[发明专利]一种铅铋堆沉浸式非能动余热排出系统及方法

说明书

本发明属于反应堆安全系统设计领域，具体公开了一种铅铋堆沉浸式非能动余热排出系统及方法，该一种铅铋堆沉浸式非能动余热排出系统包括：反应堆容器、堆芯、蒸汽发生器、热池、冷池、独立余热排出热交换器和空气冷却器；堆芯、蒸汽发生器、热池、冷池和独立余热排出热交换器均位于反应堆容器内，空气冷却器位于反应堆容器的上方，独立余热排出热交换器的一次侧进出口与热池连接，独立余热排出热交换器的二次侧进出口通过连接管路与空气冷却器连接。本发明实现铅铋堆在事故工况下的一回路自然循环、中间回路自然循环，通过空气冷却带走堆芯余热，可靠性高，余热排出能力强，并将反应堆带至安全稳定状态。

技术领域

本发明属于反应堆安全系统设计领域，具体涉及一种铅铋堆沉浸式非能动余热排出系统及方法。

背景技术

铅铋堆正常运行时，通过蒸汽发生器带走堆芯裂变产生的热量。在发生事故工况下，假如蒸汽发生器无法使用，则要配置堆芯余热排出系统导出堆芯余热，防止堆芯熔化并发展成严重事故。传统反应堆所采用能动的余热排出系统依赖外部动力，一旦发生如全厂断电之类的外部动力丧失事故，能动余热排出系统则无法正常导出堆芯余热，在无其他余热导出措施的情况下，堆芯将进一步升温恶化进而发展为严重事故。因此，需要设计非能动余热排出系统，保证反应堆在事故下的热量导出。

传统压水堆采用回路式设计，其非能动余热排出系统根据回路特点进行设计。铅铋堆具有独特的结构设计，一回路系统采用一体化池式结构设计，其分为热池和冷池，蒸汽发生器放置在一回路池内，这些设计均与压水堆的回路式设计有较大的差异。因此，传统的非能动余热排出系统无法适用于池式铅铋堆。

因此，亟待开发一种适用于铅铋堆的非能动余热排出系统及方法，实现堆芯余热的正常导出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铅铋堆沉浸式非能动余热排出系统及方法，实现铅铋堆在事故工况下的一回路自然循环、中间回路自然循环，通过空气冷却带走堆芯余热。

实现本发明目的的技术方案：

一种铅铋堆沉浸式非能动余热排出系统，所述系统包括：反应堆容器、堆芯、蒸汽发生器、热池、冷池、独立余热排出热交换器和空气冷却器；

堆芯与蒸汽发生器均位于反应堆容器内，蒸汽发生器相对于堆芯设置于较高位置；热池位于堆芯和蒸汽发生器的上部区域，冷池位于堆芯和蒸汽发生器的下部区域；堆芯通过堆芯出口与热池连接，蒸汽发生器通过蒸汽发生器入口与热池连接，堆芯通过堆芯入口与冷池连接，蒸汽发生器通过蒸汽发生器出口与冷池连接；

独立余热排出热交换器位于反应堆容器内，独立余热排出热交换器相对于蒸汽发生器设置于较高位置，独立余热排出热交换器的一次侧进出口与热池连接；

空气冷却器位于反应堆容器的上方，独立余热排出热交换器的二次侧进出口通过连接管路与空气冷却器连接。

进一步地，所述独立余热排出热交换器、空气冷却器和连接管路形成中间回路，所述中间回路为导出余热的封闭回路。

进一步地，所述独立余热排出热交换器位于热池的自由液面以下。

进一步地，所述中间回路的连接管路上设置有电磁阀，所述电磁阀在事故工况下自动开启，建立中间回路自然循环。

一种采用铅铋堆沉浸式非能动余热排出系统的余热排出方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、建立反应堆一回路自然循环，将堆芯余热从堆芯传入到热池；

步骤2、通过独立余热排出热交换器将热池内的余热传递至中间回路；

步骤3、建立稳定的中间回路自然循环，将堆芯余热传递至外部空气。

进一步地，所述步骤1具体为：在事故工况下，一回路中堆芯和独立余热排出热交换器之间建立温差，形成一回路自然循环，将堆芯余热从堆芯导出到热池。