[发明专利]一种氟盐冷却高温堆的非能动余热排出系统

说明书

技术领域

本发明涉及反应堆的安全设施技术领域，更具体地涉及一种氟盐冷却高温堆的非能动余热排出系统。

背景技术

在核反应堆的应用领域，当发生事故而触发反应堆紧急停堆后，由于堆芯内的剩余裂变和裂变产物的衰变，产生的衰变热需要通过专门设置的余热排出系统将其载出至最终热阱。否则，堆内热量积累和温度升高可能导致核安全事故。采用非能动的安全设计理念是当今先进核反应堆的发展趋势。

美国设计的AP1000先进压水堆设计的非能动余热载出系统，在非能动热交换器出口管线上设置常关的气动阀来控制正常运行工况下的流量。事故工况下通过空气压力丧失或者控制信号触发下打开气动阀使系统投入使用。由于需要一系列阀门的动作，依靠外界信号的启动，因此依旧存在失效的可能性。中国原子能研究院设计的中国实验快堆，但是它是通过能动的入口风门和出口风门来控制系统是否投入使用。

美国科学家本世纪初提出了氟盐冷却高温堆（Fluoride salt-cooled High temperature Reactors，FHRs）的概念，并设想采用碳化硅密封、石墨包敷的燃料颗粒（TRISO）作为核燃料，用氟化熔盐作为反应堆的冷却剂，工作在常压下（小于10个大气压），反应堆出口温度设计为700℃-1000℃。氟盐冷却高温堆被认为集成了熔盐堆、高温气冷堆、钠冷快堆和压水堆的优点，具有安全性、经济性、防核扩散和高效率利用核燃料等特点。

如果氟盐冷却高温堆借鉴池式钠冷快堆非能动事故余热排放的设计理念，由于熔融的氟盐作为反应堆的冷却剂，温度比较高，空冷塔内氟盐和空气温差大，在热备用状态下，散失的热量较大，降低了堆芯的热效率。显然，这种池式钠冷快堆非能动事故余热排放系统并不适用氟盐冷却高温堆。

总之，针对氟盐冷却高温堆的余热排出系统无论能动亦或非能动皆无相关现有技术见诸报道或公开。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种针对氟盐冷却高温堆的具有非能动安全特性的非能动余热排出系统。

本发明所述的非能动余热排出系统包括设置有空气热交换器的空气冷却塔，所述非能动余热排出系统还包括：设置有反应堆堆芯的熔盐池，所述熔盐池中填充有第一熔盐；固定设置于所述熔盐池中用于支撑所述反应堆堆芯的支撑环，所述支撑环在临近所述熔盐池的底部的部分上设有供所述第一熔盐穿过的流道；所述支撑环和所述熔盐池之间设置有径向延伸的分流板，从而将所述支撑环外的第一熔盐分为上下两个部分；所述分流板上设置有至少一个限流装置；该至少一个限流装置的正上方设置有浸没在所述第一熔盐中的熔盐热交换器，所述熔盐热交换器通过管路与所述空气热交换器形成封闭的循环回路，所述循环回路中填充有第二熔盐。

所述限流装置是流体二极管。

所述空气冷却塔具有入口风门和出口风门，所述入口风门设置于所述空气冷却塔的下方，而所述出口风门设置于所述空气冷却塔的上方。

所述限流装置至少有两个，并对称地设置于所述分流板上。

所述循环回路上设有熔盐膨胀罐。

所述熔盐膨胀罐的顶端设有惰性气体进口接管阀。

所述第一熔盐和所述第二熔盐是相同或不相同的熔盐。

所述循环回路中的管路与空气热交换器的外部均设置有加热装置。

所述循环回路还设置有用于检测循环回路的温度的温控装置。

所述熔盐池的外部设置有保护容器。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明针对氟盐冷却高温堆，通过在分流板上设置限流装置（例如流体二极管），确保了在反应堆正常运行过程中，流体二极管处于反向流动状态，只有极少量的熔盐经过流体二极管，大量熔盐冷却剂经过主要冷却回路进行冷却；而在事故工况下，限流装置正向流动，大量熔盐通过该限流装置，经熔盐热交换器，带走事故下反应堆的余热。另外，将熔盐热交换器浸没在第一熔盐中，可以防止熔盐池破裂时熔盐热交换器暴露，如此既能保证该系统在事故状态下的正常工作，也能提高备用工况下，反应堆堆芯的热效率。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的非能动余热排出系统的结构示意图；

图2是根据本发明的又一个实施例的非能动余热排出系统的循环回路的示意图。

其中：

10熔盐池

11支撑环

12分流板

13流体二极管

14，140熔盐热交换器

15流道

16熔盐膨胀罐

17进口接管阀

20空气冷却塔

21，210空气热交换器