CN110085334A - 热管式非能动余热排出系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热管式非能动余热排出系统，该系统包括第一段冷凝管和第二段冷凝管，两段冷凝管分别包括有进口和出口；第一段冷凝管的进口与蒸汽发生器连通，出口与第二段冷凝管的进口连通；第二段连通管的出口与蒸汽发生器连通；所述第一、第二段冷凝管贴于水箱、船舱壁或船底；所述第二段冷凝管内设置有毛细机构。该系统结构简单，占用空间小，能够自动将蒸汽发生器中产生的蒸汽冷凝后回流至蒸汽发生器，实现对余热的排出，且无需利用额外的冷源。

Description

热管式非能动余热排出系统

技术领域

本发明涉及核电领域中蒸汽发生器二次侧的余热排出，具体地指一种热管式非能动余热排出系统，用于海上浮动堆丧失自用电后堆芯余热的排出。

背景技术

目前，核电堆芯余热排出方法存在以下不足：

二代及二代+核电厂仅有能动余热排出系统，在事故分析中不考虑全厂断电这种情况。

三代核电技术中增加了非能动余热排出系统，作为专设安全系统，保证在全厂断电的情况下堆芯余热排出，从而确保堆芯安全。但是系统布置较为复杂，由于需要在大水箱中冷却，所以需要占用很大空间。再者，为了保证系统中的介质在没有任何外部动力源的情况下自然循环，需要将非能动余热排出系统中的冷却换热设备布置在较高的位置，布置位置不当会导致冷凝水不能流入蒸汽发生器中，影响其循环效果，从而影响其余热排出功能。

小堆动力装置，目前部分小堆核动力装置中，尤其是海上浮动堆在运行过程中处在一个不断摇摆、冲击的环境中，对依靠自然循环的非能动余热排出系统的正常工作影响较大。若是浮动堆所在的船体倾斜、摇摆太大可能会导致非能动余热排出系统失去排热的作用。

综上所述，开发一种用于核电领域，适用于海上浮动堆且简单、有效、占用空间小、对布置要求不高的非能动热排出方法尤为重要。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种热管式非能动余热排出系统，该系统结构简单，占用空间小，能够自动将蒸汽发生器中产生的蒸汽冷凝后回流至蒸汽发生器，实现对余热的排出，且无需利用额外的冷源。

实现本发明目的采用的技术方案是一种热管式非能动余热排出系统，该系统包括第一段冷凝管和第二段冷凝管，两段冷凝管分别包括有进口和出口；第一段冷凝管的进口与蒸汽发生器连通，出口与第二段冷凝管的进口连通；第二段连通管的出口与蒸汽发生器连通；所述第一、第二段冷凝管贴于水箱、船舱壁或船底；所述第二段冷凝管内设置有毛细机构。

在上述技术方案中，所述第一、第二段冷凝管分别连接有多块散热片。

在上述技术方案中，所述第一段冷凝管沿垂直于水平面的方向贴于水箱、船舱壁或船底。

进一步地，所述热管式非能动余热排出系统包括蒸汽连通道，蒸汽连通道的两端分别与第一进口和蒸汽发生器连通。

更进一步地，所述热管式非能动余热排出系统还包括挡板和凝水连通管，所述挡板设于第二出口的上端，第二出口的下端留有开口，所述凝水连通管的两端分别与该开口和蒸汽发生器连接，所述凝水连通管内设有毛细结构。

在上述技术方案中，所述第一、第二段冷凝管为扁平状。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、能充分利用大海这个无限热阱，将热量传导到海水中，无需考虑冷源不够用的情况；

2、第一、第二段冷凝管为成扁平结构并紧贴舱壁/舱底，占用空间大大减少，无需专门为此系统设置大水箱；

2、充分利用毛细结构提高凝水回流能力，布置上无需对第二段冷凝管严格要求，灵活性更大；

4、第二段冷凝管和凝水连通管内设有毛细结构，在毛细力的作用下凝水的回流更可靠，循环的建立受到摇摆、冲击的影响会更小。

附图说明

图1为本发明热管式非能动余热排出系统的结构示意图。

图2为图1中第二冷凝管的A-A向剖视图。

图3为图1中凝水连通管的界面示意图。

图中标号：1-蒸汽发生器、2-蒸汽连通管、3-第一段冷凝管，4-水箱或者船舱壁，5-散热片，6-毛细结构、7-第二段冷凝管、8-水箱或者船舱底壁、9-凝水连通管、10-毛细结构、11-挡板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明热管式非能动余热排出系统包括：蒸汽连通道2、第一段冷凝管3、第二段冷凝管7和凝水连通管9，两段冷凝管分别包括有进口和出口；蒸汽连通道2的两端分别与蒸汽发生器连通和第一段冷凝管3的进口连通，凝水连通管9的两端分别与第二段冷凝管的出口和蒸汽发生器连接，第一段冷凝管3的出口与第二段冷凝管的进口连通。第一、第二段冷凝管贴于水箱、船舱壁或船底，蒸汽通过两段冷凝管时，热量将被水箱、船舱壁或船底另一边的水或者海水带走，实现热量排出。

为了加快第一、第二段冷凝管的散热效果，第一、第二段冷凝管上还分别连接有多块散热片5。此外，第一、第二段冷凝管还可以设计为扁平状，从而增加了第一、第二段冷凝管与水箱、船舱壁或船底的贴合面积，提高了冷凝速度，且扁平结构也利于紧贴舱壁/舱底，减少占用空间。

第一段冷凝管沿垂直于水平面的方向贴于水箱、船舱壁或船底，垂直向布置结构有利于蒸汽凝结成水后好借助重力直接往下流入第二段冷凝管7中。

本系统中第二段冷凝管7和凝水连通管9内均设置有毛细机构，分别如图2和图3所示。

本发明热管式非能动余热排出系统实现冷凝回流的过程如下：

一回路主冷却剂在反应堆停堆后，仍将反应堆余热通过传热管带到蒸汽发生器二次侧，从而使蒸汽发生器1中产生蒸汽，蒸汽进入蒸汽连通管2，通过蒸汽连通管2输送到第一段冷凝管3中，第一段冷凝管3中冷凝的水和未凝结的蒸汽一起进入第二段冷凝管中继续冷凝，第二段冷凝管和第一段冷凝管相比，管内填充了毛细结构，未能凝结的蒸汽将在第二段冷凝管中充分冷凝，凝水会在毛细力的作用下进入凝水连通管9中。凝水连通管9内也填充有毛细结构，凝水将会继续在毛细力的作用下回流到蒸汽发生器1中。

为了提高回流的效率，本发明热管式非能动余热排出系统还包括挡板11，挡板11设于第二段冷凝管7出口的上端，出口的下端则留有开口，凝水连通管9的两端分别与该开口和蒸汽发生器1连通。此时，第二段冷凝管7中的凝水会被挡板11限制从凝水连通管9流入蒸汽发生器1。

按照上述冷凝回流的过程，蒸汽和水将会在这个回路中循环下去，持续不断的带走反应堆余热。

实施例2

作为本发明的一种优选实施方式，在实际工程应用中，第一段冷凝管3和第二段冷凝管7还可以合并为一段冷凝管，此一段冷凝管的前部分与实施例1中第一段冷凝管3结构和安装方式相同，后部分与第二段冷凝管7的结构和安装方式相同。本实施例所用一段冷凝管的结构与实施例子2所用两段冷凝管的结构等同，其安装方式和所实现效果也相同，此处不再赘述。

Claims (6)

1.一种热管式非能动余热排出系统，其特征在于：包括第一段冷凝管和第二段冷凝管，两段冷凝管分别包括有进口和出口；第一段冷凝管的进口与蒸汽发生器连通，出口与第二段冷凝管的进口连通；第二段连通管的出口与蒸汽发生器连通；所述第一、第二段冷凝管贴于水箱、船舱壁或船底；所述第二段冷凝管内设置有毛细机构。

2.根据权利要求1所述热管式非能动余热排出系统，其特征在于：所述第一、第二段冷凝管分别连接有多块散热片。

3.根据权利要求2所述热管式非能动余热排出系统，其特征在于：所述第一段冷凝管沿垂直于水平面的方向贴于水箱、船舱壁或船底。

4.根据权利要求3所述热管式非能动余热排出系统，其特征在于：包括蒸汽连通道，蒸汽连通道的两端分别与第一进口和蒸汽发生器连通。

5.根据权利要求4所述热管式非能动余热排出系统，其特征在于：还包括挡板和凝水连通管，所述挡板设于第二出口的上端，第二出口的下端留有开口，所述凝水连通管的两端分别与该开口和蒸汽发生器连接，所述凝水连通管内设有毛细结构。

6.根据权利要求1～5任一所述热管式非能动余热排出系统，其特征在于：所述第一、第二段冷凝管为扁平状。