回路的各个管段均采用不锈钢材料制成。
[0013]优选的，所述接入管段的管径小于所述吸热管段的管径。
[0014]优选的，所述吸热管段的弧形段与所述压力容器之间的距离为0.2
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0.5倍的压力容器的直径长度。
[0015]根据本专利技术第二方面的实施例，提供一种卧式高温气冷堆，包括卧式反应堆以及上述的非能动堆芯热量导出装置。所述反应堆包括堆芯和压力容器，所述堆芯容置于所述压力容器内。所述非能动堆芯热量导出装置用于对所述压力容器进行降温。
[0016]优选地，所述非能动堆芯热量导出装置采用权利要求5中所述的非能动堆芯热量导出装置。所述系统还包括控制单元，所述控制单元与非能动堆芯热量导出装置的控制阀门电连接。所述控制单元用于在所述反应堆发生故障时，向所述控制阀门发出开启信号，以使得所述控制阀门打开，进而使得所述非能动堆芯热量导出装置的吸热管段对所述压力容器进行降温。
[0017]根据本专利技术第三方面的实施例，提供一种卧式高温气冷堆的压力容器的冷却方法，该方法使用上述的非能动堆芯热量导出装置，包括如下步骤：当反应堆发生故障时，打开控制阀门，以使冷却水箱中的冷却水由接入管段流入循环回路中。冷却水从接入管段进入吸热管段，流经吸热管段的冷却水吸收所述压力容器散发的热量。吸热后的冷却水由回流管段重新回到冷却水箱中。
[0018]本专利技术中的非能动堆芯热量导出装置中的冷却水箱的位置高于循环回路的位置，因此，冷却水受到重力的作用进入循环回路中，并依次经过接入管段、吸热管段和回流管段，最终，流回至冷却水箱中。冷却水在经过吸热管段时，能够吸收压力容器散发的热量，从而对压力容器进行降温冷却。吸热管段的中部通过设置弧形段从而可以更大面积地贴合于压力容器的表面，从而实现更大的换热面积和覆盖范围，从而能够提高对于压力容器的吸热效率。因此，本非能动堆芯热量导出装置能够对气冷堆的堆芯进行冷却降温，且具有较高的降温效率。
附图说明
[0019]图1是本专利技术一些实施例中的非能动堆芯热量导出装置的结构示意图；
[0020]图2是本专利技术一些实施例中的非能动堆芯热量导出装置的主视图；
[0021]图3是本专利技术一些实施例中的非能动堆芯热量导出装置的侧视图。
[0022]图中：1
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冷却水箱、2
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接入管段、3
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控制阀门、4
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分流管段、5
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吸热管段、6
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汇流管段、7
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压力容器、8
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回流管段。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术中的附图，对专利技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的范围。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”“上游”、“下游”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非能动堆芯热量导出装置，其特征在于，包括：冷却水箱(1)、循环回路，所述冷却水箱(1)用于容置冷却水，所述冷却水箱(1)的位置高于所述循环回路的位置，所述循环回路包括接入管段(2)和回流管段(8)，所述接入管段(2)和所述回流管段(8)均与所述冷却水箱(1)连接，所述循环回路还包括多个吸热管段(5)，所述吸热管段(5)的两端分别与所述接入管段(2)和所述回流管段(8)连接，多个所述吸热管段(5)均沿水平方向依次排列，并沿竖直方向延伸，所述吸热管段包括弧形段，所述弧形段环绕于反应堆中呈卧式布置的压力容器(7)的周围，冷却水箱中的冷却水由接入管段(2)流入循环回路中，经吸热管段以吸收所述压力容器(7)的散发的热量，吸热后的冷却水最后由回流管段(8)流回冷却水箱(1)中。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述循环回路的数量为两个，两个所述循环回路的吸热管段(5)对称布置，并分别位于所述压力容器(7)的左右两侧。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述循环回路还包括分流管段(4)；所述分流管段(4)与所述接入管段(2)连接，用于对所述接入管段(2)中的冷却水进行分流，所述分流管段(4)沿水平方向延伸，其还与多个所述吸热管段(5)的下端连通，用于供分流后的冷却水流入所述吸热管段(5)中。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述循环回路还包括汇流管段(6)，所述汇流管段(6)位于所述分流管段(4)的上方，所述汇流管段(6)沿水平方向延伸，其与多个所述吸热管段(5)的上端连通，多个吸热管段(5)中的冷却水汇流至汇流管段(6)中，所述汇流管段(6)还与所述回流管段(8)连通，用于供汇流后的冷却水流回所述冷却水箱(1)中。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述循环回路的接入管段(2)沿竖直方...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄政，董建华，张朔婷，张成龙，朱思阳，贺楷，王贺南，刘国明，陈巧艳，邹文重，于沛，李丽娟，堵树宏，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
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