CN115410727A - 反应堆供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及反应堆供热设备领域，具体提供一种反应堆供热系统，旨在解决反应堆供热系统结构复杂的问题。为此目的，本发明的反应堆供热系统包括：中空结构的外壳、与外壳同轴设置的内壳、耦合组件、驱动组件和蒸汽发生器；内壳内构造成第一冷却空间，内壳与外壳之间构造成流通第二冷却介质的第二冷却空间；耦合组件内具有隔开的第一通道和第二通道，第一通道内流通第一冷却介质，第一通道与第一冷却空间连通；驱动组件与第二通道连通，以将第二冷却介质输送至第二通道内；蒸汽发生器与第二通道连通。本发明的反应堆供热系统利用耦合组件和驱动组件配合，简化了反应堆供热系统结构的复杂性，提高反应堆的安全运行系数。

Description

反应堆供热系统

技术领域

本发明涉及反应堆供热设备领域，具体提供一种反应堆供热系统。

背景技术

在核反应堆供热供汽系统中普遍采用三回路冷却系统，利用中间回路作为隔离，确保用户端介质的放射性安全。目前，核反应堆供热供汽系统中一般采用水或蒸汽作为所有回路的冷却介质，其中，中间回路(即二次冷却循环回路)为回路式布置，即，冷却设备之间通过管道连接形成冷却剂流动的闭合回路，从而造成核反应堆供热供汽系统的体积十分庞大，结构相对复杂。

液态重金属反应堆最为第四代核能系统，具有结构简单、安全性高、可小型化等优点。液态重金属反应堆用于发电时，一般不适用中间回路作为介质隔离。但液态重金属反应堆用于蒸汽供应时，由于一回路的冷却介质中存在的放射性核素扩散至二回路的冷却介质中，考虑到用户端介质蒸汽使用的安全性，在传统冷却循环回路布置的基础上增加了一条液态金属中间回路做隔离，但这明显提高了原有系统的复杂性。因此，如何利用好中间回路，简化系统结构，提高系统运行的安全性和经济性成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有反应堆供热系统结构复杂的问题。

为此目的，本发明提供一种反应堆供热系统，该反应堆供热系统包括：

外壳，所述外壳内构造成容置空间；

内壳，所述内壳位于所述容置空间内，并与所述外壳同轴设置，所述内壳内构造成第一冷却空间，所述内壳与所述外壳之间构造成第二冷却空间，所述第二冷却空间内流通有第二冷却介质；

耦合组件，所述耦合组件设置在所述第一冷却空间内，所述耦合组件内具有隔开的第一通道和第二通道，所述第一通道内流通有第一冷却介质，所述第一通道与所述第一冷却空间连通，所述第一冷却介质与所述第二冷却介质的成分相同但温度不同，其中，位于所述第二冷却介质顶面的覆盖气体压力高于位于所述第一冷却介质顶面的覆盖气体压力；

驱动组件，所述驱动组件设置在第二冷却空间内，所述驱动组件与所述第二通道的入口端连通，以将所述第二冷却介质输送至所述第二通道内；

蒸汽发生器，所述蒸汽发生器设置在所述第二冷却空间内，所述蒸汽发生器与所述第二通道的出口端连通。

在上述反应堆供热系统的优选技术方案中，所述耦合组件包括：中空结构的壳体、设置在所述壳体内中间换热器和流量耦合器；

所述壳体内具有间隔设置的第一隔板和第二隔板，沿自上而下方向，所述第一隔板和所述第二隔板将所述壳体内部划分为相互独立的第一空间、第二空间和第三空间，其中，所述第一空间具有与第二通道连通的出口，所述出口通过第二连接管与所述蒸汽发生器连通，所述第二空间具有第一进口，所述第一进口通过第一连接管与所述驱动组件连通，所述第三空间具有多个与所述第一通道连通的第二进口；

所述中间换热器的进口端与所述第二空间连通，所述中间换热器的出口端与所述第一空间连通，所述中间换热器用于流通所述第二冷却介质；

所述流量耦合器的进口端与所述第三空间连通，所述流量耦合器的出口端与所述第一冷却空间连通，其中，所述流量耦合器用于流通所述第一冷却介质，所述第一冷却介质与所述第二冷却介质在所述第三空间内进行热交换。

在上述反应堆供热系统的优选技术方案中，所述中间换热器包括中间管道和循环管道；

所述中间管道的入口端与所述第二空间连通，所述中间管道的出口端伸入所述流量耦合器内并与所述循环管道的进口端连通；

所述循环管道环绕所述中间管道设置，且所述循环管道的出口端与所述第一空间连通。

在上述反应堆供热系统的优选技术方案中，所述流量耦合器包括第一栅板、中间柱、第一外壳、取力叶片、第二外壳、第二栅板、第三外壳、驱动叶片；

所述第一栅板套设于所述中间换热器上，并与所述壳体的内壁连接；

所述中间柱沿垂直方向竖立于所述第一栅板下方预定距离处；

所述第一外壳扣设于所述中间柱的顶部，其中，所述第一外壳的顶部与所述中间管道的出口端连通；

所述取力叶片位于所述第一外壳内，并套设于所述中间柱上；

所述第二外壳套设于所述中间柱上，且所述第二外壳的顶端与所述第一外壳的底端连通，所述第二外壳与所述循环管道的进口端连通；

所述第二栅板套设在所述第二外壳上，且所述第二栅板的外周面与所述壳体的内壁连接；

所述第三外壳的顶部与所述壳体的底部连通，所述第三外壳的出口端与所述第一冷却空间连通；

所述驱动叶片套设在所述中间柱上，并位于所述第三外壳内。

在上述反应堆供热系统的优选技术方案中，所述驱动组件的个数为多个，多个所述驱动组件阵列排布在所述第二冷却空间内。

在上述反应堆供热系统的优选技术方案中，所述驱动组件包括驱动泵，所述驱动泵通过中间管与多个所述耦合组件连通。

在上述反应堆供热系统的优选技术方案中，一个所述驱动泵至少与三个所述耦合组件连通。

在上述反应堆供热系统的优选技术方案中，所述蒸汽发生器的个数为多个，多个所述蒸汽发生器阵列排布在所述第二冷却空间内，其中，所述蒸汽发生器与所述驱动组件间隔开。

在上述反应堆供热系统的优选技术方案中，所述蒸汽发生器包括蒸汽发生器本体、蒸汽入口管和蒸汽出口管，所述蒸汽入口管与所述第二通道的出口端连通，所述蒸汽出口管与外接设备连通；

所述蒸汽发生器本体上还设有蒸汽出口支管，所述蒸汽出口支管与余热排出系统连通，所述蒸汽出口支管为常闭状态，其中，在事故状态下，所述蒸汽出口支管打开，并利用第二冷却介质执行冷却操作。

在上述反应堆供热系统的优选技术方案中，所述第一冷却空间内具有与所述内壳同轴设置的堆芯；

所述反应堆供热系统还包括内构件，所述内构件设置在所述第一冷却空间内，用于将所述耦合组件和所述堆芯隔开。

在采用上述技术方案的情况下，本发明的反应堆供热系统中，在第一冷却空间内设置有耦合组件，耦合组件中的第一通道内流通第一冷却介质，第一通道与第一冷却空间连通，第二通道与第二冷却空间连通，以利用驱动组件将第二冷却介质输送至第二通道内，第二通道内的第二冷却介质与第一通道内流通的第一冷却介质进行高效的热交换，从而对第一冷却介质进行降温处理，有效提高了第一冷却介质的循环使用效率，进而保证了反应堆供热系统的安全运行系数。

另一方面，第一冷却介质与第二冷却介质的成分相同但温度不同，并且位于第二冷却介质顶面的覆盖气体压力高于位于第一冷却介质顶面的覆盖气体压力，因此，本发明的反应堆供热系统中允许第二冷却介质向第一冷却介质的方向单向渗漏，避免了第一冷却介质中的放射性物质扩散至第二冷却介质或外界中，提高了反应堆供热系统运行的安全系数。

同时，与现有技术中的三回路相比，本示例中，第二通道与第一通道间隔开设置，第一通道和第一冷却空间形成一路冷却循环回路，第二通道和第二冷却空间形成另一路冷却循环回路，即，利用两路冷却循环回路实现对反应堆供热系统的冷却，大大简化了反应堆供热系统结构的复杂性，提高了反应堆的安全运行系数。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是根据一示例性实施例示出的反应堆供热系统的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是根据一示例性实施例示出的反应堆供热系统中的耦合组件的结构示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的反应堆供热系统中的流量耦合器的结构示意图。

附图标记说明：

1、外壳；2、内壳；3、耦合组件；4、驱动组件；5、蒸汽发生器；6、第一冷却空间；7、第二冷却空间；8、第二连接管；9、第一连接管；10、余热排出系统；11、壳本体；12、顶盖；13、中间管；14、堆芯；15、内构件；31、壳体；32、中间换热器；33、流量耦合器；34、第一空间；35、第二空间；36、第三空间；37、出口；38、第一进口；39、第二进口；41、驱动泵；51、蒸汽发生器本体；52、蒸汽入口管；53、蒸汽出口管；54、蒸汽出口支管；311、第一隔板；312、第二隔板；321、中间管道；322、循环管道；331、第一栅板；332、中间柱；333、第一外壳；334、取力叶片；335、第二外壳；336、第二栅板；337、第三外壳；338、驱动叶片；339、支撑杆。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

下面参照附图结合实施例进一步说明本发明。

参照图1并结合图2所示，本发明一示例性的实施例提供了一种反应堆供热系统。该反应堆供热系统包括外壳1、内壳2、耦合组件3、驱动组件4和蒸汽发生器5。

参照图1所示，外壳1可以包括壳本体11和顶盖12，壳本体11内部为中空结构，且壳本体11的底部为圆顶结构，壳本体11的顶部具有敞开口。顶盖12设置在本体11的顶部以封闭敞开口。壳本体11的底壁和侧壁以及顶盖12的底面之间围合成容置空间。其中，以平行于水平面的平面为横截面，壳本体11的横截面形状可以包括但不限于圆形、椭圆形或正多边形等。

内壳2位于容置空间内，并与外壳1中的壳本体11同轴设置。内壳2内部同样为中空结构，内壳2的底部为圆顶结构，且内壳2的横截面形状可以包括但不限于圆形、椭圆形或正多边形等。内壳2的横截面形状可以与外壳1的壳本体11的横截面形状相同或不同。下面以内壳2的横截面形状、外壳1的壳本体11的横截面形状均为圆形为例，内壳2的直径小于外壳1的壳本体11的直径。

其中，内壳2的顶部插接于顶盖12上，内壳2的底壁和侧壁以及顶盖12的底面之间围合成第一冷却空间6。第一冷却空间6内可以设置其他反应堆设备等，比如，可以在第一冷却空间6内设置堆芯、控制棒组件等设备。

继续参见图1所示，内壳2的外壁和外壳1的壳本体11的内壁之间构造成第二冷却空间7。需要说明的是，第二冷却空间7的空间范围包括顶盖12的部分底部、外壳1的壳本体11的内壁和底壁、以及内壳2的外壁之间的区域。其中，在第二冷却空间7内流通有第二冷却介质(图中未示出)，第二冷却介质可以包括但不限于液态重金属或液态金属合金(比如液态铅铋合金等)。

耦合组件3设置在第一冷却空间6内。本示例中，耦合组件3内具有隔开的第一通道和第二通道。第一通道与第一冷却空间6连通。第一通道内流通有第一冷却介质(图中未示出)，第一冷却介质可以包括但不限于液态重金属或液态金属合金(比如液态铅铋合金等)，第一冷却介质与第二冷却介质的成分相同但两者的温度不同。具体地，第一冷却介质的温度高于第二冷却介质的温度。其中，位于第二冷却介质顶面的覆盖气体压力高于位于第一冷却介质顶面的覆盖气体压力。本示例中，以第一冷却介质和第二冷却均为液态铅铋合金为例进行说明。由于，第一冷却介质和第二冷却介质为同类型介质，在反应堆供热系统运行过程中，允许第一冷却介质和第二冷却介质之间相互渗漏，从而可以降低反应堆供热系统中第一冷却空间和第二冷却空间之间密封的等级，简化了反应堆供热系统的结构的复杂性。同时，由于位于第二冷介质顶面的覆盖气体压力高于位于在第一冷却介质顶面的覆盖气体压力，因此，只允许第二冷却介质向第一冷却介质中单向渗漏，从而有效防止第一冷却介质中的放射性物质扩散至第二冷却介质或外界，大大提高了反应堆供热系统运行的安全系数。

驱动组件4设置在第二冷却空间7内。驱动组件4与第二通道的入口端连通，以将第二冷却空间7内的第二冷却介质输送至第二通道内。其中，第一通道和第二通道被隔开，因此，在耦合组件3内，第一通道内的第一冷却介质与第二通道内的第二冷却介质进行快速热交换，由于第二冷却介质的温度低于第一冷却介质的温度，第二冷却介质对第一冷却介质进行降温处理，而后经降温后的第一冷却介质重新进入第一冷却空间6内，并继续对第一冷却空间6内的反应堆设备进行冷却，从而有效提高了第一冷却介质的循环使用效率，并有效保证反应堆的安全运行。

蒸汽发生器5设置在第二冷却空间7内。其中，蒸汽发生器5与第二通道的出口端连通，以通过经过热交换后的第二冷却介质使蒸汽发生器5内部产生蒸汽，供后端客户端供热使用。

本实施例中，第一冷却介质在第一通道和第一冷却空间6内循环使用，并对第一冷却空间6内的反应堆设备等进行降温处理，第二通道与第二冷却空间连通，并利用驱动组件4将第二冷却介质从第二冷却空间7内输送至第二通道中，第一冷却介质和第二冷却介质在耦合组件3内完成高效热交换过程，从而利用第二冷却介质实现对第一冷却介质的降温处理，同时利用升温后的第二冷却介质在蒸汽发生器5内形成高温蒸汽，供后端客户端供热使用，有效提高了反应堆供热系统的适用性。

同时，与现有技术中的三回路相比，本示例中，仅仅设置了两个冷却循环回路，并利用液态重金属当做冷却介质，形成了对反应堆供热系统的冷却，与此同时，本示例中仅在第二冷却空间7内设置驱动组件4，省去了现有技术中的一次循环泵等结构，从而大大简化了反应堆供热系统结构的复杂性，提高了反应堆的安全运行系数。

参照图3所示，在一些实施例中，耦合组件3包括中空结构的壳体31、中间换热器32和流量耦合器33。中间换热器32和流量耦合器33均设置在壳体31内，其中，流量耦合器33位于中间换热器32的下方。

在壳体31内具有间隔设置的第一隔板311和第二隔板312。沿自上而下方向，第一隔板311和第二隔板312将壳体31内部划分为相互独立的第一空间34、第二空间35和第三空间36。其中，壳体31的横截面形状可以包括但不限于圆形、椭圆形或正多边形等。

第一空间34具有与第二通道连通的出口37，该出口37通过第二连接管8与蒸汽发生器5连通。第二空间35具有第一进口38，第一进口38通过第一连接管9与驱动组件4连通。第三空间36具有多个与第一通道连通的第二进口39。

中间换热器32沿垂直方向设置在壳体31内，并且，中间换热器32的一端依次贯穿第一空间34的底部、第二空间35并伸入第三空间36内预定深度，并与位于第三空间36内的流量耦合器33连接。

其中，中间换热器32的进口端与第二空间35连通，中间换热器32的出口端与第一空间34连通，其中，中间换热器32用于流通第二冷却介质。

流量耦合器33的进口端与第三空间36连通，流量耦合器33的出口端与第一冷却空间6连通。该流量耦合器33用于流通第一冷却介质。

本实施例中，驱动组件4工作时，将第二冷却空间7内的第二冷却介质通过第一连接管9输送至第二空间35内，第二冷却介质流经第二空间35后，进入中间换热器32内，在完成与第一冷却介质的热交换后，升温后的第二冷却介质进入第一空间34内，并最终依次经过出口37和第二连接管8后进入蒸汽发生器5内。第一冷却介质在第一冷却空间6和第一通道内流动，其中，第一通道内的第一冷却介质与第二通道内的第二冷却介质在第三空间36内进行热交换，以利用第二冷却介质对第一冷却介质进行降温冷却处理，从而有效提高了第一冷却介质的循环使用效率，进而保证反应堆的安全运行。

需要说明的是，本示例中，第一通道和第一冷却空间6形成了针对反应堆设备的第一冷却循环回路，第二通道和第二冷却空间7形成了针对第一冷却介质的第二冷却循环回路，即，本示例中，仅仅设置了两个冷却循环回路，并利用液态重金属当做冷却介质，形成了对反应堆供热系统的冷却系统，有效简化了反应堆供热系统结构的复杂程度，同时，有利于反应堆供热系统的小型化发展。

参照图4并结合图3所示，在一些实施例中，中间换热器32包括中间管道321和循环管道322。

中间管道321沿垂直方向设置，中间管道321的底端向下贯穿第二空间35并伸入第三空间36内预定深度。需要说明的是，预定深度可以根据冷却介质、内壳2的深度灵活选定，该预定深度在本示例中不做具体限定。以壳体31的横截面形状为圆形为例，中间管道321具体设置在壳体31的轴线上。

其中，中间管道321的入口端与第二空间35连通，中间管道321的出口端伸入流量耦合器33内并与循环管道322的进口端连通。

循环管道322环绕中间管道321设置，循环管道322的出口端与第一空间34连通。其中，循环管道322包括多个连续反复弯折的管段。

本示例中，第二冷却介质从第二空间35进入中间管道321中，第二冷却介质在向下运动过程中，与第三空间36内的第一冷却介质进行初步热交换。而后，第二冷却介质在经过流量耦合器33之后，进入循环管道322内，其中，第二冷却介质在循环管道322中循环往复，并与第一冷却介质进行多次热交换，有效提高了热交换效率。

参照图4并结合图3所示，在一些实施例中，流量耦合器33包括第一栅板331、中间柱332、第一外壳333、取力叶片334、第二外壳335、第二栅板336、第三外壳337和驱动叶片338。

第一栅板331套设在中间换热器32上。具体地，第一栅板331套设在循环管道322和中间管道321上。其中，第一栅板331的外周面固定连接在壳体31的内壁上。本示例中，第一栅板331设置在第三空间36内，用于缓冲第一通道内流通的第一冷却介质的流速，有效增加第一冷却介质与第二冷却介质进行热交换的时间，从而提高热交换效率，并有效降低第一冷却介质的温度。

中间柱332沿垂直方向竖立，并位于第一栅板331下方预定距离处。中间柱332可以通过支撑杆339配合第三外壳337与壳体31固定连接。

第一外壳333扣设于中间柱332的顶部，第一外壳333的顶部与中间管道321连通。

参照图4所示，沿自上而下方向，第一外壳333包括顺序连通的第一段、缩径段和第二段。第一段的顶部与中间管道321的出口端连通，第一段的底部与缩径段的顶部连通，缩径段的底部与第二段的顶部连接，第二段的底部与第二外壳335连接，并且，第二段与第二外壳335的内部连通。第二段的直径小于第一段的直径。其中，中间柱332的顶部向上并伸入第一段的中间位置处。

取力叶片334位于第一外壳333内，并套设在中间柱332上。本示例中，中间管道321的管径尺寸大于循环管道322的管径尺寸，为了使进入循环管道322内的第二冷却介质的温度保持均匀性，将取力叶片334设置在第一段内，在第二冷却介质重力作用和驱动组件4的配合作用下，取力叶片334发生转动。而在取力叶片334在转动过程中，对第二冷却介质进行搅拌，使得进入第二外壳335的第二冷却介质的温度保持均衡性，进而提高第一冷却介质与第二冷却介质进行热交换过程中的稳定性和持续性。

需要说明的是，取力叶片334可以采用贯流式叶片或轴流叶片。

第二外壳335套设于中间柱332上，第二外壳335的顶端与第一外壳333的底端连通，具体地，第二外壳335的顶端与第二段的底端连通。其中，循环管道322的进口端伸入至第二外壳335内，以在驱动组件4和取力叶片334的配合作用下，使得第二冷却介质均匀的进入循环管道322内。

第二栅板336套设在第二外壳335的底部。第二栅板336的外周面与壳体31的内壁连接。其中，第二栅板336用于对经过热交换(即冷却降温处理)的第一冷却介质进行再次缓冲，以降低第一冷却介质进入第三外壳337中的流速。

第三外壳337的顶部与壳体31的底部连通。第三外壳337的出口端设置在其底部，第三外壳337的出口端与第一冷却空间6连通。

参照图4所示，沿自上而下方向，第三外壳337包括顺序连通的渐缩段、第三段、球形段和第四段。渐缩段的顶部与壳体31的底部连通，第三段和第四段的管径尺寸可以相同或不同。其中，用于固定并支撑中间柱332的支撑杆339设置在第三段内。

驱动叶片338套设于中间柱332的底端，且驱动叶片338位于第三外壳337内。具体地，驱动叶片338位于球形段内，在第一冷却介质的重力作用下，驱动叶片338转动，利用驱动叶片338的转动对流经球形段的第一冷却介质进行加压驱动，从而在完成对第一冷却介质搅拌的同时，也能加快第一冷却介质的流出速率，进而提高第一冷却介质进入第一通道的流入速率，有效提高了热交换效率。

其中，驱动叶片338与取力叶片334同轴设置，也就是说，驱动叶片338依靠取力叶片334共轴(绕中间柱332)传动旋转，省去了在第一冷却空间6内设置动力泵的设计，从而简化了反应堆供热系统的结构，提高了反应堆供热系统的可靠性。

参照图2所示，在一些实施例中，驱动组件4的个数为多个，多个驱动组件4阵列排布在第二冷却空间7内。其中，多个驱动组件4可以沿圆周阵列排布或矩阵排布方式设置在第二冷却空间7内，以提高第二冷却介质进入第二通道的流量，进而提高第一冷却介质和第二冷却介质之间的热交换效率。

在一个示例中，驱动组件4的个数为四个。四个驱动组件4两两为一组，两组驱动组件4对称设置，从而在保证第二冷却介质流量的同时，降低反应堆供热系统的结构设计尺寸。

参照图2所示，在一些实施例中，驱动组件4可以包括但不限于驱动泵41，驱动泵41的输出端通过中间管13与多个耦合组件3连通。具体地，驱动泵41的输出端通过中间管13与第二空间35上的第一进口38连通。驱动泵41用于驱动第二冷却空间7中的第二冷却介质流入第二通道内。

参照图2所示，一个驱动泵41至少与三个耦合组件3连通。具体地，一个驱动泵41至少与三个中间换热器32连通，以在提高热交换效率的同时，提高反应堆供热系统内部空间的利用率。

参照图2所示，在一些实施例中，蒸汽发生器5的个数为多个，多个蒸汽发生器5阵列排布在第二冷却空间7内。蒸汽发生器5与驱动组件4间隔开。

其中，在一个示例中，蒸汽发生器5的个数与驱动泵41的个数相等，每个驱动泵41的一侧均间隔设置有一个蒸汽发生器5，以保证后端客户端的供气供热需求。

参照图2所示，在一些实施例中，蒸汽发生器5包括蒸汽发生器本体51、蒸汽入口管52和蒸汽出口管53。蒸汽入口管52与第二通道的出口端连通，即，蒸汽入口管52通过第二连接管8与出口37连通。蒸汽出口管53与外接设备连通，其中，外接设备可以包括但不限于与客户端连通的蒸汽管道或蒸汽储气罐等。

参照图1所示，蒸汽发生器本体51上还设有蒸汽出口支管54。该蒸汽出口支管54与余热排出系统10连通，需要说明的是，余热排出系统10为现有技术中反应堆的余热排出系统，余热排出系统10的结构在此不做具体限定。蒸汽出口支管54为常闭状态，比如在蒸汽出口支管54上设置关断阀门，其中，关断阀门可以手段或远程控制自动关闭或开启。通过关断阀门的关闭使得蒸汽出口支管54保持常闭状态。在事故状态下，蒸汽出口支管54打开，并利用第二冷却介质执行冷却操作，即，打开关断阀门后，利用第二冷却空间7内的第二冷却介质导出内壳2内的反应堆设备的余热。

参照图1所示，在一些实施例中，第一冷却空间6内具有与内壳2同轴设置的堆芯14。反应堆供热系统还包括内构件15，该内构件15设置在第一冷却空间6内，用于将耦合组件3和堆芯14隔开。其中，内构件15可以由隔热材料构成，隔热材料构成的内构件15将耦合组件3隔离在温度较低的一侧，同时，将堆芯14隔离在温度较高的一侧。

本实施例中，利用内构件15将耦合组件3和堆芯14隔开，使的温度较高的第一冷却介质从第一冷却空间6上部区域与第二冷却介质完成热交换过程，而经过热交换降温后的第一冷却介质从第三外壳337的第四段沿向下方向流出，并流向堆芯14的底部，以实现第一冷却介质与堆芯14之间的再一次热交换过程。

参照图1并结合图2至图4所示，本实施例的反应堆供热系统的冷却循环过程如下：

第二冷却空间7、中间管13、第一连接管9、第二空间35、中间管道321的管程、第一外壳333、第二外壳335、循环管道322、第一空间34、蒸汽发生器5依次连通，以形成二次冷却循环回路。内构件15、堆芯14、第一冷却空间6、第三空间36、第三外壳337依次连通，以形成一次冷却循环回路。其中，一次冷却循环回路用于实现堆芯14与第一冷却介质之间的热交换，二次冷却循环回路用于实现第一冷却介质和第二冷却介质之间的热交换。

以第一冷却介质和第二冷却介质均采用温度不同的液态铅铋合金作为冷却剂为例进行说明。堆芯14对第一冷却介质进行加热后，第一冷却介质进入第三空间36内，并通过流量耦合器33和中间换热器32实现与第二冷却介质的热交换过程。随后，经过冷却降温后的第一冷却介质依次经过第一栅板331、第二栅板336、第三外壳337后，达到驱动叶片338的入口处，驱动叶片338依靠取力叶片334的共轴传动旋转，以对冷却降温后的第一冷却介质进行加压，并驱动该部分第一冷却介质从第三外壳337的第四段中排出，用于与堆芯14进行下一次的冷却循环过程。

驱动泵41从第二冷却空间7内抽取第二冷却介质，第二冷却介质通过中间管13和第一连接管9进入第二空间35，随后沿着中间管道321的管程下降至第一外壳331内，并经过取力叶片334，而后推动取力叶片334旋转，第二冷却介质依次流经第二外壳335和循环管道322。在第二外壳335和循环管道322的管程内，第二冷却介质与第一冷却介质完成热交换过程。经过升温后的第二冷却介质从循环管道322中排出，并进入第一空间34内，随后，通过第二连接管8进入蒸汽发生器5内。

需要说明的是，在二次冷却循环回路中的第二冷却介质的覆盖气体的压力高于一次冷却循环回路中的第一冷却介质的覆盖气体的压力，以保证共轴传动位置处的冷却剂的渗漏方向是从二次冷却循环回路向一次冷却循环回路的方向，并确保一次冷却循环回路中的放射性物质不会向二次冷却循环回路的方向传递释放，从而避免上述放射性物质释放至后端设备(比如蒸汽发生器、蒸汽输送管道、蒸汽储存罐等)中，提高反应堆供热系统的安全性。

本示例中，采用同轴布置的双层容器(内壳2与外壳1同轴设置)，在内壳2内的第一冷却空间6设置有适用于池式反应堆的一次冷却循环回路，在第二冷却空间7内设置二次冷却循环回路，二次冷却循环回路容纳有用于传热循环的第二冷却介质。其中，利用流量耦合器33内的共轴传动结构，使得反应堆供热系统具有屏蔽堆芯14放射性的功能。其中，本示例中，利用第二冷却介质的流动功传导并驱动第一冷却介质循环，使的第一冷却介质在无源(无驱动泵41驱动)情况下实现循环过程，，有效简化了反应堆供热系统的结构。同时，一次冷却循环回路和二次冷却循环回路通过机械方式耦合关联，也简化了反应堆供热系统中流量控制的复杂程度，提高了反应堆供热系统的安全性和可靠性。

需要说明的是，本示例的反应堆供热系统还具有事故状态下利用余热排出系统配合第二冷却介质传导堆芯14的余热的功能。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反应堆供热系统，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳内构造成容置空间；

内壳，所述内壳位于所述容置空间内，并与所述外壳同轴设置，所述内壳内构造成第一冷却空间，所述内壳与所述外壳之间构造成第二冷却空间，所述第二冷却空间内流通有第二冷却介质；

耦合组件，所述耦合组件设置在所述第一冷却空间内，所述耦合组件内具有隔开的第一通道和第二通道，所述第一通道内流通有第一冷却介质，所述第一通道与所述第一冷却空间连通，所述第一冷却介质与所述第二冷却介质的成分相同但温度不同，其中，位于所述第二冷却介质顶面的覆盖气体压力高于位于所述第一冷却介质顶面的覆盖气体压力；

驱动组件，所述驱动组件设置在第二冷却空间内，所述驱动组件与所述第二通道的入口端连通，以将所述第二冷却介质输送至所述第二通道内；

蒸汽发生器，所述蒸汽发生器设置在所述第二冷却空间内，所述蒸汽发生器与所述第二通道的出口端连通。

2.根据权利要求1所述的反应堆供热系统，其特征在于，所述耦合组件包括：中空结构的壳体、设置在所述壳体内中间换热器和流量耦合器；

所述壳体内具有间隔设置的第一隔板和第二隔板，沿自上而下方向，所述第一隔板和所述第二隔板将所述壳体内部划分为相互独立的第一空间、第二空间和第三空间，其中，所述第一空间具有与第二通道连通的出口，所述出口通过第二连接管与所述蒸汽发生器连通，所述第二空间具有第一进口，所述第一进口通过第一连接管与所述驱动组件连通，所述第三空间具有多个与所述第一通道连通的第二进口；

所述中间换热器的进口端与所述第二空间连通，所述中间换热器的出口端与所述第一空间连通，所述中间换热器用于流通所述第二冷却介质；

所述流量耦合器的进口端与所述第三空间连通，所述流量耦合器的出口端与所述第一冷却空间连通，其中，所述流量耦合器用于流通所述第一冷却介质，所述第一冷却介质与所述第二冷却介质在所述第三空间内进行热交换。

3.根据权利要求2所述的反应堆供热系统，其特征在于，所述中间换热器包括中间管道和循环管道；

所述中间管道的入口端与所述第二空间连通，所述中间管道的出口端伸入所述流量耦合器内并与所述循环管道的进口端连通；

所述循环管道环绕所述中间管道设置，且所述循环管道的出口端与所述第一空间连通。

4.根据权利要求3所述的反应堆供热系统，其特征在于，所述流量耦合器包括第一栅板、中间柱、第一外壳、取力叶片、第二外壳、第二栅板、第三外壳、驱动叶片；

所述第一栅板套设于所述中间换热器上，并与所述壳体的内壁连接；

所述中间柱沿垂直方向竖立于所述第一栅板下方预定距离处；

所述第一外壳扣设于所述中间柱的顶部，其中，所述第一外壳的顶部与所述中间管道的出口端连通；

所述取力叶片位于所述第一外壳内，并套设于所述中间柱上；

所述第二外壳套设于所述中间柱上，且所述第二外壳的顶端与所述第一外壳的底端连通，所述第二外壳与所述循环管道的进口端连通；

所述第二栅板套设在所述第二外壳上，且所述第二栅板的外周面与所述壳体的内壁连接；

所述第三外壳的顶部与所述壳体的底部连通，所述第三外壳的出口端与所述第一冷却空间连通；

所述驱动叶片套设在所述中间柱上，并位于所述第三外壳内。

5.根据权利要求1所述的反应堆供热系统，其特征在于，所述驱动组件的个数为多个，多个所述驱动组件阵列排布在所述第二冷却空间内。

6.根据权利要求5所述的反应堆供热系统，其特征在于，所述驱动组件包括驱动泵，所述驱动泵通过中间管与多个所述耦合组件连通。

7.根据权利要求1所述的反应堆供热系统，其特征在于，一个所述驱动泵至少与三个所述耦合组件连通。

8.根据权利要求1所述的反应堆供热系统，其特征在于，所述蒸汽发生器的个数为多个，多个所述蒸汽发生器阵列排布在所述第二冷却空间内，其中，所述蒸汽发生器与所述驱动组件间隔开。

9.根据权利要求8所述的反应堆供热系统，其特征在于，所述蒸汽发生器包括蒸汽发生器本体、蒸汽入口管和蒸汽出口管，所述蒸汽入口管与所述第二通道的出口端连通，所述蒸汽出口管与外接设备连通；

所述蒸汽发生器本体上还设有蒸汽出口支管，所述蒸汽出口支管与余热排出系统连通，所述蒸汽出口支管为常闭状态，其中，在事故状态下，所述蒸汽出口支管打开，并利用第二冷却介质执行冷却操作。

10.根据权利要求1-9任一项所述的反应堆供热系统，其特征在于，所述第一冷却空间内具有与所述内壳同轴设置的堆芯；

所述反应堆供热系统还包括内构件，所述内构件设置在所述第一冷却空间内，用于将所述耦合组件和所述堆芯隔开。

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