[发明专利]一种模块化小型核反应堆的非能动空气冷却装置及方法

权利要求书

1.一种模块化小型核反应堆的非能动空气冷却装置，其特征在于：适用于反应堆严重事故的预防和缓解，在反应堆事故后导出一回路内的余热，该装置包括模块化小型核反应堆自身的蒸汽发生器(4)、中间回路(9)和冷却塔(1)，所述中间回路(9)包括补水箱(3)、空冷换热器(2)和相应管道阀门；反应堆安全壳(5)置于地下，反应堆压力容器(6)置于反应堆安全壳(5)内部，蒸汽发生器(4)置于反应堆压力容器(6)内部，空冷塔(1)置于安全壳外部且在地平面以上，空冷换热器(2)置于空冷塔(1)内部，空冷换热器(2)出口与补水箱(3)上端通过第一管道(201)连接，补水箱(3)下端通过第二管道(301)与蒸汽发生器(4)二层次入口连接，并且第二管道(301)上装有第一阀门(11)，蒸汽发生器(4)二层次出口通过第三管道(401)连接到空冷换热器(2)入口，并且第三管道(401)上装有第二阀门(12)，从而形成完整的自然循环回路，所述第一阀门(11)和第二阀门(12)只在事故工况中打开，连通所述蒸汽发生器(4)和中间回路(9)；所述补水箱(3)中注满冷却水，其位置高于蒸汽发生器(4)二次侧入口。

2.根据权利要求1所述的模块化小型核反应堆的非能动空气冷却装置，其特征在于：所述冷却塔(1)为双曲线型的轮廓，优化了塔内空气流道并降低冷却塔外风力的影响。

3.根据权利要求1所述的模块化小型核反应堆的非能动空气冷却装置，其特征在于：所述蒸汽发生器(4)为模块化小型核反应堆正常运行所用蒸汽发生器，只在事故工况时与所述中间回路(9)连接。

4.根据权利要求1所述的模块化小型核反应堆的非能动空气冷却装置，其特征在于：所述空冷换热器(2)为690合金材料，管内流动二次侧冷却水，管外流动空冷塔中空气，空冷换热器(2)水平方向排列并布置在所述冷却塔(1)底部，保证换热不易受到风速影响。

5.根据权利要求1所述的模块化小型核反应堆的非能动空气冷却装置，其特征在于：所述补水箱(3)为碳钢并内衬不锈钢，箱内及所述循环流道中都不存在会堵塞出口滤网的材料，所述补水箱(3)上端连接管道贯穿反应堆压力容器(6)与空冷换热器(2)相连。

6.权利要求1所述模块化小型核反应堆的非能动空气冷却装置的冷却方法，其特征在于：当发生全厂断电或丧失主给水事故时，中间回路(9)与蒸汽发生器(4)连接的管道上的第一阀门(11)和第二阀门(12)自动打开，切换中间回路(9)与蒸汽发生器(4)二次侧相连并形成新的自然循环，代替原本蒸汽发生器(4)二次侧主给水，补水箱(3)中冷却水由重力作用注入蒸汽发生器(4)二次侧，在事故初期，自然循环能量较大，能够代替蒸汽发生器(4)本身二次侧主给水，冷却水通过蒸汽发生器(4)的传热管与堆芯一回路冷却剂进行换热，并带走堆芯一回路产生的余热，蒸汽发生器(4)二次侧被加热的冷却水通过自然循环驱动力流入空冷换热器(2)中，通过与冷却塔(1)中的大气环境进行换热，由大气环境带走冷却水中的热量，降低温度的冷却水经过空冷换热器(2)出口再一次回到补水箱(3)，并且这样的循环在事故触发第一阀门(11)和第二阀门(12)后不断重复循环，长期稳定运行，不断带走堆芯内余热，为反应堆提供无限期冷却。