CN206210418U - 池式反应堆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种池式反应堆，包括安全壳、水池、反应堆容器、堆芯、第一换热器、第二换热器和供热网，水池设在安全壳内，反应堆容器设在水池内且位于水池内的液面以下，反应堆容器具有容器进口和容器出口，堆芯设在反应堆容器内，第一换热器设在安全壳内且位于水池外，第一换热器与反应堆容器的容器进口和容器出口相连以形成封闭式的第一回路，第二换热器设在安全壳内或安全壳外，第二换热器与第一换热器相连以形成封闭的第二回路，供热网与第二换热器相连形成第三回路。根据本实用新型的池式反应堆，第一回路内的运行压力不受池水深度影响，可自行调节形成为微压，从而提高其供热参数。

Description

池式反应堆

技术领域

本实用新型涉及核能应用技术领域，更具体地，涉及一种池式反应堆。

背景技术

目前我国以煤炭为主的供热方式使得雾霾问题越来越严重，而核能作为清洁能源，可以实现零排放。利用核能供热，一方面可以减少传统化石能源的消耗，更好的保护环境；另一方面可以拓宽核能的民用领域，在原有的发电应用基础上增加供热用途。

就我国目前能源和环境形势而言，为应对能源资源稀缺、环境污染严重的现状，必须考虑可替代燃煤锅炉且清洁高效的供热方式，而随着北方城市集中供热面积的逐渐扩大，低温供热堆在供热领域的竞争优势也将逐步得以体现。

现有的核供热反应堆通常为壳式反应堆，需要设置紧急安全注水及喷淋设施等系统，结构较为复杂，并且在核反应堆发生破口事故和非破口事故时，需要采用不同的设备进行处理，其初始投资成本高，安全性差。

另外，现有的池式反应堆中冷却剂回路与水池内的水是互相连通的，冷却剂回路内的运行压力通过调节反应堆在水池内的深度来调节，而水池的深度通常是有限的，也就限制了冷却剂回路的运行压力，最终造成反应堆的供热参数较低。

发明内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本实用新型提出一种池式反应堆，该池式反应堆结构简单，投资成本低，供热效率高、调峰适应能力强且安全可靠。

根据本实用新型的池式反应堆，包括：安全壳；水池，所述水池设在所述安全壳内；反应堆容器，所述反应堆容器设在所述水池内且位于所述水池内的液面以下，所述反应堆容器具有容器进口和容器出口；堆芯，所述堆芯设在所述反应堆容器内；第一换热器，所述第一换热器设在所述安全壳内且位于所述水池外，所述第一换热器与所述反应堆容器的容器进口和容器出口相连以形成封闭式的第一回路；第二换热器，所述第二换热器设在所述安全壳内或所述安全壳外，所述第二换热器与所述第一换热器相连以形成封闭的第二回路；供热网，所述供热网与所述第二换热器相连形成第三回路。

根据本实用新型的池式反应堆，通过将反应堆容器设置在水池内，在水池外设置与反应堆容器连通的第一换热器、与第一换热器连通的第二换热器以及与第二换热器连通的供热网，使得反应堆容器与第一换热器之间形成封闭的第一回路、第一换热器与第二换热器之间形成封闭的第二回路、第二换热器与供热网之间形成第三回路，从而使反应堆产生的热量通过多级回路传递至供热网，可以有效消除放射性污染，提高池式反应堆的安全性，同时，封闭的第一回路在正常运行工况下与水池相隔离，第一回路内工质的运行压力不受到池水深度的影响，可以自行调节，从而可以通过调节第一回路内工质的压力以形成微压，进而提高池式反应堆的供热参数，与传统供热的燃煤供热方式相比，该池式反应堆供热燃料费用少，供热成本低，调峰适应能力强，可实现零排放，并且供热效率远远高于燃煤锅炉。

另外，根据本实用新型的池式反应堆，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，所述池式反应堆还包括：非能动余热换热器，所述非能动余热换热器设在所述水池内且位于所述水池内的液面以下，所述非能动余热换热器与所述第一回路相连以在所述反应堆发生事故时将所述第一回路中的余热热交换到所述水池内。

根据本实用新型的一个实施例，所述池式反应堆还包括：第一隔离阀，所述第一隔离阀设在所述非能动余热换热器与所述第一回路之间的管道上，所述第一隔离阀在所述反应堆正常运行时关闭且在所述反应堆发生事故时打开。

根据本实用新型的一个实施例，所述池式反应堆还包括：设在所述水池内的安全补水管和设在所述安全补水管上的安全补水阀，所述安全补水管在一端与所述反应堆容器连通且另一端与所述水池连通，所述安全补水阀在所述反应堆发生事故且所述反应堆容器内的压力低于所述水池内的压力时打开以便所述水池内的水注入到所述反应堆容器内。

根据本实用新型的一个实施例，所述池式反应堆还包括：一回路稳压器，所述一回路稳压器设在所述安全壳内且位于所述水池外，所述一回路稳压器与所述第一回路相连以调节所述第一回路内的压力。

根据本实用新型的一个实施例，所述池式反应堆还包括：内置换热器，所述内置换热器设在所述水池内且位于所述水池内的液面以下；外置换热器，所述外置换热器设在所述安全壳外，用于导出所述水池内的热量。

根据本实用新型的一个实施例，所述反应堆容器设在所述水池内的底部，所述容器进口位于所述反应堆容器的下部且所述容器出口位于所述反应堆容器的上部。

根据本实用新型的一个实施例，所述池式反应堆还包括：二回路稳压器，所述二回路稳压器与所述第二回路相连以调节所述第二回路内的压力。

根据本实用新型的一个实施例，所述第二回路内的压力大于所述第一回路内的压力。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一回路内的压力为1.5-20个标准大气压的微压。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一回路内的压力为5-12个标准大气压。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一回路内的压力为6-9个标准大气压。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的池式反应堆的结构示意图。

附图标记：

100：池式反应堆；

10：水池；

11：安全壳；

20：反应堆容器；

21：容器进口；22：容器出口；

23：堆芯；

30：第一换热器；

31：第一进口；32：第一出口；35：第二出口；36：第二进口；

33：一回路稳压器；

40：第二换热器；

45：第一进口；46：第一出口；

41：非能动预热换热器；

411：出口；412：进口；

42：供热网；

43：二回路稳压器；

50：第一隔离阀；

60：内置换热器；61：外置换热器；

90：安全注水管；91：安全补水阀。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图具体描述根据本实用新型实施例的池式反应堆100。

根据本实用新型实施例的池式反应堆100，包括安全壳11、水池10、反应堆容器20、堆芯23、第一换热器30、第二换热器40和供热网42。

具体而言，水池10设在安全壳11内，反应堆容器20设在水池10内且位于水池10内的液面以下，反应堆容器20具有容器进口21和容器出口22，堆芯23设在反应堆容器20内，第一换热器30设在安全壳11内且位于水池10外，第一换热器30与反应堆容器20的容器进口21和容器出口22相连以形成封闭式的第一回路，第二换热器40设在安全壳11内或安全壳11外，第二换热器40与第一换热器30相连以形成封闭的第二回路，供热网42与第二换热器40相连形成第三回路。

换言之，该池式反应堆100主要由安全壳11、水池10、反应堆容器20、堆芯23、第一换热器30、第二换热器40和供热网42组成，安全壳11形成为封闭式壳体，且安全壳11内限定有密闭空间，水池10、反应堆容器20、第一换热器30分别设在安全壳11的密闭空间内，从而降低放射性物质泄漏到环境的概率，提高池式反应堆100的安全性。同时，水池10内有水，反应堆容器20内设有堆芯23，反应堆容器20设在水池10内且位于水池10内的液面以下，使得反应堆容器20的堆芯23完全浸没在水池10内的水面下，从而不仅可以在正常运行工况下利用水池排热循环系统将池式反应堆100的衰变热不断的导出到外部环境中，实现热量的排出，而且与壳式反应堆相比，在发生事故时，水池10内的池水能为事故期间导出堆芯23的余热提供巨大的中间热阱，是反应堆事故的一项重要缓解措施，从而进一步地提高池式反应堆100的安全性。

进一步地，反应堆容器20具有可以进出冷却水的容器进口21和容器出口22，第一换热器30设在安全壳11形成的密闭空间内且位于水池10外，第一换热器30一次侧具有可以进出冷却剂的第一进口31和第一出口32，第一换热器30一次侧的第一进口31与容器出口22连通，第一出口32与容器进口21连通形成封闭的第一回路，第一回路内冷却剂的运行压力不受到水池10内池水深度的影响，可以自行调节，优选地，将第一回路内的压力调至比水池10内压力略高，从而在第一回路内形成微压，由此，不仅可以在正常运行工况下提高池式反应堆100的供热参数，而且在发生事故时，可以保证堆芯23不至于由于冷却剂大量流失造成裸露，使得池式反应堆100具有降低安全级别的条件，有利于减少设备造价。

第二换热器40设在安全壳11外部(如图1所示位置)，且第二换热器40一次侧具有可以进出冷却剂的第一进口45和第一出口46，第一换热器30二次侧具有可以进出冷却剂的第二进口36与第二出口35，第二换热器40一次侧的第一进口45与第一换热器30二次侧的第二出口35连通，第一出口46与第二进口36连通形成封闭的第二回路，第二换热器40二次侧与供热网42相连形成第三回路，反应堆产生的热量通过第一回路传递给第一换热器30，再经过第二回路传递给第二换热器40，最后经过第三回路传递给供热网42进行供热，形成多级回路传热系统，利用第二回路将与反应堆直接连通的第一回路与供热网50相隔离，保证了任何事故工况下，不会对城市的热网带来放射性，进一步地提高池式反应堆100的安全性。

当然，第二换热器40也可以设在安全壳11的内部，本领域技术人员可以根据实际设计需求做出适应性改变，以保证池式反应堆100的安全性以及供热效率。

由此，根据本实用新型的池式反应堆100，通过将反应堆容器20设置在水池10内，在水池10外设置与反应堆容器20连通的第一换热器30、与第一换热器30连通的第二换热器40以及与第二换热器40连通的供热网42，使得反应堆容器20与第一换热器30之间形成封闭的第一回路、第一换热器30与第二换热器40之间形成封闭的第二回路、第二换热器40与供热网42之间形成第三回路，从而使反应堆产生的热量通过多级回路传递至供热网，可以有效消除放射性污染，提高池式反应堆100的安全性，同时，封闭的第一回路在正常运行工况下与水池10相隔离，第一回路内工质的运行压力不受到池水深度的影响，可以自行调节，从而可以通过调节第一回路内工质的压力以形成微压，进而提高池式反应堆100的供热参数，与传统供热的燃煤供热方式相比，该池式反应堆供热燃料费用少，供热成本低，调峰适应能力强，可实现零排放，并且供热效率远远高于燃煤锅炉。

在本实用新型的一些具体实施方式中，池式反应堆100还包括非能动余热换热器41，非能动余热换热器41设在水池10内且位于水池10内的液面以下，非能动余热换热器41与第一回路相连以在反应堆发生事故时将第一回路中的余热热交换到水池10内。

参照图1，非能动预热换热器41设在水池10内，并且完全浸没在水池10内的液面下，非能动预热换热器41具有可以进出冷却剂的进口412和出口411，进口412与反应堆容器20的容器出口22相连，出口411与反应堆容器20的容器进口21相连。

当核反应堆处于正常运行时，非能动余热换热器41处于关闭状态，反应堆容器20的容器进口21和容器出口22分别只与第一换热器30一次侧的第一出口32和第一进口31相连通，反应堆容器20的冷却剂在第一换热器30内进行热量交换以将核反应堆堆芯23产生的热量载出。

而当核反应堆发生事故时，非能动余热换热器41处于打开状态，非能余热换热器41的进口412与反应堆容器20的容器出口22、出口411与反应堆容器20的容器进口21相连通，而反应堆容器20与第一换热器30之间相隔离，从而使得反应堆容器20的冷却剂在非能余热换热器41内进行热量交换，将热量传递给非能动余热换热器41另一侧水池10内的水，实现热量的排出，从而有效地提高池式反应堆100的安全性。

优选地，池式反应堆100还包括第一隔离阀50，第一隔离阀50设在非能动余热换热器41与第一回路之间的管道上，第一隔离阀50在反应堆正常运行时关闭且在反应堆发生事故时打开。

具体地，如图1所示，第一隔离阀50设在非能动余热换热器41的进口412与反应堆容器20的出口22之间的管道上，从而在发生事故时，能够将从反应堆容器20的出口22流出的高温冷却剂快速导入非能动预热换热器41中进行热量交换，以将反应堆堆芯23的热量快速载出。

当核反应堆处于正常运行时，非能动余热换热器41的第一隔离阀50处于关闭状态，反应堆容器20的容器进口21和容器出口22分别只与第一换热器30一次侧的第一出口32和第一进口31相连通，反应堆容器20的冷却剂在第一换热器30内进行热量交换以将核反应堆堆芯23产生的热量载出。

而当核反应堆发生事故时，非能动余热换热器41的第一隔离阀50处于打开状态，非能余热换热器41的进口412与反应堆容器20的容器出口22、出口411与反应堆容器20的容器进口21相连通，而反应堆容器20与第一换热器30之间相隔离，从而使得反应堆容器20的冷却剂在非能余热换热器41内进行热量交换，将热量传递给非能动余热换热器41另一侧水池10内的水，实现热量的排出，从而有效地提高池式反应堆100的安全性。

由此，根据本实用新型实施例的池式反应堆100，通过将反应堆容器20设置在水池10内，并且在水池10外设置第一换热器30，在水池10内设置非能动余热换热器41，第一换热器30和非能动余热换热器41分别与反应堆堆芯23相连并且非能动余热换热器41与反应堆堆芯之间设置第一隔离阀50，系统正常运行时，第一隔离阀50关闭，反应堆冷却剂在第一换热器30内正常换热，当核反应堆发生事故时，第一隔离阀50打开，连通非能动余热换热器41与反应堆容器20，反应堆堆芯23产生的热量通过冷却剂载出并在非能动余热换热器41内传递给水池10内的水，从而在保证池式反应堆10安全性的基础上，简化池式反应堆10的结构，进而降低成本。

在本实用新型的一些具体实施方式中，池式反应堆100还包括设在水池10内的安全补水管90和设在安全补水管90上的安全补水阀91，安全补水管90在一端与反应堆容器20连通且另一端与水池10连通，安全补水阀91在反应堆发生事故且反应堆容器20内的压力低于水池10内的压力时打开以便水池10内的水注入到反应堆容器20内。

参照图1，安全补水管90设在水池10内且安全补水管90的一端与反应堆容器20的下部相连通，安全补水管90的另一端与水池10相连通，安全补水管90上设有安全补水阀91，安全补水阀91可以控制安全补水管90的通断，进而控制水池10与反应堆容器20之间的通断，当反应堆正常运行时，安全补水阀91处于关闭状态，水池10与反应堆容器20之间相隔离，当反应堆发生事故，并且反应堆容器20内的压力低于水池10内的压力时，安全补水阀91打开，从而连通水池10与反应堆容器20，在压力作用下，水池10中的水通过安全补水管90自动注入反应堆容器20，从而不仅避免反应堆容器20内的堆芯23不至于由于冷却剂流失造成裸露，从而增强安全性，而且可以保证反应堆容器20内的压力，进而保证反应堆的供热参数。

其中，池式反应堆100还包括一回路稳压器33，一回路稳压器33设在安全壳11内且位于水池10外，一回路稳压器33与第一回路相连以调节第一回路内的压力。

参照图1，一回路稳压器33设在容器出口22与第一换热器30一次侧的第一进口31之间的管道上，通过一回路稳压器33可以调节第一回路的压力，在池式反应堆100正常工作时，通过调节一回路稳压器33使得第一第一回路内的压力比水池10内压力略高，从而在第一回路内形成微压，进而在保证反应堆的安全性能的基础上，提高池式反应堆100的供热参数。

在本实用新型的一些具体示例中，池式反应堆100还包括内置换热器60和外置换热器61，内置换热器60设在水池10内且位于水池10内的液面以下，外置换热器61设在安全壳11外，用于导出水池10内的热量。

具体地，内置换热器60设在水池10内且浸没在水池10的液面以下，外置换热器61设在安全壳11外，并且内置换热器60与外置换热器61相连通，从而形成为水池排热循环系统，当水池10内的池水经过非能动余热换热器41加热，温度上升，达到高温整定值后，水池排热循环系统将启动，循环系统内流体加热后在浮升力驱动下，形成流动，热流体上升至外部换热器61内，在空气冷却下，密度上升，在密度差作用下流回水池10内的水池内交换器60，如此周而复始形成循环，将衰变热源源不断的导出到环境中。

优选地，外置换热器61为外置空冷器，从而将空气座位最终热阱，实现水池10中池水与空气的热交换，无时限地堆池水进行冷却。

优选地，一回路稳压器33在反应堆发生非破口事故且稳压器33内压力或水位高于预定值时发出信号，控制第一隔离阀50自动打开。

具体地，池式反应堆100在反应堆发生非破口事故时，事故初始阶段，裂变产生的热量无法从第一回路有效排出，引起第一回路的冷却剂压力和温度上升，并触发停堆信号。停堆后，池式反应堆100的泵体相继停转，衰变热持续加热第一回路的冷却剂。

当出现稳压器33水位高或压力高信号时，正常运行时与第一回路隔离的非能动余热排出系统将自动打开第一隔离阀50，冷却剂从反应堆容器20的容器出口22流入非能动余热换热器41，并在非能动余热换热器41内与池水换热，然后经非能动余热换热器41的出口411 流回反应堆容器20，带走衰变热，形成冷却循环。

当水池10内的池水受非能动余热换热器41加热，温度上升，达到高温整定值后，水池排热循环系统将启动，循环系统内流体加热后在浮升力驱动下，形成流动，热流体上升至外部换热器61内，在空气冷却下，密度上升，在密度差作用下流回水池10内的水池内换热器60，如此周而复始形成循环，将衰变热源源不断的导出到环境中。

在本实用新型的一些具体实施方式中，反应堆容器20设在水池10内的底部，容器进口21位于反应堆容器20的下部且容器出口22位于反应堆容器20的上部。

参照图1，堆芯23和安装核反应堆堆芯23的反应堆容器20均设在水池10的底部，冷却剂从位于反应堆容器20下部的容器进口21进入反应堆容器20，从位于反应堆容器20上部的容器出口22流出，从而，在在保证结构稳定性的基础上，设备有所简化，且降低了冷却剂的阻力。

根据本实用新型的一些具体实施方式，池式反应堆100还包括二回路稳压器43，二回路稳压器43与第二回路相连以调节第二回路内的压力。

参照图1，二回路稳压器43设在第二换热器40的第一进口45与第一换热器30二次侧的第二出口35之间的管道上，通过二回路稳压器43可以调节第二回路的冷却剂的压力，从而使得第二回路中的冷却剂压力略高于第一回路中冷却工质的压力，在事故工况下，第一回路的冷却剂不会向第二回路发生泄漏，以免对第二回路的冷却剂造成放射性污染，进一步地提高池式反应堆100的安全性能。

可选地，一回路稳压器33和二回路稳压器43可以通过电加热器(未示出)加热和喷淋器(未示出)的喷淋来调节稳压器内部压力。

其中，第二回路内的压力大于第一回路内的压力。

具体地，第二回路将第一回路与供热网42相隔离，也就是说，第一回路与城市热网相隔离，而且第二回路中工质的压力略高于第一回路，从而，在事故工况下，第一回路的冷却水不会向第二回路发生泄漏，以免对第二回路的冷却工质造成放射性污染；同时，第二回路也起到附加热阱作用，在某些事故工况下，可以部分导出堆芯23的余热。

优选地，第二回路中冷却剂的压力可以是0.8MPa，第二回路中的第一换热器40二次侧的第二进口44处的冷却剂温度为70℃，第二出口43处的冷却剂温度为115℃。

可选地，第一回路内的压力为1.5-20个标准大气压的微压。有利地，第一回路内的压力为5-12个标准大气压的微压。优选地，第一回路内的压力为6-9个标准大气压。

池式反应堆100的运行参数的确定是根据设计方案与用户端(即供热网42)的技术要求平衡固化得到的。过低的运行压力(例如小于1.5个标准大气压)会导致反应堆100的出口温度过低(只能达到100℃左右)，该温度很难适应城市热网的需求(大型热网回水温度要求110℃)。过高的压力(例如超过20个标准大气压)虽然可以大幅提高反应堆堆芯23的出口温度(比如压水堆可以达到150个标准大气压左右，出口温度可达到310℃以上)，但是高压会带来成本大幅增加、系统复杂以及反应堆100的安全性大幅降低等问题。根据优化设计，该池式反应堆100的最优压力段为5-12个标准大气压之间，该运行压力范围在保证反应堆100固有安全的前提下，可以实现大型热网(供热温度120℃以上)以及部分工业供热的需求。若池式反应堆100的设计方案采用6个大气压(6-9个标准大气压范围内)，该系统出口温度可达120℃，完全满足大型热网技术要求，同时很好的兼顾了经济性与安全性，是一个专门用于居民供热的优化方案。

其中需要说明的是，微压是第一回路内冷却液的压力，也可以是容器出口的压力，由于堆芯至容器出口之间会产生一定量压力损耗，容器出口的压力略小于堆芯处的压力。

第一回路内的冷却水压力的具体参数可以根据第二回路内冷却工质压力、水池30内池水压力等实际设计需求做出适应性调整，从而不仅可以在正常运行工况下提高池式反应堆100的供热参数，而且在发生事故时，可以保证堆芯23不至于由于冷却水大量流失造成裸露，使得池式反应堆100具有降低安全级别的条件，有利于减少设备造价。

总而言之，根据本实用新型实施例的池式反应堆100主要由三个循环回路和安全系统组成，第一回路为冷却剂回路，以冷却剂为载体，将反应堆堆芯裂变能有效导出；第二回路为放射性隔离回路，同时起到附加热阱的作用；第三回路为供热回路，与热源用户管网相连。三个循环回路将堆芯内裂变产生的能量有效导出，供城市供热系统使用。

第一回路主要由反应堆本体和反应堆冷却剂系统组成。反应堆本体结构由反应堆容器，堆芯，堆内构件及控制棒驱动机构等组成。堆芯位于反应堆容器中，反应堆容器浸没在一个深水井内，与直接将堆芯浸没在水池中的池式反应堆相比，反应堆容器内的压力更高，使其供热参数有所提高。而且，与壳式反应堆相比，该系统中井内的池水能为事故期间导出堆芯余热提供巨大的中间热阱，是反应堆事故的一项重要缓解措施。堆芯上部和下部分别设有腔室。控制棒驱动机构位于堆芯上方。

反应堆冷却剂系统由若干个环路组成，每个环路由一级板式换热器的一次侧，主泵和相关的管道、阀门等组成。反应堆进口管道连接在堆芯压力容器的下部，也就是说，下腔室与若干个冷管相连接。与现有的压水堆技术相比，该系统的反应堆容器淹没在水池中，压力容器可不设下降段，设备有所简化，且降低了冷却剂的阻力。反应堆出口管道连接在堆芯压力容器的上部，也就是说，反应堆上腔室与若干个热管相连接。

池式反应堆100设有第二回路，将冷却剂回路与城市热网相连。第二回路由若干个环路组成，每个环路由一级换热器的二次侧、二级换热器的一次侧、循环泵、稳压器以及相应的管道、阀门组成。第二回路将反应堆冷却剂回路与城市供热管路相隔离，保证了任何事故工况下，不会对城市的热网带来放射性。而且第二回路中工质的压力略高于第一回路，在事故工况下，第一回路的冷却剂不会向第二回路发生泄漏，以免对第二回路的工质造成放射性污染；第二回路同时起到附加热阱作用，在某些事故工况下，可以部分导出堆芯余热。

池式反应堆100还设有第三回路，与城市的供热管网相连接。第三回路由一个或若干个环路组成，每个环路由二级换热器的二次侧、定压泵、循环泵以及相应的管道、阀门组成。

另外，反应堆冷却剂系统和第二回路上还设有稳压器，通过电加热器加热和喷淋器的喷淋来调节稳压器内部压力。稳压器与卸压箱相连接，连接管道上设有卸压阀和安全阀。当稳压器压力高到整定值时，卸压阀开启，稳压器与卸压箱相连通，使得稳压器内的压力降低；当稳压器压力高到更高的一整定值时，安全阀开启，稳压器与池水相连通，使得稳压器内的压力降低。

该池式反应堆100的安全系统主要包括非能动余热排出系统和水池排热循环系统，非能动余热排出系统由非能动余热换热器、水池、第一隔离阀、连接管道、安全补水管和安全补水阀组成。发生破口事故时，当反应堆水位至低于水池水面一定高度时，安全补水阀自动打开，池水进入反应堆淹没堆芯；当发生非破口事故时，第一隔离阀打开，连通了非能动余热换热器和反应堆堆芯，堆芯上方的水或蒸汽将进入非能动余热换热器与池水进行换热冷却。

水池排热循环系统由屏蔽厂房外空冷器、水池内热交换器和相关管道、阀门组成，屏蔽厂房外空冷器位于屏蔽厂房外，连接管道贯穿安全壳并保持安全壳密封性，以空气为最终热阱，实现池水与空气的换热，无时限地对池水进行冷却。当池水温度上升达到高温整定值后，水池排热循环系统将启动，循环系统内流体加热后在浮升力驱动下，形成流动，热流体上升至外部空冷器内，在空气冷却下，密度上升，在密度差作用下流回水池内的热交换管，如此周而复始形成循环，将衰变热源源不断的导出到环境中。

根据本实用新型实施例的池式供热反应堆100的微加压井式反应堆中冷却剂的温度、压力较低，在发生反应堆主回路破损时，不致由于冷却剂大量流失及蒸发造成堆芯裸露。低温微压的特性使其具备降低设备安全级别的条件，有利于减少设备造价。

反应堆容器不设下降段，设备有所简化，且降低了冷却剂的阻力。采用板式换热器，结构紧凑，且维修费用较低。与传统的压水堆核电厂相比，堆芯采用无硼方案，简化了现有电厂中应用的化容系统，简化了操作工艺流程。采用水池排热循环系统，在密度差作用下形成循环，将衰变热源源不断的导出到环境中，安全保障没有时间限制。反应堆冷却剂系统的低压低温运行特性、安全系统的非能动特征、深水水池的巨大释热容量以及空气冷却循环将大气作为最终热阱排除水池内衰变热，以上综合特性，使得该设计方案能够确保反应堆固有安全、实际消除反应堆堆芯失效风险。

根据本实用新型实施例的池式反应堆100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种池式反应堆，其特征在于，包括：

安全壳；

水池，所述水池设在所述安全壳内；

反应堆容器，所述反应堆容器设在所述水池内且位于所述水池内的液面以下，所述反应堆容器具有容器进口和容器出口；

堆芯，所述堆芯设在所述反应堆容器内；

第一换热器，所述第一换热器设在所述安全壳内且位于所述水池外，所述第一换热器与所述反应堆容器的容器进口和容器出口相连以形成封闭式的第一回路；

第二换热器，所述第二换热器设在所述安全壳内或所述安全壳外，所述第二换热器与所述第一换热器相连以形成封闭的第二回路；

供热网，所述供热网与所述第二换热器相连形成第三回路。

2.根据权利要求1所述的池式反应堆，其特征在于，还包括：

非能动余热换热器，所述非能动余热换热器设在所述水池内且位于所述水池内的液面以下，所述非能动余热换热器与所述第一回路相连以在所述反应堆发生事故时将所述第一回路中的余热热交换到所述水池内。

3.根据权利要求2所述的池式反应堆，其特征在于，还包括：

第一隔离阀，所述第一隔离阀设在所述非能动余热换热器与所述第一回路之间的管道上，所述第一隔离阀在所述反应堆正常运行时关闭且在所述反应堆发生事故时打开。

4.根据权利要求2所述的池式反应堆，其特征在于，还包括：设在所述水池内的安全补水管和设在所述安全补水管上的安全补水阀，所述安全补水管在一端与所述反应堆容器连通且另一端与所述水池连通，所述安全补水阀在所述反应堆发生事故且所述反应堆容器内的压力低于所述水池内的压力时打开以便所述水池内的水注入到所述反应堆容器内。

5.根据权利要求4所述的池式反应堆，其特征在于，还包括：一回路稳压器，所述一回路稳压器设在所述安全壳内且位于所述水池外，所述一回路稳压器与所述第一回路相连以调节所述第一回路内的压力。

6.根据权利要求1所述的池式反应堆，其特征在于，还包括：

内置换热器，所述内置换热器设在所述水池内且位于所述水池内的液面以下；

外置换热器，所述外置换热器设在所述安全壳外，用于导出所述水池内的热量。

7.根据权利要求1所述的池式反应堆，其特征在于，所述反应堆容器设在所述水池内的底部，所述容器进口位于所述反应堆容器的下部且所述容器出口位于所述反应堆容器的上部。

8.根据权利要求1所述的池式反应堆，其特征在于，还包括：二回路稳压器，所述二回路稳压器与所述第二回路相连以调节所述第二回路内的压力。

9.根据权利要求1所述的池式反应堆，其特征在于，所述第二回路内的压力大于所述第一回路内的压力。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的池式反应堆，其特征在于，所述第一回路内的压力为1.5-20个标准大气压。

11.根据权利要求10所述的池式反应堆，其特征在于，所述第一回路内的压力为5-12个标准大气压。

12.根据权利要求11所述的池式反应堆，其特征在于，所述第一回路内的压力为6-9个标准大气压。