一種池內(nèi)液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及池內(nèi)液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆事故工況下排出堆芯余熱的技術(shù)領(lǐng)域，具 體涉及一種池內(nèi)液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆事故工況下即使緊急停堆，仍有部分余熱持續(xù)產(chǎn)生。為了 確保反應(yīng)堆運(yùn)行安全，池內(nèi)液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆設(shè)置了一系列余熱排出裝置用來排出堆 芯余熱，如主換熱器冷卻系統(tǒng)、反應(yīng)堆容器空氣冷卻系統(tǒng)等。諸如主換熱器冷卻系統(tǒng)必須在 電源驅(qū)動(dòng)下才能開啟從而冷卻堆芯，然而在嚴(yán)重事故及其疊加時(shí)，如全廠斷電的情況下，備 用電源都無法使用。這種需要電源供電的安全設(shè)施往往存在失效的可能，因此在隨后反應(yīng) 堆的設(shè)計(jì)中往往都采用類似反應(yīng)堆容器空氣冷卻系統(tǒng)的非能動(dòng)安全系統(tǒng)，即不依靠任何外 源，僅依靠非能動(dòng)的機(jī)理保護(hù)反應(yīng)堆的安全。
[0003] 現(xiàn)有的液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中大都采用反應(yīng)堆容器空氣冷卻系統(tǒng)作為主 要的非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，反應(yīng)堆容器空氣冷卻系統(tǒng)位于安全容器外側(cè)，完全依靠空氣本 身溫度差引起的密度差驅(qū)動(dòng)熱空氣向上流動(dòng)，冷卻反應(yīng)堆容器，冷卻了的反應(yīng)堆容器通過 冷卻冷池冷卻劑溫度來達(dá)到冷卻堆芯的目的。反應(yīng)堆容器空氣冷卻系統(tǒng)雖然完全依靠空氣 自然循環(huán)帶走堆芯余熱，不需要借助外部電源，但是池內(nèi)液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆內(nèi)冷卻劑 裝載量巨大（約600t)，使用反應(yīng)堆容器空氣冷卻系統(tǒng)依靠外界空氣冷卻反應(yīng)堆主容器，從 而達(dá)到冷卻堆內(nèi)冷卻劑的目的，該方式換熱面積有限，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，效率不高；此外采用反 應(yīng)堆容器空氣冷卻系統(tǒng)需要在原有液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，在反應(yīng)堆容器外 部添加設(shè)備，占用空間大。
[0004] 本發(fā)明提供給了另外一種排出堆芯余熱的非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，在液態(tài)重金屬冷 卻反應(yīng)堆熱池、堆芯和冷池隔板處增添空氣冷卻裝置，設(shè)備簡(jiǎn)單易操作，在事故工況下可及 時(shí)帶走堆芯余熱，從而保護(hù)反應(yīng)堆的安全。相比起以往方式，具備設(shè)備簡(jiǎn)單，占用空間小和 效率高等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是一種事故工況下不借助任何外部電源系統(tǒng)排出堆芯 余熱的非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，同時(shí)避免反應(yīng)堆容器受到損壞的情況下堆芯余熱不能及時(shí)排 出的嚴(yán)重后果。
[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種池內(nèi)液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆非能 動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能不依靠任何外部電源將堆芯余熱高效排出，包括：煙囪、隔離 閥門、熱池、反應(yīng)堆容器、冷池、堆芯、熱空氣上升管道、圓柱形隔熱層、熱池外側(cè)隔熱板、冷 空氣下降管道、冷池內(nèi)側(cè)隔熱板和堆芯外側(cè)隔熱板；其中堆芯外側(cè)隔熱板布置在堆芯外圍， 與堆芯外側(cè)隔熱板相連，并與冷池內(nèi)側(cè)隔熱板留有適當(dāng)間隙；構(gòu)成半封閉的熱隔板結(jié)構(gòu)，熱 池外側(cè)隔熱板和堆芯外側(cè)隔熱板與冷池內(nèi)側(cè)隔熱板內(nèi)部中間安裝圓柱形隔熱層，圓柱形隔 熱層底部與冷池內(nèi)側(cè)隔熱板底部間保持一定距離，且圓柱形隔熱層與熱池外側(cè)隔熱板、堆 芯外側(cè)隔熱板及冷池內(nèi)側(cè)隔熱板的距離均相同；堆芯外側(cè)隔熱板采用熱導(dǎo)率較好的材料， 而熱池外側(cè)隔熱板和冷池內(nèi)側(cè)隔熱板均采用絕熱材料；熱空氣上升管道和冷空氣下降管道 分別位于圓柱形隔熱層的兩側(cè)，位于冷池內(nèi)側(cè)隔熱板一側(cè)的為冷空氣下降管道，位于熱池 外側(cè)隔熱板一側(cè)的為熱空氣上升管道；熱空氣上升管道和冷空氣下降管道均延伸到反應(yīng)堆 容器的外部。熱空氣上升管道直接將加熱后的空氣流入煙囪，排入大氣，而冷空氣下降管道 與外界空氣連通。
[0007] 其中，在熱空氣上升管道和冷空氣下降管道中，分別裝有隔離閥門，隔離閥門受反 應(yīng)堆容器內(nèi)主冷卻劑系統(tǒng)溫度控制，正常運(yùn)行時(shí)，隔離閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，停堆后由于衰變 余熱，反應(yīng)堆容器內(nèi)主冷卻劑系統(tǒng)溫度升高，隔離閥門自動(dòng)開啟。
[0008] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明利用熱隔板處的設(shè)計(jì)，結(jié)合空氣冷卻系統(tǒng)，不依靠任何 外部電源，完全依靠空氣自然循環(huán)實(shí)現(xiàn)一種池內(nèi)液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆非能動(dòng)余熱排出系 統(tǒng)。本發(fā)明克服了已有方案的缺點(diǎn)：1)無需使用任何外部電源和緊急供電設(shè)備；2)無需在 反應(yīng)堆容器外部額外添加設(shè)備，減少占用空間；3)本發(fā)明非能動(dòng)余熱排出裝置位于液態(tài)重 金屬池內(nèi)，大大提高了換熱效率；4) 一旦堆芯內(nèi)冷卻劑溫度出現(xiàn)異常，受反應(yīng)堆容器主冷 卻劑溫度控制的閥門自動(dòng)開啟，外界空氣流入裝置，能夠及時(shí)有效地排出堆芯余熱，減少事 故危害。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明一種池內(nèi)液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010] 圖中，1.煙囪、2.隔離閥門、3.冷池、4.反應(yīng)堆容器、5.冷池、6.堆芯、7.熱空氣上 升管道、8.圓柱形隔熱層、9.熱池外側(cè)隔熱板、10.冷空氣下降管道、11.冷池內(nèi)側(cè)隔熱板、 12.堆芯外側(cè)隔熱板。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0012] -種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括煙囪1、隔離閥門 2、冷池3、反應(yīng)堆容器4、冷池5、堆芯6、熱空氣上升管道7、圓柱形隔熱層8、熱池外側(cè)隔熱 板9、冷空氣下降管道10、冷池內(nèi)側(cè)隔熱板11和堆芯外側(cè)隔熱板12。熱池外側(cè)隔熱板9與 堆芯外側(cè)隔熱板12相連，并與冷池內(nèi)側(cè)隔熱板11留有適當(dāng)間隙；構(gòu)成半封閉的熱隔板結(jié) 構(gòu)，熱池外側(cè)隔熱板9和堆芯外側(cè)隔熱板12與冷池內(nèi)側(cè)隔熱板11內(nèi)部中間安裝圓柱形隔 熱層8,圓柱形隔熱層8底部與冷池內(nèi)側(cè)隔熱板11底部間保持一定距離，且圓柱形隔熱層8 與熱池外側(cè)隔熱板9、堆芯外側(cè)隔熱板12、冷池內(nèi)側(cè)隔熱板11的距離均相同。熱空氣上升 管道7和冷空氣下降管道10分別位于圓柱形隔熱層8的兩側(cè)，位于冷池內(nèi)側(cè)隔熱板11 一 側(cè)的為冷空氣下降管道10,位于熱池外側(cè)隔熱板9 一側(cè)的為熱空氣上升管道7。熱空氣上 升管道7和冷空氣下降管道10均延伸到反應(yīng)堆容器4的外部。熱空氣上升管道7直接將 加熱后的空氣流入煙囪1，排入大氣，而冷空氣下降管道10與外界空氣連通。
[0013] 在與熱空氣上升管道7和冷空氣下降管道10中，分別裝有隔離閥門2。隔離閥門 2受反應(yīng)堆容器4內(nèi)主冷卻劑系統(tǒng)溫度控制。正常運(yùn)行時(shí)，隔離閥門2處于關(guān)閉狀態(tài)，停堆 后由于