[实用新型]一种自然循环冷却液态重金属反应堆

说明书

技术领域

本实用新型涉及核电领域，尤其涉及一种自然循环冷却液态重金属反应堆。

背景技术

液体重金属(主要指铅或铅铋合金)具有导热性能好、沸点高、中子慢化能力小等特点，是一种良好的快中子反应堆冷却剂，已被广泛应用于先进核能系统设计中。在俄罗斯小型模块化铅铋冷却反应堆SVBR-100、俄罗斯大型铅冷快堆BREST-300、欧洲大型铅冷快堆ELFR以及欧洲加速器驱动次临界系统 (ADS)实验装置MYRRHA中，均采用液体重金属作为冷却剂。

在现有的液态重金属反应堆设计方案中，普遍采用机械泵驱动的冷却模式，如俄罗斯小型模块化铅铋冷却反应堆SVBR-100、俄罗斯大型铅冷快堆 BREST-300、欧洲大型铅冷快堆ELFR以及欧洲加速器驱动次临界系统(ADS) 实验装置MYRRHA等。在采用机械泵驱动的液态重金属反应堆设计方案中，存在液态重金属机械泵制造难度大的问题。液态重金属与金属材料长期接触时，金属材料中的Fe、Cr和Ni等元素会溶解于液态重金属中，使得机械泵叶片遭受严重的腐蚀作用。机械泵叶片腐蚀问题增加了液态重金属机械泵的制造难度，极大制约了采用机械泵驱动的液态重金属反应堆的发展。

为了避免液态重金属机械泵的制造难题，同时发挥液态重金属自然循环能力强的特点，相关研究人员提出了采用全自然循环冷却的液态重金属反应堆，如欧洲铅冷加速驱动次临界系统EA、美国小型模块化铅冷快堆SSTAR等。在采用全自然循环冷却的液态重金属反应堆设计方案中，存在反应堆流量控制能力差的问题。例如：当反应堆采用全自然循环冷却时，其堆芯流量是由自然循环驱动力与一回路流动阻力的平衡作用决定，无法进行人为控制，这极大增加了反应堆启停、功率提升等过程中的流量控制难度。因此，全自然循环冷却的液态重金属反应堆可操控性能差，难以得到广泛应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种自然循环冷却液态重金属反应堆，能够提高自然循环冷却液态重金属反应堆的可操控性；具备一定的非能动安全特征，有效提高自然循环冷却液态重金属反应堆的安全性和经济性。

为了解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供了一种自然循环冷却液态重金属反应堆，包括：主容器；设置在主容器内部的分隔装置，分隔装置将主容器的内部空间分隔成相对独立的热池和冷池，热池的底部放置有堆芯；主换热容器，主换热容器中设有主换热器；分别连接在热池和主换热容器之间的热连接管，分别连接在冷池和主换热容器之间的冷连接管，热连接管分别与热池和主换热容器连通，及冷连接管分别与冷池和主换热容器连通形成一冷却回路；以及设置在热连接管和/或冷连接管外部的用以为冷却回路中的液态重金属流动提供部分驱动力的电磁驱动装置，其中：电磁驱动装置在反应堆启动和功率提升过程中，使冷却回路中的液态重金属受磁场力作用而产生压力梯度，从而驱动冷却回路中的液态重金属流动。

其中，主换热器与堆芯保持一定的水平高度差，用以建立使冷却回路自然循环所需的驱动压头。

其中，电磁驱动装置由多根感生磁铁组成。

其中，主容器为圆柱状金属容器，其底部由下封头进行密封，顶部由一顶盖进行密封。

其中，分隔装置为使用具有一定壁厚的金属板围挡而成的圆柱状金属容器。

其中，主换热容器为圆柱状金属容器，其底部由下封头进行密封，顶部由一顶盖进行密封。

其中，主换热器主要由多根换热管组成。

本实用新型所提供的自然循环冷却液态重金属反应堆，具有如下有益效果：

第一、电磁驱动装置使冷却回路中的液态重金属受磁场力作用而产生压力梯度，从而驱动冷却回路中的液态重金属流动。将电磁驱动装置设置在自然循环冷却液态重金属反应堆的外部，能够消除机械泵叶片腐蚀的难题，降低了液态重金属反应堆的开发难度和制造技术难度。

第二，电磁驱动装置能够为冷却回路中的液态重金属流动提供部分驱动力，电磁驱动作为辅助的驱动方式，其应用于增强在反应堆启动和功率提升中的流量调节功能，加快一回路冷却剂自然循环流动的建立速度，从而提高自然循环冷却液态重金属反应堆的可操控性，提高自然循环冷却液态重金属反应堆的工程可行性。

第三、自然循环冷却液态重金属反应堆具有全自然循环冷却能力，取消了能动设备机械泵，具有非能动安全特征，能够有效提高液态重金属反应堆的安全性和经济性。

第四、结构合理，提高了电磁驱动装置的可维护性，能够避免因电磁泵故障带来的反应堆安全问题和停堆维修带来的经济损失，有效提高反应堆的经济性和系统可靠性。