[實用新型]一種自然循環(huán)冷卻液態(tài)重金屬反應堆

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720425742.8
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN207250150U
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳釗;仇若翔;曾獻;孫樹斌;張勇;石秀安;林繼銘;段承杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中廣核研究院有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: G21C15/247
• 分類號: G21C15/247
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙)44238
• 代理人: 孫威,潘中毅

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及核電領(lǐng)域，尤其涉及一種自然循環(huán)冷卻液態(tài)重金屬反應堆。

背景技術(shù)

液體重金屬(主要指鉛或鉛鉍合金)具有導熱性能好、沸點高、中子慢化能力小等特點，是一種良好的快中子反應堆冷卻劑，已被廣泛應用于先進核能系統(tǒng)設(shè)計中。在俄羅斯小型模塊化鉛鉍冷卻反應堆SVBR-100、俄羅斯大型鉛冷快堆BREST-300、歐洲大型鉛冷快堆ELFR以及歐洲加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng) (ADS)實驗裝置MYRRHA中，均采用液體重金屬作為冷卻劑。

在現(xiàn)有的液態(tài)重金屬反應堆設(shè)計方案中，普遍采用機械泵驅(qū)動的冷卻模式，如俄羅斯小型模塊化鉛鉍冷卻反應堆SVBR-100、俄羅斯大型鉛冷快堆 BREST-300、歐洲大型鉛冷快堆ELFR以及歐洲加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)(ADS) 實驗裝置MYRRHA等。在采用機械泵驅(qū)動的液態(tài)重金屬反應堆設(shè)計方案中，存在液態(tài)重金屬機械泵制造難度大的問題。液態(tài)重金屬與金屬材料長期接觸時，金屬材料中的Fe、Cr和Ni等元素會溶解于液態(tài)重金屬中，使得機械泵葉片遭受嚴重的腐蝕作用。機械泵葉片腐蝕問題增加了液態(tài)重金屬機械泵的制造難度，極大制約了采用機械泵驅(qū)動的液態(tài)重金屬反應堆的發(fā)展。

為了避免液態(tài)重金屬機械泵的制造難題，同時發(fā)揮液態(tài)重金屬自然循環(huán)能力強的特點，相關(guān)研究人員提出了采用全自然循環(huán)冷卻的液態(tài)重金屬反應堆，如歐洲鉛冷加速驅(qū)動次臨界系統(tǒng)EA、美國小型模塊化鉛冷快堆SSTAR等。在采用全自然循環(huán)冷卻的液態(tài)重金屬反應堆設(shè)計方案中，存在反應堆流量控制能力差的問題。例如：當反應堆采用全自然循環(huán)冷卻時，其堆芯流量是由自然循環(huán)驅(qū)動力與一回路流動阻力的平衡作用決定，無法進行人為控制，這極大增加了反應堆啟停、功率提升等過程中的流量控制難度。因此，全自然循環(huán)冷卻的液態(tài)重金屬反應堆可操控性能差，難以得到廣泛應用。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種自然循環(huán)冷卻液態(tài)重金屬反應堆，能夠提高自然循環(huán)冷卻液態(tài)重金屬反應堆的可操控性；具備一定的非能動安全特征，有效提高自然循環(huán)冷卻液態(tài)重金屬反應堆的安全性和經(jīng)濟性。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的實施例提供了一種自然循環(huán)冷卻液態(tài)重金屬反應堆，包括：主容器；設(shè)置在主容器內(nèi)部的分隔裝置，分隔裝置將主容器的內(nèi)部空間分隔成相對獨立的熱池和冷池，熱池的底部放置有堆芯；主換熱容器，主換熱容器中設(shè)有主換熱器；分別連接在熱池和主換熱容器之間的熱連接管，分別連接在冷池和主換熱容器之間的冷連接管，熱連接管分別與熱池和主換熱容器連通，及冷連接管分別與冷池和主換熱容器連通形成一冷卻回路；以及設(shè)置在熱連接管和/或冷連接管外部的用以為冷卻回路中的液態(tài)重金屬流動提供部分驅(qū)動力的電磁驅(qū)動裝置，其中：電磁驅(qū)動裝置在反應堆啟動和功率提升過程中，使冷卻回路中的液態(tài)重金屬受磁場力作用而產(chǎn)生壓力梯度，從而驅(qū)動冷卻回路中的液態(tài)重金屬流動。

其中，主換熱器與堆芯保持一定的水平高度差，用以建立使冷卻回路自然循環(huán)所需的驅(qū)動壓頭。

其中，電磁驅(qū)動裝置由多根感生磁鐵組成。

其中，主容器為圓柱狀金屬容器，其底部由下封頭進行密封，頂部由一頂蓋進行密封。

其中，分隔裝置為使用具有一定壁厚的金屬板圍擋而成的圓柱狀金屬容器。

其中，主換熱容器為圓柱狀金屬容器，其底部由下封頭進行密封，頂部由一頂蓋進行密封。

其中，主換熱器主要由多根換熱管組成。

本實用新型所提供的自然循環(huán)冷卻液態(tài)重金屬反應堆，具有如下有益效果：

第一、電磁驅(qū)動裝置使冷卻回路中的液態(tài)重金屬受磁場力作用而產(chǎn)生壓力梯度，從而驅(qū)動冷卻回路中的液態(tài)重金屬流動。將電磁驅(qū)動裝置設(shè)置在自然循環(huán)冷卻液態(tài)重金屬反應堆的外部，能夠消除機械泵葉片腐蝕的難題，降低了液態(tài)重金屬反應堆的開發(fā)難度和制造技術(shù)難度。

第二，電磁驅(qū)動裝置能夠為冷卻回路中的液態(tài)重金屬流動提供部分驅(qū)動力，電磁驅(qū)動作為輔助的驅(qū)動方式，其應用于增強在反應堆啟動和功率提升中的流量調(diào)節(jié)功能，加快一回路冷卻劑自然循環(huán)流動的建立速度，從而提高自然循環(huán)冷卻液態(tài)重金屬反應堆的可操控性，提高自然循環(huán)冷卻液態(tài)重金屬反應堆的工程可行性。

第三、自然循環(huán)冷卻液態(tài)重金屬反應堆具有全自然循環(huán)冷卻能力，取消了能動設(shè)備機械泵，具有非能動安全特征，能夠有效提高液態(tài)重金屬反應堆的安全性和經(jīng)濟性。

第四、結(jié)構(gòu)合理，提高了電磁驅(qū)動裝置的可維護性，能夠避免因電磁泵故障帶來的反應堆安全問題和停堆維修帶來的經(jīng)濟損失，有效提高反應堆的經(jīng)濟性和系統(tǒng)可靠性。