[发明专利]一种用于氚增殖剂实验包层模块的冷却系统及冷却方法

说明书

本发明属于聚变反应堆技术，具体为一种用于氚增殖剂实验包层模块的冷却系统及冷却方法，冷却系统包括与氚增殖实验包层模块的出口连接的回热器、与氚增殖实验包层模块的入口连接的加热器、循环风机和水冷器，将冷却介质通过循环风机增压后通过回热器冷侧，与氚增殖实验包层模块排出的上一轮的冷却介质换热，再进入到加热器后升温之后进入到氚增殖实验包层模块，对其进行冷却；从模块排出的冷却介质进入到回热器的热侧，在回热器内与循环风机出来的新一轮的冷却介质进行换热，最后进入到循环风机。本系统及方法可以有效提高能量的利用率，大幅降低加热器的电耗和水冷器的冷却水消耗，具有较大的技术优势，可用于氚增殖剂实验包层模块的冷却中。

技术领域

本发明属于聚变反应堆技术，具体涉及一种包层模块冷却系统及冷却方法。

背景技术

在聚变反应堆系统中，氦气被用于冷却接触等离子体的部件，如包层和偏滤器。其中，包层模块是验证聚变反应堆能否实现氚自持，并提取聚变所产生巨大能量的关键设备。我国已发展了自己的氦冷氚增殖剂实验包层技术，该实验包层模块将作为重要部件在国际热核聚变实验堆(ITER)上进行氚增殖和能量提取等多项功能测试。

在ITER装置运行过程中，我国的实验包层模块中产生的最大热量约为0.78MW，氚增殖剂实验包层模块需要采用适当的方法进行冷却降温，防止包层模块本体以及包层模块内部填充的固态增殖剂在等离子体运行时产生的巨大热量下发生破坏，从而进一步导致冷却介质进入到ITER装置内部的真空室中，使整个装置停机。

CN106935284A中公布了一种聚变反应堆冷却系统，该系统由主回路、冷却水系统、过冷水系统、补气和压力控制系统、抽真空系统、过压保护系统以及冷却剂净化系统等组成。该系统针对聚变反应堆，提供一种以氦气为介质的冷却系统，该系统包括主回路、补气系统和压力控制系统、抽真空系统、过压保护系统、仪控系统等。但是该系统工较为复杂、能量利用率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于氚增殖剂实验包层模块的冷却系统及冷却方法，流程简单、能量利用率较高。

本发明的技术方案如下：

一种用于氚增殖剂实验包层模块的冷却系统，包括与氚增殖实验包层模块的出口连接的回热器、与氚增殖实验包层模块的入口连接的加热器、循环风机和水冷器；

回热器设有两个进口和两个出口，即回热器热侧进口、回热器冷侧进口、回热器热侧出口和回热器冷侧出口；

加热器设有两个进口和两个出口，即加热器进口、加热器出口、加热器加热工质侧进口和加热器加热工质侧出口；

循环风机设有循环风机进口和循环风机出口；

水冷器设有两个进口和两个出口，即设有水冷器冷却介质侧进口、水冷器冷却介质侧出口、水冷器水侧进口和水冷器水侧出口；

循环风机出口与回热器冷侧进口通过管路连接，回热器冷侧出口与加热器进口通过管路连接，加热器出口与氚增殖实验包层模块的入口通过管路连接，氚增殖实验包层模块的出口与回热器热侧进口管路连接，回热器热侧出口与水冷器冷却介质侧进口管路连接，水冷器冷却介质侧出口与循环风机进口通过管路连接。

水冷器冷却介质侧出口与循环风机进口连接的管路上设有过滤器，所述的过滤器设有过滤器进口和过滤器出口，水冷器冷却介质侧出口与过滤器进口管路连接，过滤器出口与循环风机进口管路连接。

所述的回热器和水冷器为自管壳式换热器或印刷电路板式换热器或套管式换热器；

所述的加热器为电加热器或电磁加热器或感应加热器。

所述的循环风机为离心式压缩机或无油隔膜式压缩机。

一种用于氚增殖剂实验包层模块的冷却方法，包括如下步骤：