CN104658622A - 一种用于液态重金属冷却反应堆的换热器 - Google Patents

一种用于液态重金属冷却反应堆的换热器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于液态重金属冷却反应堆的换热器，该换热器由换热器壳体、中心下降管套管、中心下降管、压力室、上管板、下管板、换热管束、二次侧出口管、液态金属进口窗、液态金属出口窗、换热管、混合腔、出口小室、换热器支撑板组成。与现有的液态重金属反应堆换热器相比，本发明换热器及时监测换热器破管事故的发生，并能有效提高换热器的传热性能，系统结构简单，不需要在反应堆内增加额外部件，有效提高反应堆的可靠性和安全性。

Description

一种用于液态重金属冷却反应堆的换热器
技术领域
本发明属于反应堆冷却装置技术领域，具体涉及一种液态重金属冷却反应堆的换热器。
背景技术
为保证反应堆在正常工况下及与换热器无关的事故工况下将堆芯热量传输给二回路冷却剂系统，需要在反应堆主容器内设置换热器，该换热器可以将液态重金属冷却反应堆堆芯产生的核热传递给二回路冷却剂系统。在液态重金属冷却反应堆中一回路冷却剂系统与二回路冷却剂系统之间存在较大压差，换热器发生破管事故后二回路高压冷却剂可能在主容器内扩散，危及反应堆安全运行。所以有必要设计安全可靠的换热器减缓换热器破口事故的发生。
目前，液态金属冷却反应堆中的换热器，主要有以下几种类型：
第一种是欧洲ALFRED反应堆换热器采用的直插式换热管束，每组换热管由三根同轴套管构成，位于最中心的换热管是底部不封闭的直管，位于中间和最外层的换热管为底部封闭的直管；第二层管与最外层管之间填充有氦气和高导热率介质并布置有换热器破管检测装置，该换热器虽然可以及时监测换热器破口事故，但是大量氦气和高导热率介质的填充必然降低了换热器的传热性能；
第二种是欧洲ELSY反应堆换热器与主循环泵构成换热器单元，采用螺旋形换热管，结构紧凑、换热面积大、可以承受较大热应力，但是破口事故概率大；
第三种是日本钠冷快堆使用的双壁直管式换热器，换热管的内管与外管紧密贴合，可以减缓换热器破口事故的发生，但是不能够及时预测。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于液态重金属冷却反应堆的换热器。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种液态重金属冷却反应堆的换热器，该换热器由换热器壳体、中心下降管套管、中心下降管、压力室、上管板、下管板、换热管束、二次侧出口管、液态金属进口窗、液态金属出口窗、换热管、混合腔、出口小室、换热器支撑板组成；中心下降管套管包裹在中心下降管外侧，上管板与下管板焊接在换热器壳体内部，换热管束、中心下降管套管由上管板与下管板固定支撑在换热器壳体上，换热器支撑板用于固定换热器壳体，液态金属进口窗、液态金属出口窗设置在换热器壳体上，一回路冷却剂流经液态金属进口窗后将热量传递给换热管内的二回路冷却剂，然后从液态金属出口窗流出，二回路冷却剂流经中心下降管随后在压力室内折返后进入换热管束中，吸收换热管外侧一回路冷却剂热量后流入混合腔，然后流经出口小室后从二次侧出口管流出。
其中，换热管由内管与外管紧密贴合而成，内管是完整的圆筒形管道，外管是内嵌螺纹形结构的圆筒形管道，在内管与外管之间的螺旋形腔体内填充有惰性气体，压力计放置在螺旋形腔体内监测惰性气体压力变化。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1)本发明换热器及时监测换热器破管事故的发生并能有效提高换热器的传热性能。
2)本发明系统结构简单，不需要在反应堆内增加额外部件，有效提高反应堆的可靠性和安全性。
附图说明
图1是本发明提供的一种用于液态重金属冷却反应堆的换热器结构示意图；
图2是图1中换热管剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明。
如图1所示，本发明一种用于液态重金属冷却反应堆的换热器，包括换热器壳体1、中心下降管套管2、中心下降管3、压力室4、上管板5、下管板6、换热管束7、二次侧出口管8、液态金属进口窗9、液态金属出口窗10、换热管11、混合腔12、出口小室13、换热器支撑板14组成；中心下降管套管2包裹在中心下降管3外侧，上管板5与下管板6焊接在换热器壳体1内部，换热管束7、中心下降管套管2由上管板5与下管板6固定支撑在换热器壳体1上，换热器支撑板14用于固定换热器壳体1，液态金属进口窗9、液态金属出口窗10设置在换热器壳体1上，一回路冷却剂流经液态金属进口窗9后将热量传递给换热管11内的二回路冷却剂，然后从液态金属出口窗10流出，二回路冷却剂流经中心下降管3随后在压力室4内折返后进入换热管束7中，吸收换热管11外侧一回路冷却剂热量后流入混合腔12，然后流经出口小室13后从二次侧出口管8流出。
如图2所示，换热管11由内管15与外管16紧密贴合而成，内管15是完整的圆筒形管道，外管16是内嵌螺纹形结构的圆筒形管道，在内管15与外管16之间的螺旋形腔体17内填充有惰性气体，压力计18放置在螺旋形腔体17内监测惰性气体压力变化。
当换热器内管15发生破损时，二回路高压冷却剂进入螺旋形腔体17内，压力计18将及时监测到惰性气体压力变化采取必要的措施。当换热器外管16发生破损时，一回路液态重金属冷却剂进入螺旋形腔体17内，压力计18将及时监测到惰性气体压力变化，表明换热器发生破管事故。

Claims (2)

1.一种用于液态重金属冷却反应堆的换热器，其特征在于：该换热器由换热器壳体(1)、中心下降管套管(2)、中心下降管(3)、压力室(4)、上管板(5)、下管板(6)、换热管束(7)、二次侧出口管(8)、液态金属进口窗(9)、液态金属出口窗(10)、换热管(11)、混合腔(12)、出口小室(13)、换热器支撑板(14)组成；中心下降管套管(2)包裹在中心下降管(3)外侧，上管板(5)与下管板(6)焊接在换热器壳体(1)内部，换热管束(7)、中心下降管套管(2)由上管板(5)与下管板(6)固定支撑在换热器壳体(1)上，换热器支撑板(14)用于固定换热器壳体(1)，液态金属进口窗(9)、液态金属出口窗(10)设置在换热器壳体(1)上，一回路冷却剂流经液态金属进口窗(9)后将热量传递给换热管(11)内的二回路冷却剂，然后从液态金属出口窗(10)流出，二回路冷却剂流经中心下降管(3)随后在压力室(4)内折返后进入换热管束(7)中，吸收换热管(11)外侧一回路冷却剂热量后流入混合腔(12)，然后流经出口小室(13)后从二次侧出口管(8)流出。
2.根据权利要求1所述的一种用于液态重金属冷却反应堆的换热器，其特征在于：换热管(11)由内管(15)与外管(16)紧密贴合而成，内管(15)是完整的圆筒形管道，外管(16)是内嵌螺纹形结构的圆筒形管道，在内管(15)与外管(16)之间的螺旋形腔体(17)内填充有惰性气体，压力计(18)放置在螺旋形腔体(17)内监测惰性气体压力变化。
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