本發(fā)明涉及一種反應(yīng)堆冷卻劑輔助加熱與余熱排出裝置技術(shù)，特別涉及一種用于池式液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的輔助加熱與余熱排出復(fù)合型裝置。

背景技術(shù)：
池式液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆停止運(yùn)行時(shí)，液態(tài)重金屬冷卻劑溫度降低，由于液態(tài)重金屬熔點(diǎn)較高當(dāng)液態(tài)重金屬冷卻劑溫度低于其熔點(diǎn)時(shí)極容易引起凝固事故，即使液態(tài)重金屬冷卻劑溫度高于其熔點(diǎn)較小范圍，也有可能出現(xiàn)液態(tài)重金屬冷卻劑的局部凝固事故，所以有必要設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)主容器內(nèi)液態(tài)重金屬冷卻劑加熱的輔助加熱系統(tǒng)。目前，池式液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆中的輔助加熱系統(tǒng)，主要有以下幾種類型：第一種是在反應(yīng)堆主容器與安全容器間的環(huán)形空腔內(nèi)通入高溫氮?dú)猓ㄟ^高溫氮?dú)馀c主容器的換熱實(shí)現(xiàn)對(duì)主容器內(nèi)液態(tài)重金屬冷卻劑的加熱功能，但是這種方式傳熱效率較低，并會(huì)導(dǎo)致環(huán)形空腔內(nèi)氣體壓力的變化影響安全容器的安全功能。第二種是在堆芯下方裝入加熱絲來實(shí)現(xiàn)對(duì)主容器內(nèi)液態(tài)重金屬冷卻劑的加熱功能，但是在反應(yīng)堆長期的高溫輻照腐蝕環(huán)境影響下，加熱絲的可用性將會(huì)受到一定影響。池式液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆事故停堆后，主泵停止運(yùn)行，二回路循環(huán)泵停止運(yùn)行，通過堆芯的冷卻劑流量急劇減少，堆芯功率降低，主回路冷卻劑溫度升高，存在燃料包殼融化的風(fēng)險(xiǎn)，為保證及時(shí)將堆芯余熱帶走，有必要設(shè)計(jì)余熱排出系統(tǒng)保證堆芯的冷卻能力。目前，池式液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆中的余熱排出系統(tǒng)，主要有以下幾種類型：第一種是在主容器外壁面裝設(shè)換熱管，通過換熱管內(nèi)空氣的自然循環(huán)能力依靠輻射換熱將主容器壁面的熱量帶走，從而降低主容器內(nèi)冷卻劑溫度，帶走堆芯余熱，但是這種方法的換熱效率較低。第二種是在主容器內(nèi)裝設(shè)余熱換熱器，通過與主回路冷卻劑的直接換熱降低主回路冷卻劑溫度，帶走堆芯熱量，但是這種方法需要在主容器內(nèi)額外裝設(shè)余熱換熱器，增加了主容器內(nèi)設(shè)備布置的復(fù)雜性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種用于池式液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的輔助加熱與余熱排出復(fù)合型裝置。本發(fā)明技術(shù)解決方案如下：一種用于池式液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的輔助加熱與余熱排出復(fù)合型裝置，包括：水池、螺旋管、截止閥一、截止閥二、截止閥三、截止閥四、截止閥五、截止閥六、加熱器、水泵、儲(chǔ)水罐、熱交換器的二回路冷卻劑出口端、熱交換器的二回路冷卻劑進(jìn)口端、二回路冷卻劑系統(tǒng)的入口端和二回路冷卻劑系統(tǒng)的出口端；復(fù)合型裝置與二回路冷卻劑系統(tǒng)為一個(gè)并聯(lián)環(huán)路，二回路冷卻劑系統(tǒng)的入口端通過截止閥五與熱交換器的二回路冷卻劑出口端相連，二回路冷卻劑系統(tǒng)的出口端通過截止閥六與熱交換器的二回路冷卻劑進(jìn)口端相連，加熱器的一端依次通過截止閥二和截止閥四與熱交換器的二回路冷卻劑出口端相連，加熱器的另一端通過水泵與儲(chǔ)水罐的一端相連，儲(chǔ)水罐的另一端通過截止閥三與熱交換器的二回路冷卻劑進(jìn)口端相連，螺旋管的一端依次通過截止閥一和截止閥四與熱交換器的二回路冷卻劑出口端相連，螺旋管的另一端與儲(chǔ)水罐相連，螺旋管浸泡在水池中，截止閥二、加熱器和水泵與截止閥一和螺旋管為一個(gè)并聯(lián)環(huán)路。進(jìn)一步的，反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)，與二回路冷卻劑系統(tǒng)的入口端和二回路冷卻劑系統(tǒng)的出口端相連的截止閥五、截止閥六打開，與儲(chǔ)水罐和加熱器相連的截止閥三、截止閥四關(guān)閉，與加熱器相連的截止閥二關(guān)閉，與螺旋管相連的截止閥一關(guān)閉，通過二回路冷卻劑系統(tǒng)帶走主容器內(nèi)堆芯產(chǎn)生的熱量；反應(yīng)堆停止運(yùn)行時(shí)，與二回路冷卻劑系統(tǒng)的入口端和二回路冷卻劑系統(tǒng)的出口端相連的截止閥五、截止閥六關(guān)閉，與儲(chǔ)水罐和加熱器相連的截止閥三、截止閥四打開，與加熱器相連的截止閥二打開，與螺旋管相連的截止閥一關(guān)閉，通過輔助加熱裝置對(duì)主容器內(nèi)液態(tài)重金屬冷卻劑進(jìn)行加熱，防止液態(tài)重金屬冷卻劑發(fā)生凝固；反應(yīng)堆二回路冷卻劑系統(tǒng)功能失效時(shí)，與二回路冷卻劑系統(tǒng)的入口端和二回路冷卻劑系統(tǒng)的出口端相連的截止閥五、截止閥六關(guān)閉，與儲(chǔ)水罐和加熱器相連的截止閥三、截止閥四打開，與加熱器相連的截止閥二關(guān)閉，與螺旋管相連的截止閥一打開，通過余熱排出裝置將主容器內(nèi)堆芯產(chǎn)生的余熱排出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)是：本發(fā)明輔助加熱與余熱排出復(fù)合型裝置結(jié)構(gòu)簡單，不需要在主容器內(nèi)增加額外部件，有效提高反應(yīng)堆的可靠性和安全性。輔助加熱與余熱排出復(fù)合型裝置的運(yùn)行不會(huì)影響其他系統(tǒng)的安全性，換熱效率較高。輔助加熱與余熱排出復(fù)合型裝置具有加熱容器內(nèi)液體重金屬冷卻劑的功能與排出堆芯余熱的功能。附圖說明圖1為本發(fā)明提供的一種用于池式液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的輔助加熱與余熱排出復(fù)合型裝置示意圖，其中，1為水池，2為螺旋管，3為截止閥一，4為截止閥二，5為加熱器，6為水泵，7為儲(chǔ)水罐，8為截止閥三，9為截止閥四，10為截止閥五，11為截止閥六，12熱交換器的二回路冷卻劑出口端、13熱交換器的二回路冷卻劑進(jìn)口端、14二回路冷卻劑系統(tǒng)的入口端，15二回路冷卻劑系統(tǒng)的出口端。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述：如圖1所示，本發(fā)明一種用于池式液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的輔助加熱與余熱排出復(fù)合型裝置，包括水池1、螺旋管2、截止閥3、截止閥4、截止閥8、截止閥9、截止閥10、截止閥11、加熱器5、水泵6、儲(chǔ)水罐7、熱交換器的二回路冷卻劑出口端12、熱交換器的二回路冷卻劑進(jìn)口端13、二回路冷卻劑系統(tǒng)的入口端14和二回路冷卻劑系統(tǒng)的出口端15；復(fù)合型裝置與二回路冷卻劑系統(tǒng)為一個(gè)并聯(lián)環(huán)路，二回路冷卻劑系統(tǒng)的入口端14通過截止閥10與熱交換器的二回路冷卻劑出口端12相連，二回路冷卻劑系統(tǒng)的出口端15通過截止閥11與熱交換器的二回路冷卻劑進(jìn)口端13相連，加熱器5的一端通過截止閥4、截止閥9與熱交換器的二回路冷卻劑出口端12相連，加熱器5的另一端通過水泵6與儲(chǔ)水罐7的一端相連，儲(chǔ)水罐7的另一端通過截止閥8與熱交換器的二回路冷卻劑進(jìn)口端13相連，螺旋管2的一端通過截止閥3、截止閥9與熱交換器的二回路冷卻劑出口端12相連，螺旋管2的另一端與儲(chǔ)水罐7相連，螺旋管2浸泡在水池1中，截止閥4、加熱器5、水泵6與截止閥3、螺旋管2為一個(gè)并聯(lián)環(huán)路。反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)，與二回路冷卻劑系統(tǒng)的入口端14和二回路冷卻劑系統(tǒng)的出口端15相連的截止閥10、截止閥11打開，與儲(chǔ)水罐7和加熱器5相連的截止閥8、截止閥9關(guān)閉，與加熱器5相連的截止閥4關(guān)閉，與螺旋管2相連的截止閥3關(guān)閉，低溫的二回路冷卻劑從二回路冷卻劑系統(tǒng)的出口端15通過截止閥11后進(jìn)入熱交換器的二回路冷卻劑進(jìn)口端13，在熱交換器中吸收一回路冷卻劑的熱量后溫度升高，從熱交換器的二回路冷卻劑出口端12流出，然后經(jīng)過截止閥10后進(jìn)入二回路冷卻劑系統(tǒng)的入口端14，在二回路冷卻劑系統(tǒng)中將二回路冷卻劑吸收的熱量帶走，完成一個(gè)循環(huán)；反應(yīng)堆停止運(yùn)行時(shí)，與二回路冷卻劑系統(tǒng)的入口端14和二回路冷卻劑系統(tǒng)的出口端15相連的截止閥10、截止閥11關(guān)閉，與儲(chǔ)水罐7和加熱器5相連的截止閥8、截止閥9打開，與加熱器5相連的截止閥4打開，與螺旋管2相連的截止閥3關(guān)閉，加熱器5開始運(yùn)行，將儲(chǔ)水罐7及環(huán)路中的水加熱到一定溫度，然后水泵6開始運(yùn)行，將高溫的水通過截止閥8送入熱交換器的二回路冷卻劑進(jìn)口端13，在熱交換器中將熱量傳遞給一回路冷卻劑后溫度降低，從熱交換器的二回路冷卻劑出口端12流出，然后經(jīng)過截止閥9、截止閥4流入加熱器5中繼續(xù)加熱，完成一個(gè)循環(huán)，通過輔助加熱系統(tǒng)對(duì)主容器內(nèi)液態(tài)重金屬冷卻劑進(jìn)行加熱，達(dá)到防止液態(tài)重金屬冷卻劑發(fā)生凝固的目的。反應(yīng)堆二回路冷卻劑系統(tǒng)功能失效時(shí)，與二回路冷卻劑系統(tǒng)的入口端14和二回路冷卻劑系統(tǒng)的出口端15相連的截止閥10、截止閥11關(guān)閉，與儲(chǔ)水罐7和加熱器5相連的截止閥8、截止閥9打開，與加熱器5相連的截止閥4關(guān)閉，與螺旋管2相連的截止閥3打開，在主容器中吸收堆芯熱量后的高溫水從熱交換器的二回路冷卻劑出口端12流出，通過截止閥9、截止閥3后流入螺旋管2，螺旋管2中的高溫水在水池1中釋放熱量后通過儲(chǔ)水罐7與截止閥8流入熱交換器的二回路冷卻劑進(jìn)口端13，繼續(xù)在主容器中吸收堆芯產(chǎn)生的熱量，完成一個(gè)循環(huán)，通過余熱排出裝置達(dá)到將主容器內(nèi)堆芯產(chǎn)生的余熱排出的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明輔助加熱與余熱排出復(fù)合型裝置結(jié)構(gòu)簡單，不需要在主容器內(nèi)增加額外部件，有效提高反應(yīng)堆的可靠性和安全性。輔助加熱與余熱排出復(fù)合型裝置的運(yùn)行不會(huì)影響其他系統(tǒng)的安全性，換熱效率較高。