CN208938662U - 一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，该装置包括余热排出热交换器、反应堆、冷却回路、第一海水循环管路和第二海水循环管路，所述反应堆位于所述余热排出热交换器的下方，所述冷区回路与余热排出热交换器连通且通过所述反应堆，所述冷却回路内设有冷却剂和驱动所述冷却剂循环流动的第一驱动装置，所述第一海水循环管路和第二设于所述余热排出热交换器上，当所述余热排出系统处于能动状态时，所述冷却回路和第一海水循环管路开启，当所述余热排出系统处于非能动状态时，所述冷却回路和第二海水循环管路开启。本实用新型提供的余热排出系统，简化了系统配置，方便操作，增加了系统的安全性。

Description

一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统

技术领域

本实用新型涉及领域，具体涉及一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统。

背景技术

海洋核动力平台是海上移动式的小型核电站，为小型核反应堆与船舶工程的有机结合，可以为海洋石油开采和偏远岛屿提供安全且有效的能源供给。目前，在海洋核动力平台的反应堆停闭后，堆芯由于核裂变所产生的核功率会迅速消失，而以裂变产物衰变热为主的剩余功率仍然存在，并随时间推移缓慢减小，一般在停堆数小时后，堆芯剩余功率仍有额定功率的1％。因此，必须将堆芯的衰变热导出堆芯，不然可能会引起燃料元件的过热和损伤，所以余热排出系统是核动力装置中一个重要的安全相关系统。

目前，船用核动力装置配置的余热排出系统分为能动余热排出系统和非能动余热排出系统，分别在船上平台电源可用和断电情况下导出反应堆衰变热。能动余热排出系统一般由余热排出泵、能动余热排出冷却器及相应的管道、阀门和管路附件组成；非能动余热排出系统一般由非能动余热排出冷却器、水箱及相应的管道、阀门和管路附件组成，两套相互独立的系统增加了船用核动力装置的配置。然而目前，大部分的核动力装置只具有能动余热排出系统和非能动余热排出系统中的一个，同时拥有两个系统的则结构较为复杂，并且有些船用核动力装置非能动余热排出系统通常将非能动余热排出冷却器置于安全壳外，增加了放射性物质泄漏的风险。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，相比于传统的余热排出系统，将能动和非能动余热系统集中在一个系统上，简化了系统配置。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

余热排出热交换器；

位于所述余热排出热交换器下方的反应堆；

与所述余热排出热交换器连通的冷却回路，所述冷却回路通过所述反应堆，所述冷却回路内设有冷却剂和驱动所述冷却剂循环流动的第一驱动装置；

设于所述余热排出热交换器上的第一海水循环管路，所述第一海水循环管路上设有第二驱动装置；

设于所述余热排出热交换器上的第二海水循环管路；

反应堆余热排出系统具有能动余热排出状态和非能动余热排出状态，当所述反应堆余热排出系统处于能动余热排出状态时，所述冷却回路和第一海水循环管路开启，所述第二海水循环管路关闭，当所述反应堆余热排出系统处于非能动余热排出状态时，所述冷却回路和第二海水循环管路开启，所述第一海水循环管路关闭。

在上述技术方案的基础上，所述第一海水循环管路包括海水引入段和海水引出段，所述海水引入段位于所述海水引出段的下方。

在上述技术方案的基础上，所述第二驱动装置设于所述海水引入段上，用于驱动海水在所述第一海水循环管路内流动。

在上述技术方案的基础上，所述第二海水循环管路包括海水引入支段和所述海水引出段，所述海水引入支段设于所述海水引入段靠近所述余热排出热交换器的一端侧面上。

在上述技术方案的基础上，所述海水引入段上设有第四气动阀，所述第四气动阀位于所述第二驱动装置的上方，位于所述海水引入支段的下方，当所述反应堆余热排出系统处于能动余热排出状态时，所述第四气动阀开启，当所述反应堆余热排出系统处于非能动余热排出状态时，所述第四气动阀关闭。

在上述技术方案的基础上，所述冷却回路包括依次连接的反应堆冷却段、热回路段和冷回路段，所述反应堆冷却段通过所述反应堆，所述热回路段与冷回路段通过所述余热排出热交换器连通。

在上述技术方案的基础上，所述第一驱动装置位于所述热回路段上，且所述第一驱动装置对应的所述热回路段上的相应位置处设有第一气动阀，当所述反应堆余热排出系统处于能动余热排出状态时，所述第一气动阀关闭，当所述反应堆余热排出系统处于非能动余热排出状态时，所述第一气动阀开启。

在上述技术方案的基础上，所述海水引入支段的入口端上设有第二气动阀，所述海水引出段的出口端上设有第三气动阀，当所述反应堆余热排出系统处于能动余热排出状态时，所述第二气动阀关闭，所述第三气动阀开启，当所述反应堆余热排出系统处于非能动余热排出状态时，所述第二气动阀和第三气动阀均开启。

在上述技术方案的基础上，所述海水引入支段和海水引出段与海水接触的表面上均涂覆有抗海生物涂料。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型提供了一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，系统上设有第一驱动装置，以及通过余热排出热交换器的海水引入段和海水引出段，海水引入段和海水引出段构成第一海水循环管路，在余热排出系统处于能动状态下时，在第一驱动装置和第二驱动装置的驱动下，加速冷却剂和海水在余热排出系统中的循环，加速带走余热，充分利用海洋资源，简化了传统余热排出系统的系统配置。

(2)本实用新型提供了一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，还设有海水引入支段，海水引入支段和海水引出段构成第二海水循环管路，在余热排出系统处于非能动状态下时，由于位置高度差和流体介质密度差，冷却剂和海水能自动在余热排出系统中缓慢循环，达到带走余热降温的目的。

(3)本实用新型提供了一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，同时具有能动和非能动的余热排出能力，将能动与非能动的余热排出系统集中在同一系统的同一管路上，大大简化了系统配置，方便操作人员操作，提高了系统的安全性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中海洋核动力平台反应堆余热排出系统的结构示意图。

图中：1-余热排出热交换器，2-反应堆，3-冷却回路，30-第一驱动装置，31-第二驱动装置，32-反应堆冷却段，33-热回路段，34-冷回路段，40-海水引入段，41-海水引出段，42-海水引入支段，50-第一气动阀，51-第二气动阀，52-第三气动阀，53-第四气动阀。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。

参见图1所示，本实用新型实施例提供一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，包括余热排出热交换器1和位于余热排出热交换器1下方的反应堆2，与余热排出热交换器1连通的还有冷却回路3，冷却回路3通过反应堆2，冷却回路3的管道内设有冷却剂，冷却回路3的管道上设有驱动冷却剂循环加速流动的第一驱动装置30，冷却剂通过在冷却回路3上往复循环，不断带走反应堆2上的余热，实现反应堆2降温的目的。在余热排出热交换器1上还分别设有用于供经过余热排出热交换器1的冷却剂降温的第一海水循环管路和第二海水循环管路，第一海水循环管路和第二海水循环管路用于带走处于高温的冷却剂中的余热，使其从高温回到低温的状态，继续在冷却回路3上循环以带走反应堆2的余热。

具体的，反应堆余热排出系统具有能动余热排出状态和非能动余热排出状态，当反应堆余热排出系统处于能动余热排出状态时，平台上的电源处于正常运作状态，此时冷却回路3和第一海水循环管路开启，第二海水循环管路关闭，当反应堆余热排出系统处于非能动余热排出状态时，平台处于断电的状态，此时冷却回路3和第二海水循环管路开启，第一海水循环管路关闭。

参见图1所示，冷却回路3具体包括依次连接的反应堆冷却段32、热回路段33和冷回路段34，热回路段33与冷回路段34通过余热排出热交换器1连通。其中，反应堆冷却段32通过反应堆2，在处于低温的冷却剂经过反应堆冷却段32时，能有效的带走反应堆2的部分余热，吸收了余热的冷却剂温度升高，经过热回路段33后，进入到余热排出热交换器1内。第一海水循环管路包括海水引入段40和海水引出段41，海水引入段40位于海水引出段41的下方，海水引入段40上设有第二驱动装置31，用于驱动海水在第一海水循环管路内流动。第二海水循环管路包括海水引入支段42和海水引出段41，海水引入支段42设于海水引入段40靠近余热排出热交换器1的一端侧面上。实际上，第一海水循环管路和第二海水循环管路共用从余热排出热交换器1至海水引出段41这一共用管路段，这一设计简化了管路的设计，也方便操作。

参见图1所示，在海水引入段40上设有第四气动阀53，第四气动阀53位于第二驱动装置31的上方，位于海水引入支段42的下方，第四气动阀53用于控制第一海水循环管路的开闭，即海水引入段40的开闭。在海水引入支段42的入口端上设有第二气动阀51，海水引出段41的出口端上设有第三气动阀52，第二气动阀51和第三气动阀52在压缩空气的作用能开启。另外，第一驱动装置30位于热回路段33上，且第一驱动装置30对应的热回路段33上的相应位置处设有第一气动阀50，当第一驱动装置30开启时，第一气动阀50关闭，当第一驱动装置30关闭时，第一气动阀50开启。

具体的，当反应堆余热排出系统处于能动余热排出状态时，位于热回路段33上的第一驱动装置30开启，第一气动阀50关闭，冷却剂在第一驱动装置30的驱动下在冷却回路3上快速循环，有效的带走反应堆2上的热量，此时，位于海水引入段40上的第四气动阀53和第二驱动装置31开启，海水引出段41上的第三气动阀52开启，第一海水循环管路导通，驱动海水在第一海水循环管路内流动，经过余热排出热交换器1时，带走经过余热排出热交换器1内处于高温状态下的冷却剂的热量。

当反应堆余热排出系统处于非能动余热排出状态时，位于热回路段33上的第一驱动装置30关闭，第一气动阀50开启，由于余热排出热交换器1和反应堆2存在位置高度差，因此相比于能动时的状态，非能动状态时，冷却剂在冷却回路3上回缓慢循环，带走反应堆2的余热。此时，位于海水引入段40上的第四气动阀53关闭，第二气动阀51和第三气动阀52在压缩空气的作用下被打开，第二海水循环管路导通，由于海水引入支段42和海水引出段41也存在位置差，因此海水在第二海水循环管路内能自主缓慢的流动，达到余热排出的效果。

进一步的，海水引入段40和海水引出段41均与余热排出热交换器1连通，且海水进入到余热排出热交换器1后与冷却剂处于隔离状态，不会混合。

进一步的，在海水引入支段42和海水引出段41的外表面均涂覆有抗海生物涂料，防止海中的生物覆盖在管段表面，阻碍管段的畅通，从而影响排热。

本实用新型不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本实用新型相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于，其包括：

余热排出热交换器(1)；

位于所述余热排出热交换器(1)下方的反应堆(2)；

与所述余热排出热交换器(1)连通的冷却回路(3)，所述冷却回路(3)通过所述反应堆(2)，所述冷却回路(3)内设有冷却剂和驱动所述冷却剂循环流动的第一驱动装置(30)；

设于所述余热排出热交换器(1)上的第一海水循环管路，所述第一海水循环管路上设有第二驱动装置(31)；

设于所述余热排出热交换器(1)上的第二海水循环管路；

反应堆余热排出系统具有能动余热排出状态和非能动余热排出状态，当所述反应堆余热排出系统处于能动余热排出状态时，所述冷却回路(3)和第一海水循环管路开启，所述第二海水循环管路关闭，当所述反应堆余热排出系统处于非能动余热排出状态时，所述冷却回路(3)和第二海水循环管路开启，所述第一海水循环管路关闭。

2.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述第一海水循环管路包括海水引入段(40)和海水引出段(41)，所述海水引入段(40)位于所述海水引出段(41)的下方。

3.如权利要求2所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述第二驱动装置(31)设于所述海水引入段(40)上，用于驱动海水在所述第一海水循环管路内流动。

4.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述第二海水循环管路包括海水引入支段(42)和所述海水引出段(41)，所述海水引入支段(42)设于所述海水引入段(40)靠近所述余热排出热交换器(1)的一端侧面上。

5.如权利要求4所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述海水引入段(40)上设有第四气动阀(53)，所述第四气动阀(53)位于所述第二驱动装置(31)的上方，位于所述海水引入支段(42)的下方，当所述反应堆余热排出系统处于能动余热排出状态时，所述第四气动阀(53)开启，当所述反应堆余热排出系统处于非能动余热排出状态时，所述第四气动阀(53)关闭。

6.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述冷却回路(3)包括依次连接的反应堆冷却段(32)、热回路段(33)和冷回路段(34)，所述反应堆冷却段(32)通过所述反应堆(2)，所述热回路段(33)与冷回路段(34)通过所述余热排出热交换器(1)连通。

7.如权利要求6所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述第一驱动装置(30)位于所述热回路段(33)上，且所述第一驱动装置(30)对应的所述热回路段(33)上的相应位置处设有第一气动阀(50)，当所述反应堆余热排出系统处于能动余热排出状态时，所述第一气动阀(50)关闭，当所述反应堆余热排出系统处于非能动余热排出状态时，所述第一气动阀(50)开启。

8.如权利要求4所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述海水引入支段(42)的入口端上设有第二气动阀(51)，所述海水引出段(41)的出口端上设有第三气动阀(52)，当所述反应堆余热排出系统处于能动余热排出状态时，所述第二气动阀(51)关闭，所述第三气动阀(52)开启，当所述反应堆余热排出系统处于非能动余热排出状态时，所述第二气动阀(51)和第三气动阀(52)均开启。

9.如权利要求8所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述海水引入支段(42)和海水引出段(41)与海水接触的表面上均涂覆有抗海生物涂料。