CN114334192A - 一种微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，属于反应堆技术领域，所述装置包括屏蔽保温壳，屏蔽保温壳布置在卧式反应堆压力容器的外侧；在屏蔽保温壳内部、反应堆压力容器的外侧设置有导流罩，导流罩将屏蔽保温壳内空气的流动空间分为内、外两侧流道，内侧流道内的空气可由导流罩的前后两端流向外侧流道；在屏蔽保温壳的底部开有进气口，通过进气口将环境中的冷空气导入导流罩内侧流道，直接冷却反应堆压力容器；在屏蔽保温壳的上部开有出气口，通过出气口将导流罩外侧流道的高温空气排出至环境。本发明采用了非能动的设计理念，空气冷却，系统简化、结构简单，能够在正常停堆以及事故工况下有效导出堆芯余热，提高了反应堆运行的安全性。
Description
技术领域
本发明属于反应堆技术领域，具体涉及一种微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置。
背景技术
反应堆的余热排出(以下简称余排)系统是核电厂的重要系统之一，其可靠运行直接关系到反应堆停堆后的安全。为了进一步增强反应堆的固有安全性，先进堆型研发逐渐采用非能动装置设计，即不需配套外部能动设施，仅通过建立稳定的自然循环排出堆芯余热。现有非能动余排系统设计主要采用空气或者水进行冷却，采用空冷设计时，一般无需配备额外的辅助设施，可基于反应堆构筑物本体构建自然循环流道，系统结构更为简化；采用水冷设计时，则需要配备专用设施、装置，用于循环冷却水的流动和传热。
对于微小型卧式反应堆，为了进一步简化系统构造，可采用空气冷却的非能动余排装置，但是现有设计往往还存在如下不足：
1)微小型反应堆的压力容器尺寸较小，散热面积有限，直接制约了非能动余排装置的排热能力；
2)当压力容器采用卧式的布置方式时，表面温度梯度方向与重力方向垂直，这种布置无法构建“烟囱效应”，不利于自然循环驱动力的形成；
3)微小型反应堆的建筑空间有限，限制了非能动余排装置的整体尺寸。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，该装置通过优化流道的构建，在不增加辅助设施的情况下，能够大幅度提高排热能力，解决对于余排装置尺寸的限制和容量的要求。
为达到以上目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，包括屏蔽保温壳，所述屏蔽保温壳布置在卧式反应堆压力容器的外侧；在所述屏蔽保温壳内部，所述反应堆压力容器的外侧设置有导流罩，所述导流罩将所述屏蔽保温壳内空气的流动空间分为内、外两侧流道，所述导流罩与所述反应堆压力容器之间为内侧流道，所述导流罩与所述屏蔽保温壳之间为外侧流道，所述内侧流道内的空气可由所述导流罩的前后两端流向所述外侧流道；
在所述屏蔽保温壳的底部开有进气口，所述进气口与所述导流罩之间通过进气通道密封连接，通过所述进气口将环境中的冷空气导入所述导流罩内侧流道，直接冷却所述反应堆压力容器；
在所述屏蔽保温壳的上部开有出气口，通过所述出气口将所述导流罩外侧流道的高温空气排出至环境。
进一步，如上所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，所述导流罩的外形为圆筒型，两端开口。
进一步，如上所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，所述导流罩覆盖横置的所述反应堆压力容器中段的部分长度。
进一步，如上所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，所述导流罩与所述反应堆压力容器同轴布置。
进一步，如上所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，所述导流罩通过支撑肋板与所述屏蔽保温壳固定连接。
进一步，如上所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，所述导流罩的材质为耐高温金属材料。
进一步，如上所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，所述进气口及所述进气通道的材质与所述导流罩相同。
进一步，如上所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，在所述进气口内设置有多个用于固定和支撑的隔板。
采用本发明所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，具有以下显著的技术效果：
1、本发明通过反应堆原有的屏蔽保温壳结构构建非能动自然循环的外部流道，不额外配备辅助设施，尽量简化系统构造、减小装置尺寸；
2、本发明通过在屏蔽保温壳内安装导流罩，在有限空间内大幅增加了换热面积，非能动余排装置的自然对流换热和辐射换热的传热量随之增加，解决了反应堆本体结构尺寸对于散热能力的制约；
3、本发明通过在横置压力容器的外侧布置同心同轴的导流罩，环境空气通过进口通道可以直接进入导流罩构建的内侧流道，低温空气首先与高温壁面进行换热，改变了空气进入大空间先扩散再换热的传统流程，换热效率更高。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中提供的一种微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置的结构示意图；
图2为图1中A-A截面剖视图；
图3为图1中B-B截面剖视图；
其中：1、进气口；2、隔板；3、导流罩；4、支撑肋板；5、出气口；6、屏蔽保温壳；7、反应堆压力容器。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步详细说明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下而获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明提供的一种用于微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，装置的主体为反应堆原有的屏蔽保温壳6，屏蔽保温壳6布置在卧式反应堆压力容器7的外侧，屏蔽保温壳6本体结构可用于在各种运行工况下为反应堆压力容器7提供辐射屏蔽以及高温防护等；同时，屏蔽保温壳6也作为非能动余排装置的主要构筑物，用以构建空气自然循环形成所需的流道。
在屏蔽保温壳6内部、反应堆压力容器7外侧设置有圆筒型的导流罩3，导流罩3覆盖横置的反应堆压力容器7中段的部分长度，且与反应堆压力容器7同心同轴布置。导流罩3采用耐高温的金属材料(例如316H、A800H等)，该圆筒型导流罩3通过支撑肋板4与屏蔽保温壳6固定连接，不需承重。堆芯剩余衰变热主要通过对流和辐射两种方式由反应堆压力容器7外壁面向外散热，在壳内增设导流罩3，能够大幅度增大换热面积，从而增大散热量，解决微小型反应堆结构尺寸对于散热能力的制约。
导流罩3将屏蔽保温壳6内空气的流动空间分隔为内、外两侧，导流罩3与反应堆压力容器7之间为内侧流道，导流罩3与屏蔽保温壳6之间为外侧流道，导流罩3的前、后两端不封闭，用于连通内、外两侧的流道。
在屏蔽保温壳6靠近底部的中间位置设有进气口1，通过进气通道与导流罩3密封连接，连接部位进行倒角处理。在运行过程中，环境中的冷空气将通过进气口直接进入导流罩3构建的内侧流道，绕圆柱形反应堆压力容器7的壁面流动和换热，再沿水平方向流向反应堆压力容器7的前、后两端，通过两端的开口流向外侧流道，在外侧空间内完成进一步的换热后由屏蔽保温壳6上部的出气口5排出。通过导流罩3，为卧式反应堆横置的压力容器构建了横向的“烟囱效应”，提高了卧式反应堆非能动余排的散热效率。
进气口1及进气通道采用与导流罩3相同的耐高温金属材料，在进气口1内设置一定数量的隔板2，用于固定和支撑，增加进气口的刚度，防止进气口产生变形。
本发明提供的用于微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，采用了非能动的设计理念，通过屏蔽保温壳及其内安装的导流罩构建循环流道，借由反应堆压力容器的高温驱动空气流动，在不需要任何外部辅助设施控制的情况下形成空气自然循环，用以在正常停堆以及事故工况下排出堆芯的剩余衰变热，保证堆芯温度维持在安全限值要求以内。通过增设导流罩，增大了传热面积，优化了内部流道，有效提高了非能动余排装置的散热能力，使之能够满足微小型卧式反应堆的设计需求。本发明系统简化、结构简单，能够在正常停堆以及事故工况下有效导出堆芯余热，提高了反应堆运行的安全性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，所述装置包括屏蔽保温壳(6)，所述屏蔽保温壳(6)布置在卧式反应堆压力容器(7)的外侧；在所述屏蔽保温壳(6)内部、所述反应堆压力容器(7)的外侧设置有导流罩(3)，所述导流罩(3)将所述屏蔽保温壳(6)内空气的流动空间分为内、外两侧流道，所述导流罩(3)与所述反应堆压力容器(7)之间为内侧流道，所述导流罩(3)与所述屏蔽保温壳(6)之间为外侧流道，所述内侧流道内的空气可由所述导流罩(3)的前后两端流向所述外侧流道；
在所述屏蔽保温壳(6)的底部开有进气口(1)，所述进气口(1)与所述导流罩(3)之间通过进气通道密封连接，通过所述进气口(1)将环境中的冷空气导入所述导流罩内侧流道，直接冷却所述反应堆压力容器(7)；
在所述屏蔽保温壳(6)的上部开有出气口(5)，通过所述出气口(5)将所述导流罩(3)外侧流道的高温空气排出至环境。
2.根据权利要求1所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，所述导流罩(3)的外形为圆筒型，两端开口。
3.根据权利要求2所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，所述导流罩(3)覆盖横置的所述反应堆压力容器(7)中段的部分长度。
4.根据权利要求3所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，所述导流罩(3)与所述反应堆压力容器(7)同轴布置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，所述导流罩(3)通过支撑肋板(4)与所述屏蔽保温壳(6)固定连接。
6.根据权利要求1所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，所述导流罩(3)的材质为耐高温金属材料。
7.根据权利要求6所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，所述进气口(1)及所述进气通道的材质与所述导流罩(3)相同。
8.根据权利要求1所述的微小型卧式反应堆的非能动余热排出装置，其特征在于，在所述进气口(1)内设置有多个用于固定和支撑的隔板(2)。
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