[發明專利]一種熔鹽堆緩沖鹽事故余熱排出系統

無效

• 申請號: 201310301034.X
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN103337264A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 蔡創雄;陳堃;王納秀;何兆忠;王凱;邵世威;梅牡丹;吳燕華;禹志臻;朱興望
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪;宋麗榮

技術領域

本發明涉及反應堆專設安全設施技術領域，更具體地涉及一種熔鹽堆緩沖鹽事故余熱排出系統。

背景技術

核反應堆停堆后，由于堆芯內的剩余裂變和裂變產物的衰變，產生的熱量需要通過專門設置的余熱排出系統將其載出堆芯。否則，堆內熱量積累和溫度升高可能導致核安全事故。熔鹽堆在事故工況停堆后，堆芯的余熱被載到熔鹽池的緩沖鹽中，同樣需要一套系統對緩沖鹽進行冷卻。

采用非能動的安全設計理念是當今先進核反應堆的發展趨勢。例如美國設計的AP1000先進壓水堆設計了非能動余熱載出系統，僅依靠重力啟動，但其非能動冷卻效果只能維持72小時，之后需要外界提供動力對其進行補水，依然存在一定的安全隱患。

清華大學核能技術設計研究院提供一種高溫氣冷堆的非能動余熱排出系統，反應堆堆芯的余熱通過輻射和自然對流傳遞給水冷壁；然后傳給水冷壁內的冷卻水；再經自然循環將冷卻水中的余熱導出。該系統的水冷系統采用水作為熱量的載體，工作溫度較低，在100度以下，且水在常溫下是液體，利于系統功能的實現。對于熔鹽堆的專設安全設施，由于熔鹽溫度過高，事故工況下溫度可達1000度左右，所以不能采用水作為熱量載體。

中國實驗快堆同樣提供一種非能動余熱排出系統，停堆后，其余熱會導入鈉池中，排出鈉池熱量的系統中的入口空氣閘通過動力驅動其開啟或關閉，降低了安全性，且該系統在堆芯正常運行工況下需要散失堆芯熱功率的1‰；排出鈉池熱量的系統中也使用鈉作為冷卻工質。鈉的沸點只有約881度，不能滿足熔鹽堆事故工況下導熱的需要。

上述這兩種現有技術的共同缺陷還在于：1）對余熱的排放需要依靠中間自然循環回路，從而間接而非直接地對冷卻劑進行冷卻，冷卻效果必然受到中間自然循環回路的影響；2）采用的管式換熱器設備龐大，阻力相對板式換熱器較高，布局較為困難，工程造價高。3）冷卻工質是水或者液態鈉。由于熔鹽堆的高溫特性，水不適合作為緩沖池的冷卻工質，金屬鈉的化學性質活潑存在安全隱患也不適合作為緩沖池的冷卻工質。

現有技術均不適合作為事故工況下，熔鹽堆的緩沖鹽冷卻系統。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的換熱效率較為低下、設備占用空間大以及的問題，本發明旨在提供一種熔鹽堆緩沖鹽事故余熱排出系統。

本發明提供一種熔鹽堆緩沖鹽事故余熱排出系統，該熔鹽堆緩沖鹽事故余熱排出系統包括空冷塔、主回路系統和充排鹽系統；其中，所述空冷塔內設置有自然通風換熱器，所述自然通風換熱器周圍設置有加熱器；所述主回路系統由熔鹽池、熱管段、所述自然通風換熱器和冷管段依次連接形成，所述熔鹽池內設置有反應堆堆芯并填充有熔鹽，所述熱管段和所述冷管段的一個末端分別浸沒在所述熔鹽池中的所述熔鹽中，所述主回路系統的所述熱管段的最高處連接有膨脹罐；所述充排鹽系統與所述熔鹽池直接相連。

所述空冷塔具有彼此徑向間隔開的外壁和內壁，所述內壁的最低點與所述空冷塔的底部保持間隔開。

所述空冷塔具有進風口和出風口，所述進風口設置于所述外壁的上部，而所述出風口設置于所述空冷塔的頂部，在所述內壁的所述自然通風換熱器的正下方設置有進風門，在所述內壁的所述自然通風換熱器的正上方設置有出風門。

所述內壁形成為上圓下方的結構。

所述內壁的面向所述外壁的一側設置有保溫涂料。

所述充排鹽系統包括通過管道連接到所述熔鹽池的熔鹽保護氣。

所述充排鹽系統通過充氣閥門連接到所述主回路系統的主回路保護氣。

所述充排鹽系統包括通過真空閥門連接到所述主回路系統的真空泵。

所述熱管段和所述冷管段外部設置有加熱裝置。

由于采用了上述的技術解決方案，本發明的熔鹽堆緩沖鹽事故余熱排出系統池內的熔鹽在空冷塔內通過自然通風換熱器直接與空氣進行熱量交換，減少了中間過程，提高了傳熱速率一倍以上。而且，該熔鹽堆緩沖鹽事故余熱排出系統的熔鹽池中沒有設置換熱器，而是直接將熱管段和冷管段的末端浸沒在熔鹽中，這就大大節約了熔鹽池的空間，方便了熔鹽堆池內其他部件的布置。另外，該熔鹽堆緩沖鹽事故余熱排出系統的進風門采用非能動設計，不需要任何外部的動力源進行控制，能夠在事故工況下有效地運行。由于空冷塔采用了包括內壁和外壁的雙層結構，進風口開在空冷塔的上半部，不但提高提高了冷卻能力，且引進雜質較少的空氣，從而延長自然通風換熱器的使用壽命。

附圖說明

圖1是根據本發明的一個實施例的熔鹽堆緩沖鹽事故余熱排出系統的示意圖；