一種深井式常壓核供熱系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及井式核反應(yīng)堆供熱領(lǐng)域，尤其涉及深井內(nèi)低溫核供熱反應(yīng)堆。
【背景技術(shù)】
[0002]所有的動力反應(yīng)堆(除了直接沸騰反應(yīng)堆以外)都采用了所謂的間接循環(huán)技術(shù)，如果采用這種技術(shù)，反應(yīng)堆熱量將會被首層熱傳導(dǎo)介質(zhì)吸收，然后通過間接熱傳遞漸次將其轉(zhuǎn)化為可供使用(例如用于驅(qū)動原動機(jī))的可汽化液體。因此，這種可汽化液體只與熱排放源發(fā)生間接連接。對于那些認(rèn)為產(chǎn)生動力的蒸汽并不取決于其輻射能，而且大多數(shù)情況下，即使在燃料元件斷裂的事件中也與此類輻射能無關(guān)的人而言，這樣的系統(tǒng)正是他們迫切渴望擁有的。
[0003]在此之前，間接蒸汽發(fā)生器一般都由反應(yīng)堆壓力外殼內(nèi)的裂變物質(zhì)組成，蒸汽發(fā)生器放置在單獨(dú)的熱交換容器中，這種容器通過管道進(jìn)行連接，從而促進(jìn)熱傳導(dǎo)介質(zhì)的持續(xù)循環(huán)，熱傳導(dǎo)介質(zhì)的持續(xù)循環(huán)需要借助栗機(jī)啟動與保持。后來，出于反應(yīng)堆維修保養(yǎng)和緊急情況處理的相關(guān)需求，將多個熱交換裝置排列在了相互平行放置的回路之內(nèi)。因此，一個反應(yīng)堆就可能有多個熱交換裝置為其提供服務(wù)。每個此類電路都裝有相應(yīng)的閥門，可供單個熱交換裝置進(jìn)行維修保養(yǎng)或處理緊急情況時使用。
[0004]深井式常壓核供熱反應(yīng)堆是一種低溫常壓供熱反應(yīng)堆，這種反應(yīng)堆工作在較低的溫度下，將核裂變產(chǎn)生的熱能通過一、二回路傳熱系統(tǒng)、傳給三回路管網(wǎng)各個支路區(qū)域換熱站群、供給其終端供熱用戶群。目前，國內(nèi)外設(shè)計與建造的低溫核供熱堆是利用深水池，由水靜壓力提高堆芯出口水的溫度，從而達(dá)到提高供水溫度的目的。
[0005]到目前為止國外瑞典、俄羅斯等研究與建造池式供熱堆，但未見后續(xù)成型發(fā)展。國內(nèi)1989年末，清華核能所建造的殼式低溫核供熱堆成功進(jìn)入臨界試運(yùn)行。但是整體結(jié)構(gòu)龐大，相應(yīng)的防泄漏安全設(shè)備不完善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種深井式常壓核供熱系統(tǒng)，提供了供熱需要的相應(yīng)負(fù)荷與溫度的熱水，其結(jié)構(gòu)簡單、契合供熱為最佳匹配的無霧霾、無碳排放、高安全經(jīng)濟(jì)的新核能源裝備。大幅度提高了反應(yīng)堆的安全裕量，非常有效的屏蔽保障放射性物質(zhì)安全;冷卻劑不會流失，在事故下有效包容放射性物質(zhì)。具體方案如下:
[0007]—種深井式常壓核供熱系統(tǒng)，包括深井反應(yīng)堆、η個常壓回路換熱器、能量分配穩(wěn)流裝置、m個慣性穩(wěn)壓裝置、m個中間回路換熱器，以及乏燃料安全池系統(tǒng)和與深井連通的井水強(qiáng)制冷卻安全系統(tǒng)，η 2 2，m 2 2;其中，
[0008]所述深井反應(yīng)堆包括:充滿水的深井、置于深井底部的核反應(yīng)堆芯、η個帶慣性水箱的衰減筒、控制棒組及其數(shù)控智能驅(qū)動機(jī)構(gòu)、堆芯余熱排出系統(tǒng);所述衰減筒分別連接堆芯與常壓回路換熱器；
[0009]所述堆芯裝有新燃料和乏燃料的混合核燃料；
[0010]所述堆芯余熱排出系統(tǒng)用于非能動排出深井中的余熱，包括安裝在深井上部的板式換熱器和安裝在深井上面的空氣冷卻塔，所述板式換熱器與空氣冷卻塔中的板式空冷器相連；
[0011]所述衰減筒和常壓回路換熱器的熱端一一對應(yīng)相連，用于將所述堆芯加熱的水傳送至所述常壓回路換熱器；
[0012]所述能量分配穩(wěn)流裝置分別與η個常壓回路換熱器的冷端相連，通過所述中間回路換熱器分配不同用途的熱能、并通過慣性穩(wěn)壓裝置保持能量分配的均衡和減小對常壓回路的擾動；
[0013]所述m個慣性穩(wěn)壓裝置用于減少系統(tǒng)對水流的影響，穩(wěn)定水壓水流，分別設(shè)置在能量分配系統(tǒng)與中間回路換熱器相連的管路上；
[0014]所述m個中間回路換熱器分別與所述能量分配系統(tǒng)相連，用于將熱量傳遞給應(yīng)用；
[0015]所述乏燃料安全池系統(tǒng)包括依次連通的充滿水的乏燃料暫存池、乏燃料池和儲水池，所述乏燃料暫存池與深井連通；
[0016]所述井水強(qiáng)制冷卻安全系統(tǒng)用于冷卻、凈化深井中的水，包括帶空氣冷卻設(shè)備的冷卻裝置和凈化裝置，所述冷卻裝置和凈化裝置分別與連通深井的管路相連。
[0017]進(jìn)一步，所述新燃料占總量的10%-60%，所述乏燃料占總量的40%—90%。
[0018]進(jìn)一步，所述堆芯周圍堆放有乏燃料。
[0019]進(jìn)一步，所述乏燃料為所述堆芯中用過的或是外來的核廢料。
[0020]進(jìn)一步，所述控制棒有多根，每根控制棒從下方或上方可插入堆芯中，所述其驅(qū)動機(jī)構(gòu)分別控制每組控制棒的上下運(yùn)動，用于進(jìn)行功率調(diào)節(jié)、停堆和緊急情況處理。
[0021]進(jìn)一步，所述常壓回路換熱器為滿足核安全三級要求抗震模擬計算、氦氣高真空檢漏的換熱器。
[0022]進(jìn)一步，所述常壓回路換熱器兩側(cè)安裝攝像頭，用于現(xiàn)場顯示與遠(yuǎn)傳監(jiān)視經(jīng)過長期運(yùn)行。
[0023]進(jìn)一步，所述m個中間換熱器為2個，其中一個與供熱管網(wǎng)相連用于集中供熱，另一個用于污水處理、純凈水生產(chǎn)、海水淡化或其它用途。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:
[0025]本發(fā)明的冷卻劑不會流失，在事故下有效包容放射性物質(zhì)。在深井冷卻劑水體壓力0.2MPa(常壓)下:運(yùn)行壓力低于0.2MPa，供熱低溫的要求反應(yīng)堆的運(yùn)行溫度很低，核裂變釋放核能將循環(huán)水由78°C加熱到98°C，通過自動調(diào)節(jié)二級傳熱系統(tǒng)、按照初寒、嚴(yán)寒、末寒期:提供供熱需要的相應(yīng)負(fù)荷與溫度的熱水、輸送進(jìn)城市供熱管網(wǎng)滿足用戶需要。
[0026]在深井冷卻劑水體壓力0.2MPa(常壓)下:運(yùn)行壓力低于0.2MPa，供熱低溫的要求反應(yīng)堆的運(yùn)行溫度很低，核裂變釋放核能將循環(huán)水由78°C加熱到98°C，大幅度提高了反應(yīng)堆的安全裕量，本發(fā)明常壓低溫深井式反應(yīng)堆沒有壓力殼、安全殼及安注、噴淋等系統(tǒng)，是利用核能滿足供熱需要最佳匹配系統(tǒng)。
[0027]深井的井水與池水體，將非常有效的屏蔽保障放射性物質(zhì)安全，在最大天災(zāi)人禍包括非能動排出堆芯余熱系統(tǒng)的全部設(shè)備都失效，并且沒有人為干預(yù)的條件下，仍能保障有90天核安全干預(yù)期。大大簡化壽期后就地全屏蔽封存處理工程。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明的常壓回路換熱器結(jié)構(gòu)布置俯視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明的深井式常壓核供熱系統(tǒng)主要用于產(chǎn)熱與傳輸熱，是以深水靜壓力提高堆芯出口水溫，從而達(dá)到提高供水溫度的目的，供應(yīng)高溫差供熱管網(wǎng)中的基本熱負(fù)荷，循環(huán)水溫達(dá)到90/60°C或100/70°C ；出口水經(jīng)過多次放射性衰減和放射性隔離，不會對環(huán)境及人身健康造成威脅。反應(yīng)堆將水加熱返回供熱管網(wǎng)到各分區(qū)域換熱站進(jìn)行群換熱，最終到用戶暖器放出有效熱。
[0031]在嚴(yán)寒滿負(fù)荷短期間，本發(fā)明的供熱系統(tǒng)，堆芯核裂變熱能將水由78°C加熱到98°C經(jīng)衰減筒放射性衰減，進(jìn)入常壓回路換熱器熱端放熱降為78°C，再返回堆芯循環(huán)加熱與冷卻流動。中間回路水通過常壓回路換熱器的冷端將水由74°C加熱到94°C流入中間回路換熱器熱端，熱水在中間回路中加熱與冷卻循環(huán)流動，壓力供熱管網(wǎng)回路水通過中間回路換熱器冷側(cè)將管網(wǎng)回水60°C加熱到90°C，流入中間回路換熱器冷端與管網(wǎng)之間吸熱/放熱循環(huán)流動。
[0032]在初寒期與末寒期，堆芯核反應(yīng)熱能負(fù)荷隨著大氣溫度下降供熱負(fù)荷增加而增高，到嚴(yán)寒時達(dá)到最高值，進(jìn)入末寒堆芯核反應(yīng)熱能負(fù)荷隨著大氣溫度上升供熱負(fù)荷減少。通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)控制棒工位，實(shí)現(xiàn)核反應(yīng)的熱負(fù)荷與變化的所需要的變化的供熱負(fù)荷相平衡。其中常壓回路水流量與回水溫度不變，核能加熱水溫度變化；中間回路水流量對應(yīng)增加與減少變化、冷側(cè)水溫74°C、熱側(cè)水溫94°C不變壓力供熱管網(wǎng)回路水流量與供熱水溫度與回水溫度不變。
[0033]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種井深式核供熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步描述:
[0034]如圖1所示，本發(fā)明的一種深井式常壓核供熱系統(tǒng)，包括深井水中的深井反應(yīng)堆、2個常壓回路換熱器、能量分配穩(wěn)流裝置、2個慣性穩(wěn)壓裝置、2個中間回路換熱器，以及乏燃料安全池系統(tǒng)和與深井連通的井水強(qiáng)制冷卻安全系統(tǒng)。
[0035]中間回路換熱器為2個，其中一個與壓力供熱管網(wǎng)回路相連流入的對應(yīng)各個供