[发明专利]一种用于池式铅基反应堆的非能动余热排出系统及方法

权利要求书

1.一种用于池式铅基反应堆的非能动余热排出系统，其特征在于，包括：

空气进口汇聚管道(4)，沿周向设置在反应堆主容器(12)的底部外壁上；

空气出口汇聚管道(7)，沿周向设置在所述反应堆主容器(12)的顶部外壁上；

空气冷却管道(5)，设置在位于所述空气进口汇聚管道(4)和空气出口汇聚管道(7)之间的所述反应堆主容器(12)外壁上，且所述空气冷却管道(5)的一端与所述空气进口汇聚管道(4)连接，所述空气冷却管道(5)的另一端与所述空气出口汇聚管道(7)连接；

空气进口管道(2)，所述空气进口管道(2)的入口通过进口自动风门(1)与大气环境相连通，所述空气进口管道(2)的出口伸入反应堆堆坑(14)内且与所述空气进口汇聚管道(4)连接；

空气出口管道(9)，所述空气出口管道(9)的入口与所述空气出口汇聚管道(7)连接，所述空气出口管道(9)的出口通过出口自动风门(10)与拔风烟囱(11)的进口连接，所述拔风烟囱(11)的出口与大气环境相连通。

2.根据权利要求1所述的非能动余热排出系统，其特征在于，所述空气冷却管道(5)包括沿周向并联覆盖在所述反应堆主容器(12)外壁上的多根空气冷却贴壁半管，每根所述空气冷却贴壁半管沿轴向焊接在所述反应堆主容器(12)的外壁上，且每根所述空气冷却贴壁半管的下端与所述空气进口汇聚管道(4)连接，上端与所述空气出口汇聚管道(7)连接。

3.根据权利要求1所述的非能动余热排出系统，其特征在于，所述空气冷却管道(5)为相互独立布置的多组。

4.根据权利要求1所述的非能动余热排出系统，其特征在于，所述空气进口汇聚管道(4)和空气出口汇聚管道(7)均采用贴壁半管形式焊接在所述反应堆主容器(12)的外壁上。

5.根据权利要求1到4任一项所述的非能动余热排出系统，其特征在于，还包括保温层(6)，所述保温层(6)采用弧形片状多层金属夹层结构，拼接成圆筒形覆盖在所述空气进口汇聚管道(4)、空气冷却管道(5)、空气出口汇聚管道(7)和反应堆主容器(12)的外表面。

6.根据权利要求1到4任一项所述的非能动余热排出系统，其特征在于，所述空气进口管道(2)和空气进口汇聚管道(4)通过进口管道连接法兰(3)相连接，所述空气出口管道(9)和空气出口汇聚管道(7)通过出口管道连接法兰(8)相连接。

7.根据权利要求1到4任一项所述的非能动余热排出系统，其特征在于，在所述空气进口管道(2)的入口处设置空气过滤净化装置。

8.根据权利要求1到4任一项所述的非能动余热排出系统，其特征在于，在所述反应堆主容器(12)、空气冷却管道(5)的外壁面上设置热电偶以测量壁面的温度；在所述空气进口管道(2)的入口处设置热电偶、压力计和流量计以测量进入系统的冷空气温度、压力和流量；在所述拔风烟囱(11)的出口处设置热电偶和压力计以测量排出系统的热空气温度和压力。

9.一种基于权利要求1到8任一项所述非能动余热排出系统的非能动余热排出方法，其特征在于，该方法的余热排出过程包括两个自然循环回路，分别为反应堆主容器(12)内的液态铅基金属冷却剂自然循环回路和反应堆主容器(12)外的空气自然循环回路。

10.根据权利要求9所述的非能动余热排出方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：在事故工况下，进口自动风门(1)和出口自动风门(2)开启，非能动余热排出系统投入运行；

步骤二：反应堆主容器(12)内部的液态铅基冷却剂温度上升，反应堆主容器(12)的壁面和反应堆堆芯(13)分别构成堆内液态铅基金属冷却剂自然循环流动的冷源和热源，驱动反应堆主容器(12)内冷却剂产生自然循环流动，将反应堆堆芯(13)的余热传递给反应堆主容器(12)的壁面并导致反应堆主容器(12)的壁面温度上升；

步骤三：随后反应堆主容器(12)外壁上的空气冷却管道(5)内部的空气被加热，使得非能动余热排出系统内存在冷热空气密度差，靠着空气本身的密度差驱动空气进行自然循环流动；

步骤四：此时冷空气从空气进口管道(2)进入非能动余热排出系统，并在空气进口汇聚管道(4)中分流进入并联的空气冷却管道(5)，在空气冷却管道(5)中通过壁面空气对流换热和空气冷却管道肋效应的强化换热下吸收反应堆主容器(12)传递出的反应堆余热，加热后的热空气经过空气出口汇聚管道(7)汇聚后由拔风烟囱(11)排到大气环境中，最终实现反应堆事故余热的非能动排出。