CN110211711A - 一种船用热管式铅铋堆余热排出系统 - Google Patents

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刘成洋
张翼
林韩清
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Abstract

本发明公开了一种船用热管式铅铋堆余热排出系统，包括热端换热器、冷端换热器和冷却水池，铅铋反应堆内设有铅铋冷却剂，所述热端换热器浸没于铅铋冷却剂内，热端换热器的出口通过热气管与冷端换热器的入口连通，冷端换热器设于热端换热器上方的冷却水池内，且冷端换热器的出口通过回流管与热端换热器的入口连通；换热介质通过热气管和回流管在冷端换热器和热端换热器之间流通。本发明的有益效果为；本发明采用热端换热器和冷端换热器，两个换热器分别通过热气管与回流管连通，这种分离热管式结构，可保证冷源与热源在距离较远时也能建立热管循环，在停堆时将堆芯衰变热、冷却剂潜热及设备蓄热排出。

Description

一种船用热管式铅铋堆余热排出系统
技术领域
本发明涉及余热排出技术领域，具体涉及一种船用热管式铅铋堆余热排出系统。
背景技术
余热排出系统是铅铋堆的专设安全系统重要组成部分，用于正常运行工况与事故工况下的堆芯余热排出。船用铅铋堆不同于陆上铅铋堆系统，其余热排出系统方案不仅需要考虑系统功能、运行方式，还需考虑尺寸空间、重量、海洋环境适应性以及铅铋冷却剂的局部冷凝问题。
现有的船用铅铋堆多采用一次侧独立换热器式余热排出方式或二次侧余热排出方式，但这两种余热排出方式均存在弊端：采用一次侧独立换热器的余热排出方式，不利于船用铅铋堆的尺寸重量控制；采用二次侧余热排出方式，存在蒸汽发生器局部冷凝的风险。因此，有必要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种可避免铅铋反应堆冷却剂冷凝、布置灵活且节能的船用热管式铅铋堆余热排出系统。
本发明采用的技术方案为：一种船用热管式铅铋堆余热排出系统，包括热端换热器、冷端换热器和冷却水池，铅铋反应堆内设有铅铋冷却剂，所述热端换热器浸没于铅铋冷却剂内，热端换热器的出口通过热气管与冷端换热器的入口连通，冷端换热器设于热端换热器上方的冷却水池内，且冷端换热器的出口通过回流管与热端换热器的入口连通；换热介质通过热气管和回流管在冷端换热器和热端换热器之间流通。
按上述方案，所述余热排出系统还包括换热介质补充装置，换热介质补充装置通过管道与回流管连通。
按上述方案，所述热端换热器与冷端换热器均分别包括平行布置的上流道和下流道，以及间隔布置的多个热管，每根热管的两端分别与上流道和下流道连通。
按上述方案，冷端换热器的上流道和下流道均为环形流道，冷端换热器的热管阵列布置。
按上述方案，热端换热器的上流道和下流道均为环形流道，热端换热器的热管设于热端换热器的上流道和下流道之间，且沿周向均匀间隔布置。
按上述方案，在热端换热器和/或冷端换热器的热管外壁加装翅片。
按上述方案，所述余热排出系统还设有监控装置，监控装置包括监控主机和传感器，所述传感器安装于所述热气管和/或回流管上，传感器与监控装置相连。
按上述方案，所述传感器包括温度传感器和压力传感器。
按上述方案，各管道上均分别配置有控制管路通断的阀门。
本发明的有益效果为；
1、本发明采用热端换热器和冷端换热器，两个换热器分别通过热气管与回流管连通，这种分离热管式结构具备导热性高、热响应速度快、结构形状样式多、导热密度可调性优、环境适应性好等优点，可保证冷源与热源在距离较远时也能建立热管循环，在停堆时将堆芯衰变热、冷却剂潜热及设备蓄热排出，为铅铋反应堆堆芯提供非能动的冷却措施，降低停堆后的堆芯温度，同时由于该余热排出系统导热介质为水或其他有机物，铅铋冷却剂与热端换热器外表面发生换热，故内部不会出现铅铋局部冷凝的风险。
2、本发明在船用系统配置时将海水作为冷源，既能满足热管换热要求，又能降低余热排出系统对船总体资源的占用；
3、本发明中热端换热器与冷端换热器存在一定的高度差，换热介质从冷端换热器流出后依靠自身重力作用回流至热端换热器，系统无需配置驱动泵等设备，即使在全船断电时，也能稳定运行，提高了铅铋反应堆的安全性；
4、本发明设置监控装置和介质补充装置，监测热管运行并及时向热管补充换热介质，避免热端换热器达到干涸传热极限；
5、本发明采用非能动运行形式，保证了铅铋反应堆停堆安全性；且本发明所述余热排出系统中热管可根据实际情况增减，布置灵活，环境适应性较好，能满足船用环境及布置相关要求。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的主视图。
图2为本实施例的俯视图。
图3为本实施例中冷端换热器内部结构示意图。
其中：1、热气管；2、回流管；3、冷端换热器；4、热端换热器；5、截止阀；6、监控主机；7、换热介质补充装置；8、冷却水池；9、铅铋反应堆；10、传感器；11、上流道；12、下流道；13、热管。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
如图1和图2所示的一种船用热管式铅铋堆余热排出系统，包括热端换热器4、冷端换热器3和冷却水池8，铅铋反应堆9内设有铅铋冷却剂，所述热端换热器4浸没于铅铋冷却剂内，热端换热器4的出口通过热气管1与冷端换热器3的入口连通，冷端换热器3设于热端换热器4上方的冷却水池8内(冷却水池8内装有冷却海水，冷端换热器3浸没于冷却海水内)，且冷端换热器3的出口通过回流管2与热端换热器4的入口连通；换热介质通过热气管1和回流管2在冷端换热器3和热端换热器4之间流通。
优选地，所述余热排出系统还包括换热介质补充装置7，换热介质补充装置7通过管道与回流管2连通；需要补充换热介质时，从换热介质补充装置7(可为储液罐)向回流管2补充换热介质。
优选地，所述冷端换热武器3与热端换热器4结构类似，均分别包括平行布置的上流道11和下流道12，以及间隔布置的多个热管13，每根热管13的两端分别与上流道11和下流道12连通，如图3所示。本实施例中，冷端换热器3的上流道11和下流道12均为环形流道，冷端换热器3的热管13阵列布置，冷端换热器3的各流道及热管13均设于矩形的壳体内，如图2所示；而热端换热器4的上流道11和下流道12均为环形流道，热端换热器4的热管13设于上流道11和下流道12之间，且沿周向均匀间隔布置。
优选地，为了增加换热面积，在热端换热器4和/或冷端换热器3的热管13外壁加装翅片。
优选地，所述余热排出系统还设有监控装置，监控装置包括监控主机6和传感器10(包括温度传感器和压力传感器)，所述传感器10安装于所述热气管1和/或回流管2上，传感器10与监控主机6相连，监控装置通过传感器10实时检测余热排出系统内的温度、压力等热力参数。
本发明中，各管道上均分别配置有控制管路通断的阀门，如所述热气管1和所述回流管2上各配置有截止阀5。热气管1、回流管2、冷端换热器3、热端换热器4、截止阀5等采用耐高温耐辐照耐铅铋腐蚀材料，可选用316H、FeCrAl等材料。截止阀5与管道采用焊接连接，减少法兰、螺纹接头数量，减少工质泄漏量。根据铅铋反应堆9的工作温度，冷端换热器3和热端换热器4的工作温度在100-550℃，热管13内的工质可选用水、导热姆、萘等。
本发明的工作原理为：
1、铅铋反应堆9正常运行时，截止阀5处于关闭状态，热管13回路关闭，余热排出系统不工作。
2、铅铋反应堆9停堆以后，热气管1及回流管2上的截止阀5均打开，热端换热器4内的换热介质被堆芯余热加热汽化，通过热气管1上升至冷端换热器3，冷却水池8内的冷却水与冷端换热器3内换热介质换热，换热介质放热后冷凝液化，液态下的换热介质在重力作用下，通过回流管2流回热端换热器4继续吸收堆芯余热，如此反复循环，连续稳定地将热量从热源传递到冷源，保障铅铋反应堆9停堆安全。所述余热排出系统通过铅铋反应堆9中的热端换热器4与冷却水池8中的冷端换热器3以及相连热气管1、回流管2建立热管13工质流动回路，通过换热工质汽液相变进行传热，将余热导出至热阱。
最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种船用热管式铅铋堆余热排出系统，其特征在于，包括热端换热器、冷端换热器和冷却水池，铅铋反应堆内设有铅铋冷却剂，所述热端换热器浸没于铅铋冷却剂内，热端换热器的出口通过热气管与冷端换热器的入口连通，冷端换热器设于热端换热器上方的冷却水池内，且冷端换热器的出口通过回流管与热端换热器的入口连通；换热介质通过热气管和回流管在冷端换热器和热端换热器之间流通。
2.如权利要求1所述的船用热管式铅铋堆余热排出系统，其特征在于，所述余热排出系统还包括换热介质补充装置，换热介质补充装置通过管道与回流管连通。
3.如权利要求1所述的船用热管式铅铋堆余热排出系统，其特征在于，所述热端换热器与冷端换热器均分别包括平行布置的上流道和下流道，以及间隔布置的多个热管，每根热管的两端分别与上流道和下流道连通。
4.如权利要求3所述的船用热管式铅铋堆余热排出系统，其特征在于，冷端换热器的上流道和下流道均为环形流道，冷端换热器的热管阵列布置。
5.如权利要求3所述的船用热管式铅铋堆余热排出系统，其特征在于，热端换热器的上流道和下流道均为环形流道，热端换热器的热管设于热端换热器的上流道和下流道之间，且沿周向均匀间隔布置。
6.如权利要求3所述的船用热管式铅铋堆余热排出系统，其特征在于，在热端换热器和/或冷端换热器的热管外壁加装翅片。
7.如权利要求1所述的船用热管式铅铋堆余热排出系统，其特征在于，所述余热排出系统还设有监控装置，监控装置包括监控主机和传感器，所述传感器安装于所述热气管和/或回流管上，传感器与监控装置相连。
8.如权利要求7所述的船用热管式铅铋堆余热排出系统，其特征在于，所述传感器包括温度传感器和压力传感器。
9.如权利要求1所述的船用热管式铅铋堆余热排出系统，其特征在于，各管道上均分别配置有控制管路通断的阀门。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111785399A (zh) * 2020-07-06 2020-10-16 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种用于海洋核动力平台热量导出的系统
CN113421665A (zh) * 2021-06-24 2021-09-21 中国舰船研究设计中心 一种水下装备热管式耐压壳体共形余热排除系统
CN113539530A (zh) * 2021-07-05 2021-10-22 西安交通大学 深海潜航用固态堆芯核反应堆应急热量导出系统及工作方法
CN116153535A (zh) * 2022-10-21 2023-05-23 合肥裕升热工技术有限公司 一种铅基反应堆应急余热排出组合系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01172800A (ja) * 1987-12-26 1989-07-07 Hitachi Ltd 崩壊熱除去装置
JPH01174897A (ja) * 1987-12-26 1989-07-11 Hitachi Ltd ヒートパイプ
JP2012083131A (ja) * 2010-10-07 2012-04-26 Toshiba Corp 液体金属冷却原子炉
JP2012233737A (ja) * 2011-04-28 2012-11-29 Fujikura Ltd 原子炉の崩壊熱除去装置
US20150096721A1 (en) * 2012-04-06 2015-04-09 Fujikura Ltd. Emergency cooling system using a loop thermosyphon
CN106816186A (zh) * 2017-01-24 2017-06-09 哈尔滨工程大学 一种基于分离式热管的一体化压水堆非能动余热排出系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01172800A (ja) * 1987-12-26 1989-07-07 Hitachi Ltd 崩壊熱除去装置
JPH01174897A (ja) * 1987-12-26 1989-07-11 Hitachi Ltd ヒートパイプ
JP2012083131A (ja) * 2010-10-07 2012-04-26 Toshiba Corp 液体金属冷却原子炉
JP2012233737A (ja) * 2011-04-28 2012-11-29 Fujikura Ltd 原子炉の崩壊熱除去装置
US20150096721A1 (en) * 2012-04-06 2015-04-09 Fujikura Ltd. Emergency cooling system using a loop thermosyphon
CN106816186A (zh) * 2017-01-24 2017-06-09 哈尔滨工程大学 一种基于分离式热管的一体化压水堆非能动余热排出系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111785399A (zh) * 2020-07-06 2020-10-16 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种用于海洋核动力平台热量导出的系统
CN111785399B (zh) * 2020-07-06 2023-06-20 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种用于海洋核动力平台热量导出的系统
CN113421665A (zh) * 2021-06-24 2021-09-21 中国舰船研究设计中心 一种水下装备热管式耐压壳体共形余热排除系统
CN113539530A (zh) * 2021-07-05 2021-10-22 西安交通大学 深海潜航用固态堆芯核反应堆应急热量导出系统及工作方法
CN116153535A (zh) * 2022-10-21 2023-05-23 合肥裕升热工技术有限公司 一种铅基反应堆应急余热排出组合系统

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