[發明專利]一種用于液態金屬冷卻自然循環反應堆的輔助加熱系統

有效

• 申請號: 201210591655.1
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103021483A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 王桂梅;趙鵬程;陳釗;周濤;吳宜燦
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G21C15/247
• 分類號: G21C15/247
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

技術領域

本發明涉及一種液態金屬加熱系統，特別涉及一種液態金屬冷卻自然循環反應堆的輔助加熱系統。?

背景技術

液態金屬冷卻池式自然循環反應堆采用液態金屬作為冷卻劑，當反應堆的功率很低時，堆芯所產生的熱量將不足以維持主回路中的液態金屬冷卻劑的溫度在熔點以上。若冷卻劑一發生凝固，將會對堆本體的系統和設備造成嚴重的破壞。因此，當反應堆功率很低時，必須對液態金屬冷卻劑進行加熱，以維持其為液態。?

目前，液態金屬反應堆的輔助加熱系統，主要有以下幾種方式：?

其中一種方式同中國實驗快堆的輔助加熱方式，二回路和事故余熱排出系統的中間回路包裹著有電跟蹤加熱器，當反應堆功率水平很低時，電跟蹤加熱器對二回路和中間回路的鈉進行加熱，然后通過主熱交換器和獨立熱交換器，將熱量傳遞給主容器內的鈉，同時要求主泵保持運轉狀態，以維持堆內的鈉循環。但這種方式的加熱設備布置在主容器內，且位于池內冷卻劑上部，因此增加了堆內結構的復雜性；該方式同時要求主泵和二回路泵低功率運轉，不僅降低了系統的可靠性和安全性，而且也不適用于主冷卻劑采用自然循環流動形式的反應堆。?

另一種方式同比利時加速器驅動的鉛鉍合金冷卻快堆的加熱方式，在該方式是在主容器底部放置了一個冷卻劑調節系統，系統中安裝電加熱器，當停堆檢修時，用來加熱鉛鉍冷卻劑到需要的溫度。但這種方式的加熱裝置安裝在主容器內，不僅增加了堆內結構的復雜性，而且系統檢查和維修也不方便。?

此外，中國實驗快堆采用的氣體加熱系統是在主容器充鈉前采用氬氣對主容器、主容器內部設備構件及反應堆安全容器進行預熱，當達到目的后，該系統被拆除，因此到那個反應堆停堆后不能起到輔助加熱的作用。?

發明內容

本發明提供了一種系統結構簡單，啟動方便，滿足液態金屬冷卻自然循環池式反應堆需求的輔助加熱系統。?

本發明實現了在液態金屬反應堆主容器外對堆內液態金屬冷卻劑進行輔助加熱的功能，運行時無需增加或啟動堆內構件，可有效提高反應堆的可靠性和安全性。?

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：一種用于液態金屬冷卻自然循環反應堆的輔助加熱系統，包括氮氣貯存罐、過濾器、氣體加熱器、熱氮氣輸入管、安全容器、主容器、抽氣機以及設備之間相連的管道及閥門；氮氣貯存罐與過濾器相連，之后連接氣體加熱器，最終同熱氮氣輸入管相連；一根熱氮氣輸入管的安裝孔布置在在堆頂蓋上，該管道出口位于主容器和安全容器形成的環腔底部；四臺抽氣機的安裝孔均勻布置在堆頂蓋上，將環腔內經過熱交換后的氮氣抽出，抽氣機是氮氣循環的主要動力，完成氮氣的閉式循環；其中，?

當反應堆功率降低到不足以維持液態金屬的溫度在熔點以上時，氮氣貯存罐的出口閥門打開，系統啟動，氮氣從貯存罐流到過濾器內，過濾后通過氣體加熱器進行加熱，在抽氣機作用下，加熱的氮氣進入熱氮氣輸入管；熱氮氣從輸入管出口流出，在環形腔室內對主容器和安全容器自下而上進行加熱，最終由均勻布置安裝在堆頂蓋上并聯的四臺抽氣機抽出，完成一次氮氣閉式循環的過程。?

其中，系統設置在反應堆主容器外側，避免了將系統直接置于容器內而導致的反應堆堆內結構復雜性的增加。?

其中，熱氮氣輸入管位于主容器和安全容器形成的環腔內，熱氮氣輸入管的安裝孔布置在堆頂蓋上，其出口位于主容器和安全容器形成的環腔底部。?

本發明的原理為：?

一種用于液態金屬冷卻自然循環反應堆的輔助加熱系統，包括氮氣貯存罐、過濾器、氣體加熱器、熱氮氣輸入管、主容器、安全容器、抽氣機以及設備之間相連的管道及閥門。系統為一閉式循環結構，一根熱氮氣輸入管從堆頂蓋插入主容器和安全容器之間的環形腔室內，4臺抽氣機的安裝口均勻布置在堆頂蓋上。?

熱氮氣輸入管將加熱的氮氣通入主容器和安全容器形成的腔室底部，熱氮氣自下向上流動，通過對流換熱對主容器進行加熱，最后由抽氣機抽出腔室，再通過相關的管道進入過濾器，完成一次循環過程。該系統布置在主容器外，運行時無需啟動堆內設備，可有效提高系統的安全性和可靠性。?

與現有技術相比，本發明的優點是：?

1.熱氮氣輸入管安裝在主容器和安全容器形成的環形腔室內，無需增加堆內構件，因此系統結構簡單，運行時無需啟動堆內構件，可有效提高系統的可靠性與安全性。?