CN109830316A - 一种钠冷快堆中间回路非能动事故余热排出系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核电站冷却技术领域，尤其涉及一种钠冷快堆中间回路非能动事故余热排出系统，包括三条回路组成，分别为：钠池内部与中间热交换器中一次侧所构成的一回路；中间热交换器二次侧与空气热交换器管侧所工程的二回路，空气热交换器与大气所构成的三回路。所述二回路的热管段引出支路与膨胀箱相连。所述空气热交换器置于排风烟囱内部。解决了全厂断电工况下由于独立热交换器(DHX)布置方式所带来的无法在钠池中充分建立自然循环的问题；得到了除独立余热排出系统的2条回路外的4条新的余热排出回路。在反应堆系统安全设计的多样性与冗余性上提供了支持保障。在全厂断电事故工况下，为反应堆提供一种利用自然循环所实现的长期有效的冷却。

Description

一种钠冷快堆中间回路非能动事故余热排出系统
技术领域
本发明属于核电站冷却技术领域，尤其涉及一种钠冷快堆中间回路非能动事故余热排出系统。
背景技术
反应堆在全厂断电的工况下停堆后，中间回路不能够依靠强迫流动实现将堆芯的余热排出，大量的衰变热如果无法及时排出堆芯将造成堆芯的损毁甚至放射性物质泄漏，所以在事故工况下能够以非能动系统保障堆芯余热的排出显得尤为重要。
非能动余热排出系统是钠冷快堆的专设安全设施之一，目前国内钠冷快堆所使用的独立余热排出系统包括2个独立的环路，每个环路有1台钠-钠独立热交换器(DHX)和一台钠-空气热交换器(AHX)，独立热交换器(DHX)浸没在热钠池外围，通过中间回路与空气热交换器(AHX)连接，形成了包括堆芯到DHX、DHX到空气热交换器(AHX)，以及空气热交换器(AHX)到大气的三条耦合自然循环回路，将堆芯余热排出到最终热阱大气。
在此非能动余热排出系统中，由于独立热交换器(DHX)是浸没在热钠池外围，堆容器上部热钠池内的钠需通过溢流窗进入热钠池外区，再由上向下流入独立热交换器(DHX)壳程，与中间回路自下而上的流入管程的钠进行换热。这种布置方式主要是为了保证正常工况下更少的由独立热交换器(DHX)带走热量所产生的效率浪费，但在事故工况下，这种布置方式减弱了独立热交换器(DHX)建立自然循环的能力。
另外，当全厂断电工况下，如果有一个独立余热排出系统回路中的风门由于机械故障无法正常打开，由仅剩的一条独立余热排出系统回路无法完全保障事故工况下的堆芯与热排出能力，这也是钠冷快堆设计中的一大安全隐患。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出了一种钠冷快堆中间回路非能动事故余热排出系统，包括三条回路组成，分别为：钠池内部与中间热交换器中一次侧所构成的一回路；中间热交换器二次侧与空气热交换器管侧所工程的二回路，空气热交换器与大气所构成的三回路。
所述二回路的热管段引出支路与膨胀箱相连。
所述空气热交换器置于排风烟囱内部。
所述中间热交换器还与蒸汽发生器循环相连，蒸汽发生器与汽轮机相连。
所述二回路具体连接方式为：中间热交换器二次侧出口与中间回路热管段相连，由中间回路热管段引出中间回路非能动事故余热排出系统热管段，膨胀箱支路由该热管段处引出，中间回路非能动事故余热排出系统热管段与空气热交换器管侧入口相连，空气热交换器管侧出口与中间回路事故余热排出系统冷管段相连，中间回路事故余热排出系统冷管段与中间回路冷管段相连，再由冷管段与中间热交换器的二次侧入口相连接构成完整的中间回路非能动事故余热排出系统回路。
所述三回路具体连接方式为：进风口与风门相连接，排风烟囱进风口、风门、空气热交换器壳侧、排风烟囱出风口与大气共同构成三回路
所述空气热交换器与排风烟囱置于核岛外部。
所述空气热交换器布置高于中间回路冷热管道。
所述空气热交换器管侧入口高于管侧出口。
所述三回路风门采用电磁铁控制，平时保持10％开度，在全厂断电的情况下磁力消失，风门受重力作用全部打开。
本发明的有益效果：
将中间热交换器(IHX)作为非能动余热排出系统中钠池内的热交换器，解决了全厂断电工况下由于独立热交换器(DHX)布置方式所带来的无法在钠池中充分建立自然循环的问题；得到了除独立余热排出系统的2条回路外的4条新的余热排出回路，其工作机理不尽相同，在反应堆系统安全设计的多样性与冗余性上提供了支持、保障；在全厂断电事故工况下，为反应堆提供一种利用建立自然循环所实现的长期、有效的冷却，从而使堆芯余热有效排出，保证堆芯内压力、温度不超过设计限值的非能动余热排出系统。由于中间热交换器(IHX)的布置方式为贯穿热钠池与冷钠池，相对于独立热交换器(DHX)更靠近对芯，且从堆芯上部流出的被加热的液态金属钠不需要通过溢流窗才能进入换热器，提高了在钠池内建立自然循环的能力
附图说明
图1为为本发明中间回路非能动余热排出系统的结构示意图。
图2为中间回路非能动事故余热排出系统的三条回路流动方向图。
具体实施方式
下面结合附图，对实施例作详细说明。
如图1所示为本发明中间回路非能动余热排出系统的具体结构示意图。图中，堆芯内部中间热交换器(IHX)1,通过二次侧出口2与中间回路热管段始端4相连，中间回路热管段始端4通过管道5与空气热交换器(AHX)6管侧入口相连，管道4、5共同构成了中间回路非能动余热排出系统的热管段部分，热管段5上连接有膨胀箱10，热管段5与空气热交换器(AHX)6的管侧入口相连，为了实现自然循环空气热交换器(AHX)6的布置需较中间回路管道高，空气热交换器(AHX)6置于排风烟囱7内部，且置于核岛外，空气热交换器(AHX)6的出口通过管道8与中间回路冷段末端9相连，管道8与中间回路冷段末端9共同构成中间回路非能动余热排出系统的冷段，管道9与中间热交换器(IHX)的二次侧入口3相连，至此构成完整的中间回路非能动余热排除系统二回路。
如图2所示为中间回路非能动事故余热排出系统的三条回路流动方向。
一回路流动方向为：冷钠池中的冷钠通过主泵的入口进入泵内并通过主泵出口进入栅板联箱，由栅板联箱向上流过燃料组件将组件的衰变热带走，被组件衰变热加热后的热钠流入热钠池，热钠池中的钠通过中间热交换器(IHX)的一次侧入口进入中间热交换器(IHX)通过与二次侧冷钠进行换热将堆芯余热导入中间回路，并由中间热交换器(IHX)的一次侧出口重新流入冷钠池，形成完整的中间回路非能动事故余热排出系统自然循环一回路。
二回路流动方向为：
二回路的流动方向为：经过与一次侧热钠进行换热后的被加热的钠由中间热交换器(IHX)二次侧出口流入中间回路热管段始端，由中间回路余热排出系统热管段通过空气热交换器(AHX)壳侧入口进入空气热交换器(AHX)管侧，热钠与空气热交换器(AHX)壳侧的空气进行换热后将中间回路的热量传递到中间回路非能动事故余热排出系统三回路，被冷却的钠通过空气热交换器(AHX)管侧出口流出，经过中间回路余热排出系统冷管段流入中间回路冷段末端，最终通过中间热交换器(IHX)二次侧入口进入中间热交换器(IHX)，形成完整的中间回路非能动事故余热排出系统自然循环二回路。
三回路流动方向为：
空气通过风门与排风烟囱底部入口流入排风烟囱，受进出口压差而向上流经空气换热器壳侧，与空气换热器管侧的钠进行换热，将二回路的热量带走，最终通过排风烟囱顶部出口进入最终热阱大气，形成完整的中间回路非能动事故余热排出系统自然循环三回路。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种钠冷快堆中间回路非能动事故余热排出系统，其特征在于，包括三条回路组成，分别为：钠池内部与中间热交换器中一次侧所构成的一回路；中间热交换器二次侧与空气热交换器管侧所工程的二回路，空气热交换器与大气所构成的三回路。
2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述二回路的热管段引出支路与膨胀箱相连。
3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述空气热交换器置于排风烟囱内部。
4.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述中间热交换器还与蒸汽发生器循环相连，蒸汽发生器与汽轮机相连。
5.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述二回路具体连接方式为：中间热交换器二次侧出口与中间回路热管段相连，由中间回路热管段引出中间回路非能动事故余热排出系统热管段，膨胀箱支路由该热管段处引出，中间回路非能动事故余热排出系统热管段与空气热交换器管侧入口相连，空气热交换器管侧出口与中间回路事故余热排出系统冷管段相连，中间回路事故余热排出系统冷管段与中间回路冷管段相连，再由冷管段与中间热交换器的二次侧入口相连接构成完整的中间回路非能动事故余热排出系统回路。
6.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述三回路具体连接方式为：进风口与风门相连接，排风烟囱进风口、风门、空气热交换器壳侧、排风烟囱出风口与大气共同构成三回路。
7.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述空气热交换器与排风烟囱置于核岛外部。
8.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述空气热交换器布置高于中间回路冷热管道。
9.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述空气热交换器管侧入口高于管侧出口。
10.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述三回路风门采用电磁铁控制，平时保持10％开度，在全厂断电的情况下磁力消失，风门受重力作用全部打开。
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