[實用新型]用于熔鹽堆的非能動余熱排出系統

有效

• 申請號: 201820945792.3
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN208315211U
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 傅瑤;袁曉鳳;周翀;鄒楊
• 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: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;余化鵬

本實用新型公開一種用于熔鹽堆的非能動余熱排出系統。該非能動余熱排出系統的換熱裝置包括由側壁圍合形成的換熱腔、一個以上的進風管和出風管；換熱腔位于反應堆艙室與反應堆容器之間，且換熱腔環繞反應堆容器設置，且換熱腔與反應堆容器之間形成縫隙；換熱腔的底部設有將反應堆艙室外的空氣輸送至換熱腔內的進風管；換熱腔的頂部設有將換熱腔內的空氣排出至大氣的出風管；換熱裝置的內側壁用于接受反應堆容器的外壁面釋放的熱量、并將熱量傳遞給換熱腔內的空氣；非能動余熱排出系統的排熱能力大于熔鹽堆的堆芯余熱排出要求。該非能動余熱排出系統，無需借助外部電源、安全性高、結構簡單易操作、安裝維修方便。

技術領域

本實用新型涉及一種用于熔鹽堆的非能動余熱排出系統。

背景技術

熔鹽具有化學性質穩定、沸點高、傳熱性能好等多種優點，采用熔鹽為冷卻劑與陶瓷包覆顆粒燃料元件的熔鹽冷卻高溫堆，在低壓高溫下工作，有良好的固有安全性和廣泛的高溫應用前景，受到了世界核能界的廣泛關注，全球已有多個企業投入熔鹽冷卻高溫堆的開發設計中。

反應堆發生事故后，即使緊急停堆，仍有部分余熱持續產生，這部分余熱在相當的一段時間內還十分可觀，需要通過專門設置的余熱排出系統將其載出至最終熱阱。否則，堆內熱量累計和溫度升高可能導致反應堆安全屏障失效，造成放射性外釋，引起嚴重的核安全事故。

余熱排出系統分為能動余熱排出系統和非能動余熱排出系統，二者的區別在于，能動余熱排出系統必須依靠外部電源或外部動作，而非能動余熱排出系統不需要外部動作，完全依靠自然現象驅動。若在斷電(含可靠電源喪失)的情況下，供電不能及時恢復時，能動余熱排出系統就喪失排出堆芯余熱的功能，進而會導致堆芯熔化、壓力邊界和安全殼破損，進而使得大量強放射性物質排入環境。在完全失電的情況下，只有采用不依賴電源的非能動余熱排出系統，才能夠防止發生堆芯熔化、壓力邊界和安全殼破損等事故。由此可見，對非能動余熱排出系統的設計與研究十分重要。

然而，傳統的熔鹽堆設計中，事故工況下，燃料鹽會首先排入燃料鹽儲罐，燃料鹽儲罐內設有余熱排出系統，進而將余熱排出。其中，該余熱排出系統采用的是一種套管式換熱元件，利用換熱元件內冷流體的氣化吸熱從而將熱量從燃料鹽傳遞至換熱元件中的冷流體，且該換熱元件外還設有由泵驅動的冷卻水循環系統以實現換熱元件中冷流體由氣相轉變為液相。由此可見，該系統涉及冷卻水循環系統，故該系統較為繁雜，且故障率也會隨之上升；該系統也僅適用于事故后將燃料鹽排放至燃料鹽儲罐的設計。

現有技術中，對于熔鹽冷卻高溫堆系統的余熱排出，已有采用非能動余熱排出系統的情形，其主要利用重力作為非能動系統的驅動力。加州大學伯克利分校(英文縮寫UCB)提出了一種熔鹽堆緩沖鹽事故余熱排出系統，該系統的結構及工作原理具體如下：將熔鹽冷卻高溫堆置于熔鹽池中，并在該熔鹽池內設置專門的余熱排出換熱器，事故工況下，熔鹽冷卻高溫堆的熱量先通過余熱排出換熱器傳遞給余排熔鹽回路，再通過放置在空冷塔內的散熱器將余排熔鹽回路中熔鹽所吸收的余熱排向大氣熱阱。然而，該非能動余熱排出系統，須要設置額外的熔鹽池，占地面積大，故不利于堆的經濟性。

綜上可知，現有技術中尚無針對結構簡單、占地面積小的用于熔鹽堆的非能動余熱排出系統，故尋求一種新型的用于熔鹽堆的非能動余熱排出系統是目前亟需解決的技術問題。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是為了克服現有技術中傳統熔鹽堆設計的須先將燃料鹽排放至燃料鹽儲罐中、且該系統較為繁雜、故障率較高的缺陷以及現有技術中非能動余熱排出系統須要設置額外的熔鹽池、占地面積大、不利于堆的經濟性，而提供一種用于熔鹽堆的非能動余熱排出系統。該非能動余熱排出系統，無需借助外部電源，故安全性高，且結構簡單易操作、安裝維修方便、故障率低，不需要設置額外的熔鹽池、占地面積小，在停堆后或發生核反應堆事故時可及時帶走堆芯余熱。

本實用新型通過以下技術方案解決上述技術問題：