CN114220572A - 一种移动式微型反应堆的非能动余热排出装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动式微型反应堆的非能动余热排出装置，包括箱体、两个隔热屏、出气窗、两个进气窗和两个应急进气窗，在正常运行工况下，热电转换系统发电，应急进气窗关闭，环境冷空气由进气窗进入隔热屏与箱体的侧板之间的流道向下流动，通过隔热屏底部开设的通气孔进入内部与反应堆压力容器进行热交换，由温差引起的浮升力驱动热空气向上流动，通过出气窗排出；在严重事故工况下，热电转换系统停止发电，应急进气窗打开，环境的冷空气通过两个应急进气窗迅速涌入箱体内，用于冷却反应堆压力容器，热空气随后由出气窗排出，结构简单实用。
Description
技术领域
本发明涉及核反应堆余热排出技术领域，具体涉及一种移动式微型反应堆的非能动余热排出装置。
背景技术
移动式微型核能系统能够为偏远、孤岛地区以及极恶劣环境提供稳定、清洁的能源，在航空航天、深空探测、应急救援等领域具有较高的应用前景。移动式微型核能系统将反应堆及其配套的核热转换系统和热电转换系统均布置在同一运输车辆的车厢内，进一步提高了系统的集成化、模块化以及机动性。为了保证反应堆的安全运行，保护系统设备以及运输车辆的性能，需要为反应堆配备专设安全系统，用于将堆芯产生的热量排出，维持燃料及堆内构件温度在安全限值范围内。然而，现有的移动式微型反应堆缺乏成熟可靠的余热排出系统设计，并且现有的移动式微型反应堆的余热排出系统体积庞大，结构复杂，事故情况需要人为干预。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种能够在正常运行工况下为反应堆提供保温和防护、在事故工况下快速散热降低反应堆的温度，防止由于堆芯温度过高引起的燃料破损及反射性释放的移动式微型反应堆的非能动余热排出装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
为解决上述技术问题，本发明的一种移动式微型反应堆的非能动余热排出装置，包括箱体、两个隔热屏、出气窗、两个进气窗和两个应急进气窗，箱体用于容纳反应堆压力容器；两个隔热屏分别安装在箱体的两个侧板的内侧，隔热屏与相应的箱体的侧板相间隔，隔热屏的两端分别连接箱体的顶板和底板，隔热屏底部开设有通气孔；出气窗安装在箱体的顶部，两个进气窗分别安装在箱体的两个侧板的上部；两个应急进气窗的下部都连接有合页，两个合页分别连接于箱体的两个侧板的中部。
进一步，非能动余热排出装置还包括连接梁，每个隔热屏与相应的箱体的侧板通过若干个连接梁固定连接。
进一步，应急进气窗包括外层板、多个连接梁和隔热板，隔热板通过多个连接梁与外层板固定连接，当应急进气窗关闭时，外层板的表面与箱体的侧板表面平齐，隔热板的表面与隔热屏的表面平齐。
进一步，隔热屏的材质为SiO2气凝胶。
进一步，每个隔热屏上开设的通气孔有多个，多个通气孔沿隔热屏的长度方向依次等间隔布置。
进一步，两个隔热屏上的通气孔交错布置。
进一步，非能动余热排出装置还包括两个应急电磁开关，两个应急电磁开关分别安装于箱体的两个侧板上，两个应急电磁开关分别可操作性地与两个应急进气窗的上部连接。
进一步，合页为限位合页。
进一步，箱体为车体。
本发明的有益效果在于：本发明所提供的一种移动式微型反应堆的非能动余热排出装置，在正常运行工况下，热电转换系统发电，应急进气窗关闭，环境冷空气由进气窗进入隔热屏与箱体的侧板之间的流道向下流动，通过隔热屏底部开设的通气孔进入内部与反应堆压力容器进行热交换，由温差引起的浮升力驱动热空气向上流动，通过出气窗排出；在严重事故工况下，热电转换系统停止发电，应急进气窗打开，环境的冷空气通过两个应急进气窗迅速涌入箱体内，用于冷却反应堆压力容器，热空气随后由出气窗排出，结构简单实用。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的移动式微型反应堆的非能动余热排出装置运行工况下的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的移动式微型反应堆的非能动余热排出装置运行工况下的剖视图；
图3为本发明实施例中提供的移动式微型反应堆的非能动余热排出装置事故工况下的结构示意图；
图4为本发明实施例中提供的移动式微型反应堆的非能动余热排出装置事故工况下的剖视图。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
如图1至图4所示，本实施例的一种移动式微型反应堆的非能动余热排出装置，包括箱体1、两个隔热屏2、出气窗3、两个进气窗4和两个应急进气窗5。其中箱体1用于容纳反应堆压力容器8。在本实施例中箱体1为车体，车体可以移动，车体的车厢用于容纳反应堆压力容器8，为反应堆压力容器8提供基础的防护，避免沙尘、雨雪侵蚀以及外物撞击等。车厢的厢体表面喷涂由耐高温隔热涂层，为车体本身提供保护，防止高温以及恶劣环境对于车体的损坏。
进一步地，在车厢的顶部和车厢的两个侧板的上部和中部都开设有开口，其中出气窗3安装于箱体1的顶部的开口，出气窗3始终敞开，用于将车厢内的高温空气导出车外。两个进气窗4分别安装在两个侧板的上部的开口，进气窗4始终敞开，用于引导空气进入车厢内。两个应急进气窗5分别安装在两个侧板的中部的开口。值得注意的是，出气窗3位于车厢的顶部的中心位置，出气窗3的窗口呈长方形，出气窗3的宽度小于车厢的宽度的1/8。进气窗4的窗口也呈长方形，进气窗4的宽度小于反应堆压力容器8的长度，进气窗4的高度小于车厢高度的1/8。应急进气窗5呈长方形，应急进气窗5的宽度小于反应堆压力容器8的长度，应急进气窗5的高度小于车厢高度的1/2。容易理解的是，各个窗体的实际宽度是可以根据实际需要进行选择的。
进一步地，两个隔热屏2分别安装在箱体1的两个侧板的内侧，隔热屏2与相应的箱体1的侧板相间隔，隔热屏2的两端分别连接箱体1的顶板和底板。也就是说，隔热屏2布置在反应堆压力容器8外，隔热屏2将车厢内的空间分隔，隔热屏2与车厢之间形成外自然循环流道，隔热屏2与反应堆压力容器8之间形成内自然循环流道。隔热屏2的材质为SiO2气凝胶，SiO2气凝胶是具有质量低、导热系数小、耐高温的多孔介质隔热材料，能够有效隔绝反应堆产生的热量，保护车体不受高温造成的损坏。隔热屏2底部开设有通气孔9，用于连通内、外两侧自然循环流道。通气孔9呈长方型，通气孔9的高度小于车厢高度的1/8。每个隔热屏2上开设的通气孔9有多个，多个通气孔9沿隔热屏2的长度方向依次等间隔布置，且两个隔热屏2上的通气孔9交错布置。
更进一步地，本实施例的两个应急进气窗5的下部都连接有合页6，两个合页6分别连接于箱体1的两个侧板的中部。并且本实施例的非能动余热排出装置还包括连接梁10，每个隔热屏2与相应的箱体1的侧板通过若干个连接梁10固定连接。更具体的说，应急进气窗5包括外层板、多个连接梁10和隔热板，隔热板通过多个连接梁10与外层板固定连接，当应急进气窗5关闭时，外层板的表面与箱体1的侧板表面平齐，隔热板的表面与隔热屏2的表面平齐。合页6为限位合页6。合页6用于限制应急进气窗5的打开位置，保证窗体在打开过程中的安全和结构完整。
进一步，非能动余热排出装置还包括两个应急电磁开关7，两个应急电磁开关7分别安装于箱体1的两个侧板上，两个应急电磁开关7分别可操作性地与两个应急进气窗5的上部连接，用于控制应急进气窗5的开关。也就是说，应急电磁开关7热电转换系统相连，当热电转换系统正常工作时，应急电磁开关7得电使得应急进气窗5封闭，发生事故后，热电转换系统停止供电，应急电磁开关7的磁力消失导致闭锁系统失效，进气窗4在内外压差的作用下打开。
在实际使用过程中，在正常运行工况下，热电转换系统发电，应急进气窗5关闭，环境冷空气由进气窗4进入隔热屏2与箱体1的侧板之间的流道向下流动，通过隔热屏2底部开设的通气孔9进入内部与反应堆压力容器8进行热交换，由温差引起的浮升力驱动热空气向上流动，通过出气窗3排出，此时由于车侧进气窗4的尺寸较小，自然循环流道狭窄，车内隔温屏的结构完整，堆芯热量被有效隔绝，能够保护系统构件和车体，降低热量损失，提高系统运行效率。
而在严重事故工况下，热电转换系统停止发电，应急电磁开关7失效导致应急进气窗5设置为依靠重力和内外压差自动向下打开，车内隔温屏也随之失去隔热功能，环境的冷空气通过两个应急进气窗5迅速涌入箱体1内，反应堆压力容器8可以通过自然对流和辐射迅速向环境散热，热空气随后由出气窗3排出。
本发明的装置并不限于具体实施方式中的实施例，只要是本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新及保护的范围。
Claims (9)
1.一种移动式微型反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，包括箱体、两个隔热屏、出气窗、两个进气窗和两个应急进气窗，所述箱体用于容纳反应堆压力容器；两个所述隔热屏分别安装在所述箱体的两个侧板的内侧，所述隔热屏与相应的所述箱体的侧板相间隔，所述隔热屏的两端分别连接所述箱体的顶板和底板，所述隔热屏底部开设有通气孔；所述出气窗安装在所述箱体的顶部，两个所述进气窗分别安装在所述箱体的两个侧板的上部；两个所述应急进气窗的下部都连接有合页，两个所述合页分别连接于所述箱体的两个侧板的中部。
2.根据权利要求1所述的移动式微型反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，还包括连接梁，每个所述隔热屏与相应的所述箱体的侧板通过若干个所述连接梁固定连接。
3.根据权利要求2所述的移动式微型反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，所述应急进气窗包括外层板、多个所述连接梁和隔热板，所述隔热板通过多个所述连接梁与所述外层板固定连接，当所述应急进气窗关闭时，所述外层板的表面与所述箱体的侧板表面平齐，所述隔热板的表面与所述隔热屏的表面平齐。
4.根据权利要求1所述的移动式微型反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，所述隔热屏的材质为SiO2气凝胶。
5.根据权利要求1所述的移动式微型反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，每个所述隔热屏上开设的所述通气孔有多个，多个通气孔沿所述隔热屏的长度方向依次等间隔布置。
6.根据权利要求1所述的移动式微型反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，两个所述隔热屏上的所述通气孔交错布置。
7.根据权利要求1～6任一项所述的移动式微型反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，还包括两个应急电磁开关，两个所述应急电磁开关分别安装于所述箱体的两个侧板上，两个所述应急电磁开关分别可操作性地与两个所述应急进气窗的上部连接。
8.根据权利要求1～6任一项所述的移动式微型反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，所述合页为限位合页。
9.根据权利要求1～6任一项所述的移动式微型反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，所述箱体为车体。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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