熱交換系統(tǒng)和核反應(yīng)堆系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱交換系統(tǒng)和核反應(yīng)堆系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]核反應(yīng)堆系統(tǒng)通常采用液態(tài)金屬作為冷卻介質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種熱交換系統(tǒng)和核反應(yīng)堆系統(tǒng)，通過采用水蒸汽作為換熱介質(zhì)提高了換熱效率，并改善了核反應(yīng)堆系統(tǒng)的安全性。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種熱交換系統(tǒng)，包括:加熱裝置；熱量消耗裝置，熱量消耗裝置與加熱裝置通過管道連接而形成回路；以及蒸汽，所述蒸汽在供給熱源前處于濕蒸汽狀態(tài)，并且通過與加熱裝置熱交換成為干蒸汽或者過熱蒸汽后供給熱量消耗裝置。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述的熱交換系統(tǒng)還包括:汽水分離裝置，所述汽水分離裝置設(shè)置在所述回路中、所述加熱裝置的蒸汽出口的下游，用于分離出從加熱裝置輸出的蒸汽中的液態(tài)水。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述的熱交換系統(tǒng)還包括:濕度控制裝置，所述濕度控制裝置設(shè)置在所述回路中、加熱裝置的蒸汽入口的上游，用于控制所述蒸汽的濕度。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述的熱交換系統(tǒng)還包括:溫度控制裝置，所述溫度控制裝置設(shè)置在所述回路中、所述濕度控制裝置的上游，用于控制所述蒸汽的溫度。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述的熱交換系統(tǒng)還包括:壓力控制裝置，所述壓力控制裝置設(shè)置在所述回路中、所述溫度控制裝置的上游，用于控制所述蒸汽的壓力。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述熱量消耗裝置是換熱器或發(fā)電系統(tǒng)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述蒸汽由重水形成。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述加熱裝置的蒸汽入口設(shè)置在所述加熱裝置的下側(cè)，并且所述加熱裝置的蒸汽出口設(shè)置在所述加熱裝置的上側(cè)，所述汽水分離裝置設(shè)置在所述蒸汽出口的上方。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種核反應(yīng)堆系統(tǒng)，該核反應(yīng)堆系統(tǒng)包括:核反應(yīng)堆；熱量消耗裝置，熱量消耗裝置與核反應(yīng)堆通過管道連接而形成回路；以及蒸汽，所述蒸汽在供給核反應(yīng)堆前處于濕蒸汽狀態(tài)，并且通過與核反應(yīng)堆熱交換成為干蒸汽或者過熱蒸汽后供給熱量消耗裝置。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述的核反應(yīng)堆系統(tǒng)還包括:汽水分離裝置，所述汽水分離裝置設(shè)置在所述回路中、所述核反應(yīng)堆的蒸汽出口的下游，用于分離出從核反應(yīng)堆輸出的蒸汽中的液態(tài)水。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明的實施例中，水蒸汽作為冷卻介質(zhì)具有大熱容量、低壓系統(tǒng)、無腐蝕、離線處理等優(yōu)勢。此種水蒸汽冷卻介質(zhì)冷卻的裂變反應(yīng)堆可以在高功率密度下安全可靠運行。
【附圖說明】
[0015]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例的核能系統(tǒng)的示意圖；
[0016]圖2為根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的核反應(yīng)堆系統(tǒng)的示意圖；
[0017]圖3為根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的核反應(yīng)堆系統(tǒng)的示意圖；
[0018]圖4為根據(jù)本發(fā)明的實施例的反應(yīng)堆的示意圖；以及
[0019]圖5為根據(jù)本發(fā)明的實施例的產(chǎn)能的燃料循環(huán)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0021]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的核能系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的核能系統(tǒng)包括:核反應(yīng)堆系統(tǒng)100和燃料循環(huán)系統(tǒng)200。核能系統(tǒng)可以是快中子核能系統(tǒng)。核反應(yīng)堆系統(tǒng)100可以是快中子核反應(yīng)堆系統(tǒng)。
[0022]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的核反應(yīng)堆系統(tǒng)的示意圖，而圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的核反應(yīng)堆系統(tǒng)的示意圖。
[0023]如圖2和3所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的核反應(yīng)堆系統(tǒng)100包括:核反應(yīng)堆I (加熱裝置的示例)；熱量消耗裝置，熱量消耗裝置與核反應(yīng)堆I通過管道連接而形成回路3 ;以及蒸汽，所述蒸汽在供給核反應(yīng)堆I前處于濕蒸汽狀態(tài)，并且通過與核反應(yīng)堆I熱交換成為干蒸汽或者過熱蒸汽后供給熱量消耗裝置。所述熱量消耗裝置可以是圖2所示的發(fā)電系統(tǒng)7或圖3所示的諸如蒸汽發(fā)生器的換熱器15。所述蒸汽可以由重水形成。
[0024]如圖2和3所示，所述的核反應(yīng)堆系統(tǒng)100還可以包括:汽水分離裝置6，所述汽水分離裝置6設(shè)置在所述回路3中、所述核反應(yīng)堆I的蒸汽出口 101的下游，用于分離出從核反應(yīng)堆I輸出的蒸汽中的液態(tài)水，例如水滴。
[0025]如圖2和3所示，所述的核反應(yīng)堆系統(tǒng)100還可以包括:濕度控制裝置12，所述濕度控制裝置12設(shè)置在所述回路3中、核反應(yīng)堆I的蒸汽入口 102的上游，用于控制所述蒸汽的濕度。
[0026]如圖2和3所示，所述的核反應(yīng)堆系統(tǒng)100還可以包括:溫度控制裝置11，所述溫度控制裝置11設(shè)置在所述回路3中、所述濕度控制裝置12的上游，用于控制所述蒸汽的溫度。
[0027]如圖2和3所示，所述的核反應(yīng)堆系統(tǒng)100還可以包括:壓力控制裝置10，所述壓力控制裝置10設(shè)置在所述回路中3、所述溫度控制裝置11的上游，用于控制所述蒸汽的壓力。
[0028]如圖2和3所示，所述核反應(yīng)堆I的蒸汽入口 102設(shè)置在所述核反應(yīng)堆I下側(cè)，并且所述核反應(yīng)堆I的蒸汽出口 101設(shè)置在所述核反應(yīng)堆I上側(cè)，所述汽水分離裝置6可以設(shè)置在所述蒸汽出口 101的上方。
[0029]如圖2和3所示，核反應(yīng)堆系統(tǒng)100中的熱交換系統(tǒng)可以采用兩種方式將熱量轉(zhuǎn)換成電能。第一種方式為如圖2所示的由回路3中的蒸汽直接推動汽輪機(jī)發(fā)電的直接發(fā)電方式，第二種方式為如圖3所示的先通過回路3與回路4進(jìn)行熱交換，再利用回路4中的蒸汽推動汽輪機(jī)發(fā)電的間接發(fā)電方式。
[0030]在圖2所示的實施例中，所述的核反應(yīng)堆系統(tǒng)100包括汽水分離裝置6、用于發(fā)電的汽輪機(jī)7、水蒸汽補給系統(tǒng)8，放射性污染物處理系統(tǒng)9、壓力控制裝置10、濕度控制裝置
11、溫度控制裝置12、控制閥13以及耐高溫、高壓的管道。汽水分離裝置6可以位于反應(yīng)堆I蒸汽出101上方，作用是把蒸汽和液滴分開，防止液滴進(jìn)入汽輪機(jī)7，造成汽輪機(jī)7葉片損壞，其可選用沸水堆汽水分離裝置，但核反應(yīng)堆系統(tǒng)100可以不包括汽水分離裝置6，核反應(yīng)堆系統(tǒng)可以產(chǎn)生干度很高的蒸汽；在汽水分離裝置6的下游根據(jù)需要可設(shè)置有多個汽輪機(jī)7，形成汽輪機(jī)組，汽輪機(jī)組可驅(qū)動發(fā)電機(jī)組發(fā)電，其可采用目前反應(yīng)堆系統(tǒng)中常用的中、低壓汽輪機(jī)組。水蒸汽補給系統(tǒng)8主要用于補充回路中的蒸汽，保證回路的正常運行。放射性污染物處理系統(tǒng)9的作用是處理帶有雜質(zhì)、放射性的蒸汽等污染物，壓力控制裝置10的作用是控制反應(yīng)堆I的蒸汽入102的蒸汽壓力，壓力控制裝置10可采用高壓鍋爐進(jìn)行壓力控制；溫度控制裝置11主要用于調(diào)節(jié)反應(yīng)堆I的蒸汽入口 102的蒸汽溫度，溫度控制裝置11的內(nèi)部可采用管束加熱結(jié)構(gòu)；濕度控制裝置12的作用是調(diào)節(jié)反應(yīng)堆I的蒸汽入口102的蒸汽濕度，可采用噴霧式控制方法，控制閥13的作用是根據(jù)蒸汽的壓力、溫度控制蒸汽流量，可采用感應(yīng)式高壓高溫控制閥。
[0031]如圖2所示，直接熱交換系統(tǒng)主要由反應(yīng)堆I和回路3組成，其主要功能是將反應(yīng)堆I內(nèi)的熱量通過熱交換傳遞到濕蒸汽，濕蒸汽進(jìn)行熱交換后成為干蒸汽或者為過熱蒸汽。受熱升溫后的蒸汽進(jìn)入回路3中的發(fā)電系統(tǒng)，直接推動汽輪機(jī)7發(fā)電。發(fā)電后所產(chǎn)生的冷卻蒸汽首先可進(jìn)入放射性污染物處理系統(tǒng)9中進(jìn)行中子毒性裂變產(chǎn)物的處置，處置完后的蒸汽可依次進(jìn)入到壓力控制裝置10、溫度控制裝置11和濕度控制裝置12中，進(jìn)行蒸汽壓力的調(diào)整，溫度的調(diào)節(jié)以及濕度的調(diào)控，經(jīng)過各種參數(shù)的重整后符合標(biāo)準(zhǔn)的濕蒸汽從反應(yīng)堆I的蒸汽入口 102進(jìn)入反應(yīng)堆1，通過耐高溫高壓管道進(jìn)入反應(yīng)堆I內(nèi)部的堆芯通道，將反應(yīng)堆I內(nèi)部熱量通過熱交換的方式轉(zhuǎn)移到濕蒸汽，濕蒸汽經(jīng)過升溫、相變轉(zhuǎn)換為干蒸汽或者過熱蒸汽，從反應(yīng)堆I頂部導(dǎo)出，再次進(jìn)入回路3。若檢測出該換熱系統(tǒng)中的水蒸汽不足，可調(diào)用水蒸汽補給系統(tǒng)8補充回路中蒸汽，保證回路的正常運行。根據(jù)本發(fā)明的實施例，