[发明专利]快中子反应堆中建立液态金属冷却剂自然循环的方法

说明书

本发明属于核工程领域，可用于在快中子反应堆的散热器回路中建立液态金属冷却剂的自然循环。为在不使用泵设备的情况下建立循环驱动压力，并为在没有来自反应堆的传热的情况下提供散热器回路中液态金属冷却剂所需的自然循环方向，在液态金属冷却剂填充散热器回路的上升和下降部分管道和设备前，用电加热器对散热器回路上升和下降部分管道和设备分别预热至温度Т₁和温度Т₂，Т₁和Т₂从以下不等式条件选择：,在此算式中：ρ₁(T₁)–上升部分的管道和设备温度为Т₁时，液态金属冷却剂的密度；ρ₂(T₂)–下降部分的管道和设备温度为Т₂时，液态金属冷却剂的密度；H₁–上升部分出入口之间的高度差;H₂–下降部分出入口之间的高度差;P–回路的流体阻力；g–重力加速度。启动冷却剂在回路中的循环和转变至自然循环状态同时进行，直到由于液态金属冷却剂在回路上升和下降部分的密度ρ₁(T₁)和ρ₂(T₂)的差值形成的循环动压使核反应堆达到额定运行参数为止。

技术领域

本发明属于核工程领域，可用于在快中子反应堆的散热器回路中建立液态金属冷却剂自然循环。

背景技术

与本发明最接近的是一种在快中子反应堆的散热器回路中建立液态金属冷却剂自然循环的方法，包括预热散热器回路上升和下降管道和设备并随后填充加热过的冷却剂，启动冷却剂在回路中的循环并转变至自然循环模式

已知方法如下。

散热器回路上升和下降部分的管道和设备在初始填充液态金属冷却剂前（或者在检修和维修后），温度接近环境温度。位于填充引流系统槽内的液态金属冷却剂被加热至约200-250℃的温度。因此，将加热后的液态金属冷却剂供应至散热器回路前，管道和设备需先加热至同样温度，以避免液态金属冷却剂过冷（“凝固”）。使用安装在散热器回路上升和下降部分管道和设备上的电加热器进行加热。接着将加热后的液态金属冷却剂注入散热器回路，直到达到用于补偿热膨胀的槽中的所需水平高度。以冷却剂填充回路的上升和下降部分后，利用泵启动回路内的强制循环。在核反应堆达到额定运行参数后，转而进入自然循环模式。

此已知方法的其中一个缺点是在反应堆达到额定功率之前，循环启动以及强制循环模式中使用的泵设备会导致回路中有额外的流体阻力。另一个缺点则是没有核反应堆传热的情况下无法从强制循环模式进入自然循环。

发明内容

本发明的目标是提供一种在快中子反应堆的散热器回路中建立液态金属冷却剂自然循环的方法，其中不存在强制循环模式，且散热器回路，包括在启动时，只在自然循环状态下并且在没有来自核反应堆的传热的情况下（即达到额定功率前）工作，这确保了核反应堆和整个反应堆单元的被动安全性。

本发明的技术效果是通过建立循环的驱动压力，以及在没有来自核反应堆的传热的情况下提供散热器回路中液态金属冷却剂所需的自然循环方向，以此来启动自然循环。另一个技术效果是，由于散热器回路中没有泵设备，流体阻力因此大幅减小。

已知的在快中子反应堆的散热器回路中建立液态金属冷却剂自然循环的方法，包含散热器回路上升和下降部分的管道和设备经电加热预热后，填充加热过的冷却剂；在回路中启动冷却剂循环；转变至自然循环模式。根据本发明，散热器回路上升和下降部分的管道和设备分别被预加热至温度Т₁和温度Т₂，以实现以上技术效果。Т₁和Т₂从以下不等式选择：

,

其中：

ρ₁(T₁) – 上升部分的管道和设备温度为Т₁ 时，液态金属冷却剂的密度；