專利名稱:一種液態(tài)金屬冷卻池式反應(yīng)堆堆內(nèi)冷熱池分隔系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于反應(yīng)堆系統(tǒng)部件設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種液態(tài)金屬冷卻池式反應(yīng)堆堆內(nèi)冷熱池分隔系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
液態(tài)金屬冷卻池式反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)簡單，所有冷卻劑均在一個(gè)容器內(nèi)，避免發(fā)生一回路冷卻劑喪失(LOCA)事故，可以有效地提高反應(yīng)堆的安全性，是先進(jìn)反應(yīng)堆的重要候選堆型，。在國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)發(fā)布的六種第四代核能系統(tǒng)中，鈉冷快堆和鉛冷快堆均屬于液態(tài)金屬冷卻池式反應(yīng)堆。在加速器驅(qū)動(dòng)次臨界反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中，也采用液態(tài)金屬冷卻池式反應(yīng)堆。
堆內(nèi)熱分隔系統(tǒng)是液態(tài)金屬池式反應(yīng)堆的重要部件。液態(tài)金屬池式反應(yīng)堆反應(yīng)容器內(nèi)分為熱池和冷池，熱池與冷池間通過堆內(nèi)熱分隔系統(tǒng)進(jìn)行分離，冷卻劑從堆芯流出進(jìn)入熱池，在經(jīng)過換熱器后進(jìn)入冷池，形成一回路循環(huán)。堆內(nèi)熱分隔系統(tǒng)的隔熱效果將影響反應(yīng)堆的自然循環(huán)能力，從而影響反應(yīng)堆的熱效率。在現(xiàn)有液態(tài)金屬池式反應(yīng)堆中，堆內(nèi)熱分隔系統(tǒng)多采用單層鋼板或多層鋼板結(jié)構(gòu)的隔熱板方案。在比利時(shí)的鉛鉍冷卻反應(yīng)堆MYRRHA和意大利的加速器驅(qū)動(dòng)次臨界反應(yīng)堆XADS的設(shè)計(jì)中，隔熱板只設(shè)計(jì)了一層鋼板，這對(duì)隔熱板的材料屬性要求較高，實(shí)現(xiàn)難度大。在中國實(shí)驗(yàn)快堆的設(shè)計(jì)中，反應(yīng)堆中的堆內(nèi)熱分隔系統(tǒng)采用三層鋼板結(jié)構(gòu)的隔熱板，該方案可以降低隔熱板兩邊的溫差，減小隔熱板的熱應(yīng)力，但隔熱效果不好，熱效率低。
堆內(nèi)冷卻劑輔助加熱系統(tǒng)是液態(tài)金屬冷卻池式反應(yīng)堆的另一重要系統(tǒng)。在停堆狀態(tài)下，需對(duì)池內(nèi)冷卻劑進(jìn)行輔助加熱，保證其不發(fā)生凝固。在現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案中，多采用二回路給一回路加熱的方式進(jìn)行輔助加熱。在中國實(shí)驗(yàn)快堆的設(shè)計(jì)中，停堆狀態(tài)下，啟動(dòng)纏繞在二回路上的加熱絲加熱二回路冷卻劑，再通過二回路向一回路加熱的方式保證池內(nèi)冷卻劑不發(fā)生凝固，這種方案需一直保持一回路泵處于運(yùn)行狀態(tài)，這大大降低了系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。在比利時(shí)的鉛鉍冷卻反應(yīng)堆MYRRHA的設(shè)計(jì)中，通過在堆內(nèi)設(shè)置氣體加熱系統(tǒng)來進(jìn)行堆內(nèi)冷卻劑輔助加熱，這種方案需增加反應(yīng)堆堆內(nèi)部件，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種液態(tài)金屬冷卻池式反應(yīng)堆堆內(nèi)冷熱池分隔系統(tǒng)，當(dāng)反應(yīng)堆處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)起堆內(nèi)冷熱池分隔的作用，當(dāng)反應(yīng)堆處于停堆狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)起堆內(nèi)冷卻劑輔助加熱功能，通過同一套設(shè)備實(shí)現(xiàn)堆內(nèi)冷熱池分隔和堆內(nèi)冷卻劑輔助加熱兩項(xiàng)功能，降低反應(yīng)堆系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性和安全性。該系統(tǒng)采用氣體作為介質(zhì)進(jìn)行冷熱池分隔，氣體導(dǎo)熱率低，可以有效增強(qiáng)隔熱效果，從而提高了反應(yīng)堆熱效率；該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可在不增加堆內(nèi)設(shè)備的前提下對(duì)停堆狀態(tài)下的池內(nèi)冷卻劑持續(xù)加熱，保證池內(nèi)冷卻劑不發(fā)生凝固，提高反應(yīng)堆安全性。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題米用的技術(shù)方案一種液態(tài)金屬冷卻池式反應(yīng)堆堆內(nèi)冷熱池分隔系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括氣體儲(chǔ)存罐、加熱器、風(fēng)機(jī)、進(jìn)氣口閥門、堆內(nèi)熱分隔板、排氣口閥門、連接管道、儲(chǔ)存罐左閥門、儲(chǔ)存罐中閥門和儲(chǔ)存罐右閥門；當(dāng)反應(yīng)堆處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，該系統(tǒng)起堆內(nèi)冷熱池分隔的作用，此時(shí)進(jìn)氣口閥門、排氣口閥門、儲(chǔ)存罐左閥門、儲(chǔ)存罐中閥門和儲(chǔ)存罐右閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，堆內(nèi)熱分隔板中充滿氣體；當(dāng)反應(yīng)堆處于停堆狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)起堆內(nèi)冷卻劑輔助加熱功能，此時(shí)進(jìn)氣口閥門、排氣口閥門、儲(chǔ)存罐左閥門、儲(chǔ)存罐中閥門和儲(chǔ)存罐右閥門處于開啟狀態(tài)，加熱器和風(fēng)機(jī)工作，氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入堆內(nèi)熱分隔板，從排氣口排出堆內(nèi)熱分隔板。
所述堆內(nèi)熱分隔板由內(nèi)板和外板組成，內(nèi)板和外板之間留有間隙，間隙大小可根據(jù)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的需要進(jìn)行調(diào)整，上部設(shè)置有進(jìn)氣口和排氣口，用于通入氣體和排出氣體，堆內(nèi)熱分隔板呈階梯型圓桶結(jié)構(gòu)，分為上桶、肩板和下桶，下桶直徑與堆芯外徑相同，內(nèi)部放置堆芯，肩板為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，可放置換熱器，上桶直徑與反應(yīng)容器內(nèi)徑相同，與反應(yīng)容器內(nèi)壁接觸。
所述氣體可采用空氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w氬氣等。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于
(I)、本發(fā)明該系統(tǒng)采用氣體作為介質(zhì)進(jìn)行冷熱池分隔，利用氣體導(dǎo)熱率低的特點(diǎn)增強(qiáng)隔熱效果，從而提高了反應(yīng)堆熱效率。與中國實(shí)驗(yàn)快堆的三層熱隔板方案相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用氣體作為隔熱介質(zhì)，提高隔熱效果，從而提高反應(yīng)堆的熱效率。
( 2 )、本發(fā)明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可在不增加堆內(nèi)設(shè)備的前提下對(duì)停堆狀態(tài)下的池內(nèi)冷卻劑持續(xù)加熱，保證池內(nèi)冷卻劑不發(fā)生凝固，提高反應(yīng)堆安全性。與中國實(shí)驗(yàn)快堆的二回路給一回路加熱的輔助加熱系統(tǒng)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于加熱面積大，系統(tǒng)簡單，加熱均勻，無需啟動(dòng)一回路驅(qū)動(dòng)泵，提高了反應(yīng)堆的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
(3)、本發(fā)明該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)堆內(nèi)冷熱池分隔和堆內(nèi)冷卻劑輔助加熱兩項(xiàng)功能，具有多功能性，可簡化反應(yīng)堆系統(tǒng)，提高體統(tǒng)可靠性，降低建造成本，提高反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性。


圖1是本發(fā)明的布置圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明提供的一種液態(tài)金屬冷卻池式反應(yīng)堆堆內(nèi)冷熱池分隔系統(tǒng)，包括氣體儲(chǔ)存罐1、加熱器2、風(fēng)機(jī)3、進(jìn)氣口閥門4、堆內(nèi)熱分隔板5、排氣口閥門6、連接管道7、儲(chǔ)存罐左閥門8、儲(chǔ)存罐中閥門9和儲(chǔ)存罐右閥門10。當(dāng)反應(yīng)堆處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)起堆內(nèi)冷熱池分隔的作用，此時(shí)進(jìn)氣口閥門4、排氣口閥門6、儲(chǔ)存罐左閥門8、儲(chǔ)存罐中閥門9和儲(chǔ)存罐右閥門10均處于關(guān)閉狀態(tài)，堆內(nèi)熱分隔板5中充滿氣體；當(dāng)反應(yīng)堆處于停堆狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)起堆內(nèi)冷卻劑輔助加熱功能，此時(shí)進(jìn)氣口閥門4、排氣口閥門6、儲(chǔ)存罐左閥門
8、儲(chǔ)存罐中閥門9和儲(chǔ)存罐右閥門10均處于開啟狀態(tài)，加熱器2和風(fēng)機(jī)3工作，氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入堆內(nèi)熱分隔板5，從排氣口排出堆內(nèi)熱分隔板5。
堆內(nèi)熱分隔板5由內(nèi)板和外板組成，內(nèi)板和外板之間留有間隙，間隙大小可根據(jù)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的需要進(jìn)行調(diào)整，上部設(shè)置有進(jìn)氣口和排氣口，用于通入氣體和排出氣體，堆內(nèi)熱分隔板5呈階梯型圓桶結(jié)構(gòu)，分為上桶、肩板和下桶，下桶直徑與堆芯外徑相同，內(nèi)部放置堆芯，肩板為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，可放置換熱器，上桶直徑與反應(yīng)容器內(nèi)徑相同，與反應(yīng)容器內(nèi)壁接觸。
加熱器2采用電熱絲加熱器。
風(fēng)機(jī)3采用臥式單級(jí)離心式鼓風(fēng)機(jī)。
氣體采用氮?dú)狻?br>反應(yīng)堆運(yùn)行狀態(tài)操作步驟反應(yīng)堆開始運(yùn)行前，預(yù)先打開氣體儲(chǔ)存罐I和進(jìn)氣口閥門4，排氣口閥門6保持關(guān)閉狀態(tài)，將氮?dú)獬淙攵褍?nèi)熱分隔板5，待氮?dú)鈮毫_(dá)到設(shè)定壓力后依次關(guān)閉進(jìn)氣口閥門4，關(guān)閉氣體儲(chǔ)存罐I。此時(shí)系統(tǒng)對(duì)反應(yīng)堆堆內(nèi)冷熱池起到熱分隔作用。
停堆狀態(tài)操作步驟先后打開進(jìn)氣口閥門4和排氣口閥門6，系統(tǒng)內(nèi)壓力穩(wěn)定后打開氣體儲(chǔ)存罐1，開啟風(fēng)機(jī)3和加熱器2，將系統(tǒng)內(nèi)氮?dú)饬魉倏刂圃谠O(shè)定范圍內(nèi)，以起到較好的加熱效果，氮?dú)膺M(jìn)口溫度維持在設(shè)定溫度，此時(shí)系統(tǒng)對(duì)堆內(nèi)液態(tài)金屬起到輔助加熱功能，防止其凝固。
本發(fā)明未詳細(xì)闡述的部分屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)。
盡管上面對(duì)本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式
的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求
限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1.一種液態(tài)金屬冷卻池式反應(yīng)堆堆內(nèi)冷熱池分隔系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括氣體儲(chǔ)存罐(1)、加熱器(2)、風(fēng)機(jī)(3)、進(jìn)氣口閥門(4)、堆內(nèi)熱分隔板(5)、排氣口閥門(6)、連接管道(7)、儲(chǔ)存罐左閥門(8)、儲(chǔ)存罐中閥門(9)和儲(chǔ)存罐右閥門(10);當(dāng)反應(yīng)堆處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，該系統(tǒng)起堆內(nèi)冷熱池分隔的作用，此時(shí)進(jìn)氣口閥門(4)、排氣口閥門(6)、儲(chǔ)存罐左閥門(8)、儲(chǔ)存罐中閥門(9)和儲(chǔ)存罐右閥門(10)處于關(guān)閉狀態(tài)，堆內(nèi)熱分隔板(5)中充滿氣體；當(dāng)反應(yīng)堆處于停堆狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)起堆內(nèi)冷卻劑輔助加熱功能，此時(shí)進(jìn)氣口閥門(4)、排氣口閥門(6 )、儲(chǔ)存罐左閥門(8 )、儲(chǔ)存罐中閥門(9 )和儲(chǔ)存罐右閥門(10 )處于開啟狀態(tài)，加熱器(2 )和風(fēng)機(jī)(3 )工作，氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入堆內(nèi)熱分隔板(5 )，從排氣口排出堆內(nèi)熱分隔板(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種液態(tài)金屬冷卻池式反應(yīng)堆堆內(nèi)冷熱池分隔系統(tǒng)，其特征在于堆內(nèi)熱分隔板(5)由內(nèi)板和外板組成，內(nèi)板和外板之間留有間隙，間隙大小可根據(jù)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的需要進(jìn)行調(diào)整，上部設(shè)置有進(jìn)氣口和排氣口，用于通入氣體和排出氣體，堆內(nèi)熱分隔板(5)呈階梯型圓桶結(jié)構(gòu)，分為上桶、肩板和下桶，下桶直徑與堆芯外徑相同，內(nèi)部放置堆芯，肩板為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，可放置換熱器，上桶直徑與反應(yīng)容器內(nèi)徑相同，與反應(yīng)容器內(nèi)壁接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的一種液態(tài)金屬冷卻池式反應(yīng)堆堆內(nèi)冷熱池分隔系統(tǒng)，其特征在于所述氣體可采用空氣、氮?dú)饣蚨栊詺怏w氬氣。
專利摘要
本發(fā)明提供一種液態(tài)金屬冷卻池式反應(yīng)堆堆內(nèi)冷熱池分隔系統(tǒng)，包括氣體儲(chǔ)存罐(1)、加熱器(2)、風(fēng)機(jī)(3)、進(jìn)氣口閥門(4)、堆內(nèi)熱分隔板(5)、排氣口閥門(6)和連接管道(7)；當(dāng)反應(yīng)堆處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，該系統(tǒng)起堆內(nèi)冷熱池分隔的作用，此時(shí)進(jìn)氣口閥門和排氣口閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，堆內(nèi)熱分隔板中充滿氣體；當(dāng)反應(yīng)堆處于停堆狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)起堆內(nèi)冷卻劑輔助加熱功能，此時(shí)進(jìn)氣口閥門和排氣口閥門開啟，加熱器和風(fēng)機(jī)工作，氣體從進(jìn)氣口進(jìn)入堆內(nèi)熱分隔板，從排氣口排出堆內(nèi)熱分隔板。通過同一套設(shè)備實(shí)現(xiàn)堆內(nèi)冷熱池分隔和堆內(nèi)冷卻劑輔助加熱兩項(xiàng)功能，降低反應(yīng)堆系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性和安全性。
文檔編號(hào)G21C15/20GKCN103065693SQ201310015084
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月13日
發(fā)明者陳釗, 李書舟, 陳紅麗, 柏云清, 吳宜燦 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan