[发明专利]一种热板堆芯换热器、核反应堆设备、制造方法

说明书

本申请实施例公开了一种热板堆芯换热器、核反应堆设备、制造方法，涉及核能技术领域，解决了在利用闭式两相传热优点的同时避免过多孤立使用热管导致系统集成不可实现性的问题。该热板堆芯换热器包括传热单元和散热单元，其中，传热单元包括多个隔间设置的传热组件，相邻的两个传热组件之间用于设置堆芯，热板组件内形成有多个密封的管状换热腔，换热腔内设有换热工质，换热腔包括气化段和冷凝段；散热单元，对应冷凝段设置，用于将传热单元的冷凝段的热量传递至热板堆芯换热器外。本申请的热板堆芯换热器用于实现堆芯相变传热。

技术领域

本申请涉及核能技术领域，尤其涉及一种热板堆芯换热器、核反应堆设备、制造方法。

背景技术

核反应堆的堆芯也称之为反应堆活性区，由安置在具有一定栅格的堆芯格架中的燃料组件构成，堆芯内的热流密度大，如何有效可靠的将热量带出是所有反应堆必须面对的问题，而相变换热是热量带出方式的一种。

热管利用其内工质的相变进行传热，由于蒸发冷凝的传热热阻小，热量可以通过蒸汽的输运实现较低热阻、较长距离的传送。同时通过改变蒸发段和冷凝段的面积，从而间接实现蒸发段散热面积的放大。目前已有热管换热器主要是通过将多根热管并联集成，蒸发段和冷凝段与壳体分别形成独立的封闭腔体，冷热流体分别流经各自的腔体，进而实现热量在冷热流体之间的传热。

目前，随着换热器功率的增大，所需的热管数量越来越多，从而导致换热器结构上越来越复杂，以至不具备工艺可重复性和工程可实现性，且焊口越来越多，系统整体的密封性将无法保证。这些问题导致热管换热器的应用大大受到了限制。热管冷却反应堆也是如此，随着功率的增加，热管数量过于庞大，结构过于复杂。因此如何在解决传热的前提下避免热管数量增多导致换热器结构复杂和密封性的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种热板堆芯换热器、核反应堆设备、制造方法，解决了在利用闭式两相传热优点的同时避免过多孤立使用热管导致系统集成不可实现性的问题。

为了达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种热板堆芯换热器，包括：传热单元，包括多个隔间设置的传热组件，相邻的两个传热组件之间用于设置堆芯，热板组件内形成有多个密封的管状换热腔，换热腔内设有换热工质，换热腔包括气化段和冷凝段；散热单元，对应冷凝段设置，用于将传热单元的冷凝段的热量传递至热板堆芯换热器外。

本申请提供的热板堆芯换热器，由于在传热单元中设置多个传热组件，传热组件内包括热板组件，在热板组件内形成的多个密封的管状换热腔，可以达到相变换热的目的。相比较相关技术中为了满足核反应堆的传热目的，对多个热管进行并联的方案，而本申请提供的技术方案通过热板组件可以直接形成多个热管的形态和功能，而不需要重复焊接多个热管，而且便于与其他部件装配，因此，在保证满足核反应堆的传热目的的前提下，同时又不用不断并联热管导致体积增大，解决了在利用闭式两相传热优点的同时避免过多孤立使用热管导致系统集成不可实现性的问题。

进一步地，热板组件包括基板和封盖板，基板上开设有多个槽道，封盖板盖设在基板的槽道上，封盖板和槽道形成换热腔，由于基板上开设多个槽道，形成多个换热腔，提高了换热工质相变传热的效率。

进一步地，槽道沿其延伸方向的两端中，有一端开通至基板的边缘，热板组件还包括封头板，封头板封堵在槽道开通至基板的边缘的一端，槽道一边开通一边封闭，并设置封头板，方便在槽道中添加工质。

进一步地，换热腔的内壁设有吸液芯。

进一步地，散热单元包括进气口和出气口，进气口和出气口分别位于传热单元的两侧，在传热单元两侧设置进气口和排气口，有利于换热腔内气化的工质在靠近进气口时，由于进气口输入冷空气，气化的工质迅速液化，气化后产生的热量通过排气口排出热板堆芯换热器外，提高了散热效率。

进一步地，进气口和出气口之间形成有集流腔，传热单元的冷凝段位于集流腔内。