CN218547988U - 一种高温气冷堆的余热排出系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高温气冷堆的余热排出系统，包括第一循环支路，所述第一循环支路包括水冷壁、进水管、冷却塔、第一回水管、主隔离阀、第二回水管和循环泵；其中，所述水冷壁位于反应堆内，用于载出反应堆的堆芯热量；所述进水管的输入端与所述水冷壁连接，输出端与所述冷却塔连接；所述第一回水管的输入端与所述冷却塔连接，输出端与所述水冷壁连接；所述第一回水管上设置所述主隔离阀；所述第二回水管的输入端与所述第一回水管的输入端连通，输出端与所述第一回水管的输出端连通。本实用新型的一个技术效果在于，设计合理，通过非能动循环以及动力循环的结合，保证了高温气冷堆的余热排出系统的稳定运行。

Description

一种高温气冷堆的余热排出系统

技术领域

本实用新型属于高温气冷堆技术领域，具体涉及一种高温气冷堆的余热排出系统。

背景技术

目前高温气冷堆的余热排出系统属于非能动系统，其不仅用于在反应堆正常运行期间执行反应堆舱室冷却功能，还用于在事故工况下，将反应堆的剩余发热载出反应堆舱室并输送至最终热阱，以保证燃料包覆颗粒、堆内构件及反应堆压力容器温度低于规定限值。

在余热排出系统运行的过程中，需定期对余热排出系统中的介质进行取样分析，当水质不达标时，需要向余热排出系统中投加药剂，由于无能动设备，导致需对余热排出系统进行整体换水，

而且，换水期间造成余热排出系统短期不可用。

另外，在事故工况时，堆芯放热量是基于设计理论计算，相关载热均是理论值，如果仅仅采用非能动系统，一旦设计裕量不够，会造成一定程度上的堆芯发热量未及时载出。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高温气冷堆的余热排出系统的新技术方案。

根据本申请的一个方面，提供了一种高温气冷堆的余热排出系统，包括第一循环支路，所述第一循环支路包括水冷壁、进水管、冷却塔、第一回水管、主隔离阀、第二回水管和循环泵；其中，所述水冷壁位于反应堆内，用于载出反应堆的堆芯热量；

所述进水管的输入端与所述水冷壁连接，输出端与所述冷却塔连接；所述第一回水管的输入端与所述冷却塔连接，输出端与所述水冷壁连接；所述第一回水管上设置所述主隔离阀；

所述第二回水管的输入端与所述第一回水管的输入端连通，所述第二回水管的输出端与所述第一回水管的输出端连通，所述第一回水管上设置有所述循环泵；

水冷壁中的流动介质在反应堆的作用下温度升高并经过所述进水管进入所述冷却塔中，流动介质在冷却塔中得到冷却并经过第一回水管或第二回水管循环至所述水冷壁中。

可选地，所述第一循环支路还包括入口隔离阀和出口隔离阀，所述入口隔离阀和出口隔离阀均设置于所述第二回水管，所述入口隔离阀位于所述循环泵的靠近所述冷却塔的一侧；所述出口隔离阀位于所述循环泵的靠近所述水冷壁的一侧。

可选地，所述第一循环支路还包括换热器；所述换热器设置于所述冷却塔内，且所述进水管的输出端和所述第一回水管的输入端分别与所述换热器连接。

可选地，所述第一循环支路还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱位于所述进水管的上方，且所述膨胀水箱与所述进水管连通。

可选地，高温气冷堆的余热排出系统还包括第二循环支路，所述第二循环支路包括水冷壁、进水管、冷却塔、第一回水管、主隔离阀、第二回水管和循环泵；其中，所述水冷壁位于反应堆内，用于载出反应堆的堆芯热量；

所述进水管的输入端与所述水冷壁连接，输出端与所述冷却塔连接；所述第一回水管的输入端与所述冷却塔连接，输出端与所述水冷壁连接；所述第一回水管上设置所述主隔离阀；

所述第二回水管的输入端与所述第一回水管的输入端连通，所述第二回水管的输出端与所述第一回水管的输出端连通，所述第一回水管上设置有所述循环泵。

可选地，高温气冷堆的余热排出系统还包括第三循环支路；所述第三循环支路包括水冷壁、进水管、冷却塔、第一回水管、主隔离阀、第二回水管和循环泵；其中，所述水冷壁位于反应堆内，用于载出反应堆的堆芯热量；

所述进水管的输入端与所述水冷壁连接，输出端与所述冷却塔连接；所述第一回水管的输入端与所述冷却塔连接，输出端与所述水冷壁连接；所述第一回水管上设置所述主隔离阀；

所述第二回水管的输入端与所述第一回水管的输入端连通，所述第二回水管的输出端与所述第一回水管的输出端连通，所述第一回水管上设置有所述循环泵。

可选地，所述第一循环支路中的水冷壁、所述第二循环支路中的水冷壁、所述第三循环支路中的水冷壁并排设置。

可选地，所述第一循环支路中的冷却塔、所述第二循环支路中的冷却塔、所述第三循环支路中的冷却塔并排设置。

可选地，所述第一循环支路中的进水管、所述第二循环支路中的进水管、所述第三循环支路中的进水管相互平行。

可选地，所述第一循环支路中的第一回水管、所述第二循环支路中的第一回水管、所述第三循环支路中的第一回水管相互平行。

本申请的一个技术效果在于：

在本申请实施例中，通过第一回水管的输入端与冷却塔连接，输出端与水冷壁连接，并在第一回水管上设置主隔离阀，使得高温气冷堆的余热排出系统能够实现非能动循环，使得其在无动力驱动下不仅在反应堆正常运行期间执行反应堆舱室冷却功能，还能在事故工况下，将反应堆的剩余发热载出反应堆舱室并输送至最终热阱，有利于节约能源。

另外，通过第二回水管的输入端与第一回水管的输入端连通，第二回水管的输出端与第一回水管的输出端连通，第二回水管上设置有循环泵，使得高温气冷堆的余热排出系统能够在循环泵的作用下实现动力循环。这不仅能够在高温气冷堆的余热排出系统的水质恶化时，向其中添加药剂，通过循环泵实现流动介质和药剂迅速混合以将流动介质调节至合格，避免整体换水，也能够在事故工况时时，通过调节循环泵的功能，从而增加流动介质的流速，以提高流动介质的载热量，从而提高高温气冷堆的余热排出系统的载热裕量，保证反应堆安全稳定的运行。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的一种高温气冷堆的余热排出系统的结构示意图。

图中：100、第一循环支路；200、第二循环支路；300、第三循环支路；1、水冷壁；2、进水管；3、冷却塔；4、第一回水管；5、主隔离阀；6、第二回水管；7、循环泵；8、入口隔离阀；9、出口隔离阀；10、换热器；11、膨胀水箱。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

下面将详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“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。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示，本申请实施例提供一种高温气冷堆的余热排出系统，包括第一循环支路100，所述第一循环支路100包括水冷壁1、进水管2、冷却塔3、第一回水管4、主隔离阀5、第二回水管6和循环泵7；其中，所述水冷壁1位于反应堆内，用于载出反应堆的堆芯热量。

所述进水管2的输入端与所述水冷壁1连接，输出端与所述冷却塔3连接；所述第一回水管4的输入端与所述冷却塔3连接，输出端与所述水冷壁1连接；所述第一回水管4上设置所述主隔离阀5。主隔离阀5用于实现第一回水管4的打开或者关闭，从而有助于实现高温气冷堆的余热排出系统非能动循环和动力循环之前的切换。

所述第二回水管6的输入端与所述第一回水管4的输入端连通，所述第二回水管6的输出端与所述第一回水管4的输出端连通，所述第二回水管6上设置有所述循环泵7。

水冷壁1中的流动介质在反应堆的作用下温度升高并经过所述进水管2进入所述冷却塔3中，流动介质在冷却塔3中得到冷却并经过第一回水管4或第二回水管6循环至所述水冷壁1中。

在本申请实施例中，通过第一回水管4的输入端与冷却塔3连接，输出端与水冷壁1连接，并在第一回水管4上设置主隔离阀5，使得高温气冷堆的余热排出系统能够实现非能动循环，使得其在无动力驱动下不仅在反应堆正常运行期间执行反应堆舱室冷却功能，还能在事故工况下，将反应堆的剩余发热载出反应堆舱室并输送至最终热阱，有利于节约能源。

另外，通过第二回水管6的输入端与第一回水管4的输入端连通，第二回水管6的输出端与第一回水管4的输出端连通，第二回水管6上设置有循环泵7，使得高温气冷堆的余热排出系统能够在循环泵7的作用下实现动力循环。这不仅能够在高温气冷堆的余热排出系统的水质恶化时，向其中添加药剂，通过循环泵7实现流动介质和药剂迅速混合以将流动介质调节至合格，避免整体换水，也能够在事故工况时时，通过调节循环泵7的功能，从而增加流动介质的流速，以提高流动介质的载热量，从而提高高温气冷堆的余热排出系统的载热裕量，保证反应堆安全稳定的运行。

由于高温气冷堆的余热排出系统的管道采用碳钢材质，投运前需要对其进行冲洗，可通过循环泵7实现对高温气冷堆的余热排出系统的有效冲洗，同时也有助于保证冲洗的流速和冲洗效果，从而能够较好地保护高温气冷堆的余热排出系统。

可选地，所述第一循环支路100还包括入口隔离阀8和出口隔离阀9，所述入口隔离阀8和出口隔离阀9均设置于所述第二回水管6，所述入口隔离阀8位于所述循环泵7的靠近所述冷却塔3的一侧；所述出口隔离阀9位于所述循环泵7的靠近所述水冷壁1的一侧。

在上述实施方式中，通过入口隔离阀8和出口隔离阀9有助于实现循环泵7的打开或者关闭，操作非常简单。

可选地，所述第一循环支路100还包括换热器10；所述换热器10设置于所述冷却塔3内，且所述进水管2的输出端和所述第一回水管4的输入端分别与所述换热器10连接。

在上述实施方式中，换热器10能够进一步提供冷却塔3的冷却效果，保证高温气冷堆的余热排出系统的余热排出效率。

可选地，所述第一循环支路100还包括止回阀，止回阀设置于所述第二回水管6，并位于循环泵7和出口隔离阀9之间。止回阀用于阻断流动介质倒流，从而较好地保证了高温气冷堆的余热排出系统的循环的稳定性和安全性。

可选地，所述第一循环支路100还包括膨胀水箱11，所述膨胀水箱11位于所述进水管2的上方，且所述膨胀水箱11与所述进水管2连通。进一步地，第二循环支路200和第三循环支路300分别设置有膨胀水箱11，膨胀水箱11用于收容和补偿高温气冷堆的余热排出系统中水的胀缩量，保证高温气冷堆的余热排出系统运行的安全性和稳定性。

可选地，高温气冷堆的余热排出系统还包括第二循环支路200，所述第二循环支路200包括水冷壁1、进水管2、冷却塔3、第一回水管4、主隔离阀5、第二回水管6和循环泵7；其中，所述水冷壁1位于反应堆内，用于载出反应堆的堆芯热量；

所述进水管2的输入端与所述水冷壁1连接，输出端与所述冷却塔3连接；所述第一回水管4的输入端与所述冷却塔3连接，输出端与所述水冷壁1连接；所述第一回水管4上设置所述主隔离阀5；

所述第二回水管6的输入端与所述第一回水管4的输入端连通，所述第二回水管6的输出端与所述第一回水管4的输出端连通，所述第一回水管4上设置有所述循环泵7。

在上述实施方式中，第二循环支路200和第一循环支路100的结构相同，通过第一循环支路100、第二循环支路200能够较好地保证高温气冷堆的余热排出系统的能动循环以及动力循环的循环效率，大大提高了余热排出的效率。

可选地，高温气冷堆的余热排出系统还包括第三循环支路300；所述第三循环支路300包括水冷壁1、进水管2、冷却塔3、第一回水管4、主隔离阀5、第二回水管6和循环泵7；其中，所述水冷壁1位于反应堆内，用于载出反应堆的堆芯热量；

所述进水管2的输入端与所述水冷壁1连接，输出端与所述冷却塔3连接；所述第一回水管4的输入端与所述冷却塔3连接，输出端与所述水冷壁1连接；所述第一回水管4上设置所述主隔离阀5；

所述第二回水管6的输入端与所述第一回水管4的输入端连通，所述第二回水管6的输出端与所述第一回水管4的输出端连通，所述第一回水管4上设置有所述循环泵7。

在上述实施方式中，第三循环支路300和第一循环支路100的结构相同，通过第一循环支路100、第二循环支路200、第三循环支路300能够较好地保证高温气冷堆的余热排出系统的能动循环以及动力循环的循环效率，进一步大大提高了余热排出的效率。

可选地，所述第一循环支路100中的水冷壁1、所述第二循环支路200中的水冷壁1、所述第三循环支路300中的水冷壁1并排设置。这使得高温气冷堆的余热排出系统的结构非常合理，便于布置。

可选地，所述第一循环支路100中的冷却塔3、所述第二循环支路200中的冷却塔3、所述第三循环支路300中的冷却塔3并排设置。这保证了各个冷却塔3排布的规律性，便于各个设备之间的管线布置，有助于节约管线。

可选地，所述第一循环支路100中的进水管2、所述第二循环支路200中的进水管2、所述第三循环支路300中的进水管2相互平行。这有助于保证高温气冷堆的余热排出系统的各个进水管2排布的合理性，有助于优化高温气冷堆的余热排出系统的结构的结构。

可选地，所述第一循环支路100中的第一回水管4、所述第二循环支路200中的第一回水管4、所述第三循环支路300中的第一回水管4相互平行。这有助于保证高温气冷堆的余热排出系统的各个第一回水管4排布的合理性，有助于优化高温气冷堆的余热排出系统的结构的结构。

在本申请实施例中，通过三条循环支路使得反应堆正常运行时，通过非能动循环实现高温气冷堆的余热排出系统的稳定运行，进而有效排出高温气冷堆的余热，也可以反应堆在事故工况时，通过非能动循环和动力循环保证高温气冷堆的余热排出的稳定性。

以第一循环支路100为例，对高温气冷堆的余热排出系统的非能动循环和动力循环进行说明。第二循环支路200和第三循环支路300的运行原理与第一循环支路100相同，对此不再赘述。

非能动循环：首先，关闭入口隔离阀8和出口隔离阀9；然后，打开主隔离阀5。高温气冷堆的余热排出系统中的流动介质吸收水冷壁1的热量，并沿水冷壁1、进水管2、冷却塔3、第一回水管4、主隔离阀5、水冷壁1实现非能动循环。

动力循环：首先，关闭主隔离阀5；然后，打开入口隔离阀8，关闭出口隔离阀9，启动循环泵7；最后，打开出口隔离阀9。在循环泵7的作用下，高温气冷堆的余热排出系统中的流动介质吸收水冷壁1的热量，并沿水冷壁1、进水管2、冷却塔3、第二回水管6、入口隔离阀8、出口隔离阀9、水冷壁1实现动力循环。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种高温气冷堆的余热排出系统，其特征在于，包括第一循环支路，所述第一循环支路包括水冷壁、进水管、冷却塔、第一回水管、主隔离阀、第二回水管和循环泵；其中，所述水冷壁位于反应堆内，用于载出反应堆的堆芯热量；

所述进水管的输入端与所述水冷壁连接，输出端与所述冷却塔连接；所述第一回水管的输入端与所述冷却塔连接，输出端与所述水冷壁连接；所述第一回水管上设置所述主隔离阀；

所述第二回水管的输入端与所述第一回水管的输入端连通，所述第二回水管的输出端与所述第一回水管的输出端连通，所述第二回水管上设置有所述循环泵；

水冷壁中的流动介质在反应堆的作用下温度升高并经过所述进水管进入所述冷却塔中，流动介质在冷却塔中得到冷却并经过第一回水管或第二回水管循环至所述水冷壁中。

2.根据权利要求1所述的高温气冷堆的余热排出系统，其特征在于，所述第一循环支路还包括入口隔离阀和出口隔离阀，所述入口隔离阀和出口隔离阀均设置于所述第二回水管，所述入口隔离阀位于所述循环泵的靠近所述冷却塔的一侧；所述出口隔离阀位于所述循环泵的靠近所述水冷壁的一侧。

3.根据权利要求2所述的高温气冷堆的余热排出系统，其特征在于，所述第一循环支路还包括换热器；所述换热器设置于所述冷却塔内，且所述进水管的输出端和所述第一回水管的输入端分别与所述换热器连接。

4.根据权利要求3所述的高温气冷堆的余热排出系统，其特征在于，所述第一循环支路还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱位于所述进水管的上方，且所述膨胀水箱与所述进水管连通。

5.根据权利要求4所述的高温气冷堆的余热排出系统，其特征在于，还包括第二循环支路，所述第二循环支路包括水冷壁、进水管、冷却塔、第一回水管、主隔离阀、第二回水管和循环泵；其中，所述水冷壁位于反应堆内，用于载出反应堆的堆芯热量；

所述进水管的输入端与所述水冷壁连接，输出端与所述冷却塔连接；所述第一回水管的输入端与所述冷却塔连接，输出端与所述水冷壁连接；所述第一回水管上设置所述主隔离阀；

所述第二回水管的输入端与所述第一回水管的输入端连通，所述第二回水管的输出端与所述第一回水管的输出端连通，所述第一回水管上设置有所述循环泵。

6.根据权利要求5所述的高温气冷堆的余热排出系统，其特征在于，还包括第三循环支路，所述第三循环支路包括水冷壁、进水管、冷却塔、第一回水管、主隔离阀、第二回水管和循环泵；其中，所述水冷壁位于反应堆内，用于载出反应堆的堆芯热量；

所述进水管的输入端与所述水冷壁连接，输出端与所述冷却塔连接；所述第一回水管的输入端与所述冷却塔连接，输出端与所述水冷壁连接；所述第一回水管上设置所述主隔离阀；

所述第二回水管的输入端与所述第一回水管的输入端连通，所述第二回水管的输出端与所述第一回水管的输出端连通，所述第一回水管上设置有所述循环泵。

7.根据权利要求6所述的高温气冷堆的余热排出系统，其特征在于，所述第一循环支路中的水冷壁、所述第二循环支路中的水冷壁、所述第三循环支路中的水冷壁并排设置。

8.根据权利要求7所述的高温气冷堆的余热排出系统，其特征在于，所述第一循环支路中的冷却塔、所述第二循环支路中的冷却塔、所述第三循环支路中的冷却塔并排设置。

9.根据权利要求8所述的高温气冷堆的余热排出系统，其特征在于，所述第一循环支路中的进水管、所述第二循环支路中的进水管、所述第三循环支路中的进水管相互平行。

10.根据权利要求9所述的高温气冷堆的余热排出系统，其特征在于，所述第一循环支路中的第一回水管、所述第二循环支路中的第一回水管、所述第三循环支路中的第一回水管相互平行。

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