[發明專利]一種適用于長期運行工況下的開式非能動熱量導出系統

有效

• 申請號: 201610859142.2
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106409354B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 曹夏昕;曹鵬久;孫中寧;丁銘;范廣銘;谷海峰;張楠;孟兆明
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種適用于長期運行工況下的開式非能動熱量導出系統，適用于核反應堆安全技術領域的冷卻系統。

背景技術

為了保障反應堆的運行安全性，新一代反應堆在設計中主要采用了能動和非能動技術相結合的安全系統。在假想的嚴重事故情況下，非能動安全系統的長期有效運行對于導出堆芯余熱，保證反應堆堆芯及安全殼殼體的完整性起著至關重要的作用。在設計新一代反應堆安全殼冷卻系統時，開式非能動熱量導出系統因具有傳熱環節少，系統結構簡單受到了各國學者的關注。該系統的主要特點是運行壓力低，易發生閃蒸流動不穩定，尤其是在長期運行工況下，因排熱功率的降低會進一步導致冷卻系統排熱能力降低或因振動破損而失效。這對系統的安全運行有著較大的威脅。為此，本發明提出了在開式自然循環系統內采用主動注氣的技術手段，以提高自然循環能力的持續性和穩定性，減弱流量擾動所引起的機械振蕩，消除傳統非能動熱量導出系統長期運行時系統流量下降，排熱能力降低的問題。

公開號為CN103161709 A的專利文件中，公開的“一種氣泡泵裝置”的主要特征在于采用變截面漸縮豎直提升管和安裝在氣泡發生器底部中央的熱交換裝置，通過加熱產生氣泡起到提升液體的作用。2009年2月出版的《International Journal of Heat and Fluid Flow》第30卷第1期中報道的《Air-lift pumps characteristics under two-phase flow conditions》等文獻中，對氣泡提升泵的結構都有相關論述。這些文獻及發明專利中提出的氣泡提升泵并不適用于開式的非能動熱量導出系統，一方面采用直接加熱不易控制氣泡的生成份額；另一方面介入式結構會影響到自然循環回路內流體的流動并增大回路的阻力。所以若能對氣泡提升泵裝置進行相應的改進設計，從而發明一種適用于長期運行工況下的開式非能動熱量導出系統，將會使核電站的非能動安全保護系統更加安全可靠。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種適用于長期運行工況下的開式非能動熱量導出系統，可以用來提高自然循環系統驅動力及流動穩定性。

本發明的目的是這樣實現的：包括換熱水箱、過濾裝置、質量流量計、熱交換器、氣泡發生裝置、儲氣罐，所述換熱水箱的下端面分別設置有上升管口和下降管口，下降管口通過管路依次連接過濾裝置和熱交換器，上升管口通過管路依次連接氣泡發生裝置和熱交換器，在過濾裝置和熱交換器之間的管路上設置有下降管球閥和質量流量計，所述氣泡發生裝置的進氣管與儲氣罐連通，且在氣泡發生裝置與儲氣罐之間的管路上設置有注氣管流量調節閥。

本發明還包括這樣一些結構特征：

1.氣泡發生裝置包括外部套筒、設置在外部套筒內的多孔介質套筒、設置在外部套筒外的環形進氣管以及設置在外部套筒兩端的用于與對應管路連接的法蘭，所述環形進氣管與外部套筒和多孔介質套筒形成的間隙空腔相連通。

2.外部套筒的材料是不銹鋼，多孔介質管由聚四氟乙烯或其他耐高溫的疏水材料燒結形成。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明采用周向注氣方式，可以有效減小介入循環回路的附加阻力，裝置簡單易操作且發泡均勻，能獲得穩定的泡狀流，有助于增強非能動熱量導出系統的自然循環能力，克服長期運行工況下系統換熱能力降低及閃蒸流動不穩定性的問題，且仍保持了系統非能動的特征，使非能動熱量導出系統更加安全可靠。

(1)本發明采用主動注氣的方式，效率更高，而且產氣均勻，產氣量便于控制，操作方便簡單。

(2)本發明采用多孔介質管作為氣泡發生裝置，相比普通開孔套筒，其所產氣泡細小均勻。

(3)本發明充分利用聚四氟乙烯等材料的疏水特性，水與多孔介質的浸潤性較差，工質流經多孔介質套筒的摩擦壓降較小，且氣泡更易脫離壁面。

(4)本發明采用周向環形進氣方式，保證氣體沿周向均勻進入多孔介質中，避免在流道內部出現產氣不均勻的現象。

(5)本發明選用的多孔介質套筒內徑與回路管道內徑相同，相比微孔板和曝氣頭等結構，大大減小了注氣裝置對主流的擾動，避免引入過大附加阻力。

(6)本發明整體結構簡單，可以比較方便的進行安裝、維修。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖；

圖2是本發明氣泡發生裝置示意圖；

圖3是圖2沿豎直方向剖面示意圖；

圖4是圖2沿豎直方向的剖視圖。

圖5是圖4沿A-A方向的剖視圖。

具體實施方式