[实用新型]铅铋合金自然循环回路

说明书

技术领域

本实用新型属于核能发电和机械设备领域，本实用新型涉及自然循环系统，特别涉及用于核电工业、利用铅铋合金流体为核工业冷却的铅铋合金自然循环回路。

背景技术

ADS（accelerate driven system，加速器驱动系统）是最有前景的嬗变技术之一。它由中能强流质子加速器、外源中子产生靶和次临界反应堆构成，是一种高效的核废物嬗变炉。ADS的基本原理如下：由加速器产生的质子束轰击在次临界堆中的重金属靶件，引起散裂反应，再通过核内级联和核外级联产生中子，散裂中子靶为次临界堆提供外源中子。

进入90年代以后，越来越多的国家相继开始ADS的研究，并且提出了20年至50年的长远ADS研究与发展计划，如日本的OMEGA计划，欧洲的XADS计划和MEGPIE计划等。俄罗斯一些东欧国家及韩国也开展了ADS方面的研究，如韩国的HYPER研究计划。为了验证ADS，欧洲于2002年启动了TRADE计划，该计划的目的是建。立一个低功率的反应堆质子加速器和靶件的耦合试验系统，以验证ADS的工作原理。

1998年法国、意大利、西班牙决定成立一个欧洲实验加速器驱动系统（XADS）的研发平台。为了满足技术研发的需要，参与者已经扩大到欧盟多数国家。意大利投入了很大力量，设计一台80MW的XADS。瑞典皇家理工学院（KTH）也承担了欧盟XADS计划的一部分，建造了试验设备，来测试铅铋冷却反应堆的稳态和瞬态热工水力特性。所有实验中采取的换热主要是最简单套管式换热，意大利对U型管式换热进行了简单研究。现阶段国内ADS正处于起步阶段，研究大都集中于ADS反应堆堆芯中子物理研究，涉及热工水力安全的铅铋自然循环装置刚刚起步，如2012年申请人团队华北电力大学热工安全与标准化研究所与合肥中科院合作进行了铅铋物性研究以及对ADS二回路的设计建造。

在ADS中利用液态铅铋合金(LBE)作为散裂靶兼冷却剂，除了具有很好的中子学性能之外，还具有优良的抗辐照性能、传热性能和安全特性，可以提高靶系统的寿命和次临界反应堆的安全性。

换热装置是ADS中重要的环节，现有专利中记载的换热装置，如中国专利申请CN201210191966.9中所公开的一种O型铅铋换热装置，其在顶端设置冷却剂入口，在底端设置冷却剂出口，其通过重力完成冷却剂的流动，在该装置中并未通过向液体中充入气体这种方式完成液体的循环，该装置中铅铋合金流动通道中的铅铋液体循环流动是通过重力完成了，在该装置中的换热通道中冷却剂的流动是借助于重力和外力进行的，因此，此种换热方式已经很难跟上核工业的发展的脚步。现有的基于核电中的换热系统大多数都基于强迫循环换热，需要动力支持，这样虽然能够实现换热冷却的效果，却在此过程中损失和浪费了其他能源如电能等，使得核电工业冷却技术的造价升高、成本增加。

由于能源的稀缺与珍贵，人类开始开发出利用自然循环完成换热，在中国专利申请CN201120502918.8所公开的非能动自然循环铅铋换热装置，这类装置利用自然循环的原理，然而这类装置结构复杂，管路复杂，自然循环回路多，并且该类设备需要不活泼气体支撑自然循环，因此为整个装置带来了不便。

由于上述问题的存在，本发明人对现有的自然循环系统进行研究和分析，对现今的核电工业的换热设备进行观察和试验，以便能制作出结构简单、换热效果好、安全系数高、操作简单，并且有利于试验数据观察的铅铋合金自然循环回路。

实用新型内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：设置其上设有截止阀的存储罐，存储罐的顶部与第一子管道想连通；设置冷凝器，其一端通过上升管道与可视管道的顶端相连，其另一端依次与顶部管道、膨胀箱、其上设有阀门的下降管道、浮子流量计顶端相连；设置水泵，水泵出水管道与进水管道汇集到一个总水管的一端，总水管的另一端与冷凝器的壳体相连，其中出水管道上设有水管截止阀，总水管上设有转子流量计；设置电加热段，其一端通过第一子管道与可视管道的底端相连通，电加热段的另一端通过第二子管道与浮子流量计的底端相连通，其中，工质由存储罐被进料至系统，在电加热段中被加热，被加热的工质依次通过第一子管道、可视管道和上升管道流入到冷凝器中，经过冷凝器降温后经由顶部管道流入到膨胀箱，再依次经由下降管道、浮子流量计和第二子管道流回到电加热段。从而完成本实用新型。

本实用新型的目的在于提供以下方面：

（1）铅铋合金自然循环回路，其特征在于：该系统包括：

存储罐1，其顶部通过截止阀与第一子管道7a相连通，