CS251282B1

CS251282B1 - Heat dissipation device from a periodic pulse power source

Info

Publication number: CS251282B1
Application number: CS847404A
Authority: CS
Inventors: Karel Lochman; Tomas Simo
Original assignee: Karel Lochman; Tomas Simo
Priority date: 1984-10-01
Filing date: 1984-10-01
Publication date: 1987-06-11
Also published as: CS740484A1

Abstract

O. navrhovaného zařízení jsou akumulátory napojeny na potrubí, které vychází z výstupu reaktoru na vstup sekundárního výměníku. První akumulátor akumuluje vodu chladnou, vystupující z chladicího systému reaktoru a druhý akumulátor akumuluje část vody teplá, vystupující z reaktoru ve fázi vydělování tepla· V místě, kde se napojuje akumulátor studená vody je trojcestná armatura, směrující tok chladicí vody bud do akumulátoru studená, nebo teplá vody a sekundárního výměníku. Přitom nad hladinami vody obou akumulátorů jsou plynové polštáře, která jsou vzájemně propojeny. Uvedeného zařízení je možno využít i pro odvod tepla, např, v chemickém průmyslu.O. of the proposed device, the accumulators are connected to a pipe that runs from the reactor outlet to the inlet of the secondary exchanger. The first accumulator accumulates cold water, exiting the reactor cooling system, and the second accumulator accumulates part of the warm water, exiting the reactor in the heat generation phase. At the point where the cold water accumulator is connected, there is a three-way fitting, directing the flow of cooling water either to the cold or warm water accumulator and the secondary exchanger. At the same time, there are gas cushions above the water levels of both accumulators, which are interconnected. The above-mentioned device can also be used for heat removal, e.g. in the chemical industry.

Description

Vynález se týká zařízení na odvádění tepla od zdroje s periodickým,.pulsním příkonem, zvléátě vhodného pro reaktor s termojadernou syntézou typu TOKAMAK.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for removing heat from a source having a periodic pulse power, particularly suitable for the TOKAMAK thermonuclear fusion reactor.

Režim reaktoru s termojadernou syntézou typu TQKAMAK je možné zjednodušeně rozdělit na.dvě periodicky opakující se fáze: v první fázi, kdy probíhá termojaderná syntéza se v reaktoru vyděluje teplo s konstantním výkonem; ve druhé fázi, které je několikrát kratěí, je termojaderné syntéza přeražena a vydělování tepla klesá prakticky do nuly. Teplo vydělované v reaktoru se odvádí obvykle chladícím systémem do sekundárního výměníku tepla, kde může být již průmyslově využito.The TQKAMAK thermonuclear fusion reactor mode can be simply divided into two periodically repeating phases: in the first stage of thermonuclear fusion, heat is generated in the reactor at constant power; in the second phase, which is several times shorter, the thermonuclear fusion is broken and the heat dissipation decreases practically to zero. The heat dissipated in the reactor is usually discharged through a cooling system to a secondary heat exchanger where it can already be used industrially.

Nevýhodou tohoto odvádění tepla je, že sekundární výměník pracuje rovněž v periodickém pul sním režimu s proměnným výkonem, což značně komplikuje průmyslové využití tepla. Takový provozní režim rovněž působí velmi nepříznivě na konstrukci sekundárního výměníku, věda ke vzniku cyklického termického namáhání výhřevné plochy a podstatně snižuje životnost celého výměníku.The disadvantage of this heat dissipation is that the secondary heat exchanger also operates in a periodic pulse mode of variable power, which greatly complicates the industrial use of heat. Such an operating mode also has a very adverse effect on the design of the secondary exchanger, the science of cyclic thermal stress on the heating surface and significantly reduces the life of the entire exchanger.

Uvedené nevýhody odstraňuje zažízení na odváděni tepla podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z chladícího systému, k němuž jdou připojeny na přiváděči potrubí k sekundárnímu výměníku objemový akumulátor teplé vody a prostřednictvím trojcestné armatury objemový akumulátor studené vody, které jsou opatřené ve svých horních částech plynovými polětáři vzájemně propojenými. Pomocným čerpadlem je přečerpávána voda z akumulátoru studená vody do chladicího systému na vstup do reaktoru, čímž ve fázi vývinu tepla v reaktoru, kdy trojcestné armatura je otevřena směrem k alumulátoru teplé vody a sekundárnímu výměníku a uzavírá vstup vody do akumulátoru studená vody, v němž proto klesá hladina je prostřed» nictvím propojených plynových objemů obou akumulátorů přetlakem doplňovýá akumulátor teplé vody, a ve fázi sníženého vývinu tepla v reaktoru, kdy trojcestné armatura je otevřena směrem k akumulátoru studané vody a uzavřena k sekundárnímu výměníku je zvyšováním hladiny v akumulátoru studené vody vytlačována prostřednictvím propojených plynových objemů obou akumulátorů teplá voda z akumulátoru teplé vody do sekundárního výměníku tepla, čímž jsou průtok a teplota chladící vody na vstupu sekundárního výměníku udržovány konstatnl.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the heat dissipation device according to the invention, which consists of a cooling system to which a volumetric hot-water accumulator is connected on the supply line to the secondary exchanger and a cold-water volumetric accumulator provided in their upper parts by gas pillows interconnected. The auxiliary pump pumped the water from the cold water accumulator to the cooling system to the reactor inlet, thus in the heat generation phase of the reactor, when the three-way fitting is open towards the hot water accumulator and secondary exchanger and closes the water inlet to the cold water accumulator. the level drops through the interconnected gas volumes of the two accumulators by overpressure the additional hot water accumulator, and in the phase of reduced heat generation in the reactor, when the three-way valve is opened towards the cold water accumulator and closed to the secondary exchanger The interconnected gas volumes of the two accumulators of hot water from the hot water accumulator to the secondary heat exchanger, whereby the flow and cooling water temperature at the inlet of the secondary heat exchanger are kept constant.

Příklad provedeni způsobu podle vynálezu je schematicky zobrazen na přiloženém výkrese.An exemplary embodiment of the method according to the invention is shown schematically in the attached drawing.

Pracovní cyklus okruhu je následující: Ve fázi, kdy v reaktoru J. probíhá termojaderná syntéza, odvádí chladicí systém vyvíjené teplo a chladicí voda se v reaktoru J. ohřívá. Trojcestná armatura 2 uzavřená ve směru A a otevřena ve směru B směruje teplou vodu k sekundárnímu výměníku 2· průchodu výměníkem a odevzdání tepla sekundárnímu mediu se chladicí voda vrací hlavním cirkulačním čerpadlem 6 zpět do reaktoru J.. Protože se k této vodě přidává pomocným čerpadlem 2 část vody z akumulátoru studené vody hlesá akumulátoru studemé vody J hladina. Propojeni akumulátorů způsobí, že přetlakem je stejné množství teplé vody samovolně přisáváno do akumulátoru 4 teplé vody. Při přeruSení termojaderné syntézy a poklesu vývinu tepla v reaktoru 1 se trojcestná armatura 2 otevírá ve směru A a uzavírá ve směru B. Chladicí voda vystupuje z reaktoru J. tentokráte s podstatně nižěi teplotou než ve fázi průběhu syntézy a je směřována do akumulátoru studené vody 2· ^Jeho plněním se v důsledku vzájemného propojení plynových polštářů přetlakem vytlačuje voda z akumulátoru 4 teplé vody k sekundárnímu výměníkuThe operating cycle of the circuit is as follows: At the stage of thermonuclear fusion in Reactor J., the cooling system dissipates the heat generated and the cooling water is heated in Reactor J. The three-way fitting 2 closed in direction A and open in direction B directs the hot water to the secondary exchanger 2, passing the exchanger and transferring heat to the secondary medium, the cooling water is returned to the reactor by the main circulation pump 6. part of the water from the cold water accumulator sinks from the cold water accumulator J level. The connection of the accumulators causes the same amount of hot water to be sucked into the hot water accumulator 4 by overpressure. When the thermonuclear fusion is interrupted and the heat build-up in reactor 1 decreases, the 3-way valve 2 opens in direction A and closes in direction B. The cooling water exits the reactor J. this time at a much lower temperature ^J · our implementation is due to the interconnection of gas cushions pressurized displacing water from the hot water accumulator 4 to the secondary coil

Po nastartování nového cyklu termojaderné syntézy se trojcestná armatur* £ znovu uzavře ve směru A a otevře se ve směru B a celý cyklus se opakuje. Takovým způsobem sekundární.;, výměník £ dostává na primární straně vodu stále stejných parametrů a může tedy pracovat kontinuálně s konstatním výkonem. Popisovaný způsob předpokládá, že v každé fázi je tepelný výkon reaktoru J, v čase konstantní, při tom není podstatné, je-li v druhé dázi kladný, nulový či záporný. Obě čerpadla pracují nepřetržitě, velikosti hmotnostních toků a teplotní poměry okruhu jsou dány parametry chladicího systému reaktoru J. a sekundárního výměníku 2 a vyplývající z rovnováhy v okruhu. S výjimkou chladicího systému reaktoru i a potrubí pro trojcestnou armaturu 2 včetně, je celý okruh toplotně stacionární. Uvedeného zařízení naAfter the start of a new thermonuclear fusion cycle, the three-way fitting is closed again in direction A and opens in direction B, and the entire cycle is repeated. In this way, the secondary heat exchanger 6 still receives the same parameters on the primary side and can therefore operate continuously at constant power. The process described assumes that in each phase the thermal output of the reactor J is constant over time, but it is not essential if it is positive, zero or negative in the second stage. Both pumps operate continuously, the mass flow rates and circuit temperature ratios are given by the reactor cooling system and secondary heat exchanger 2 parameters resulting from the circuit balance. With the exception of the reactor cooling system 1 and the piping for the 3-way valve 2, inclusive, the entire circuit is stationary. Said device on

251262 odvádění tepla od zdroje a perioditeky pulsním příkonem l»s použít i pro odvod tepla od zdrojů podobného typu, např. v chemickém průmyslu.251262 heat dissipation from the source and periodical by pulse input l »s can also be used for heat removal from sources of similar type, eg in the chemical industry.

Claims

A device for removing heat from a source with periodic pulse input by means of a pressurized water cooling system removing heat from the reactor to a seven-way exchanger, characterized in that a volumetric hot water accumulator (4) is connected to the cooling system on the supply line to the secondary exchanger (5); by means of a three-way fitting (2) a volumetric accumulator (3) of cold water, which are interconnected in their upper parts by gas cushions.