[實用新型]一種二次屏蔽水箱熱管式非能動溫度控制器

有效

• 申請號: 201921938352.6
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN212010380U
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 程建杰;陶漢中;李維;李強
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G21C15/16
• 分類號: G21C15/16;G21C15/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種二次屏蔽水箱熱管式非能動溫度控制器，屬于核動力裝置散熱技術領域。本發明主要利用熱管密閉空間內兩次簡單相變吸收電子元件產生的熱量，結合導熱、自然對流、受迫對流多種傳熱方式，將熱量高效穩定地排出二次屏蔽水箱。該溫度控制器主要由冷凝支管(1)、翅片(2)、上聯箱管(3)、上升管(4)、下降管(5)、分汽器(6)、集液器(7)、導流風道(8)、循環風機(9)、冷凝段殼體(10)、連接彎管(11)、下聯箱管(12)、氣化支管(13)組成。本發明以熱管為主要導熱元件有效解決了傳統盤管換熱裝置主動循環、工作不穩定的問題，充分保障了核反應堆的正常運行以及水屏蔽層內溫度的相對穩定。

技術領域

本發明涉及一種應用熱管作為導熱元件的二次屏蔽水箱熱管式非能動溫度控制器，屬于核動力裝置散熱技術領域。

背景技術

現如今，核能的開發速度變得十分迅猛，越來越多的核動力裝置用在各個領域。對于船用動力裝置，核反應堆具有一些其他裝置不可比擬的優勢，比如隱蔽性好、續航能力強、功率大等。但是由于核反應堆具有潛在的放射性，因此必須具備防護屏蔽層，用以保護全體船員、周圍環境免受放射性的危害。在反應堆屏蔽冷卻系統中，通常使用鉛層-屏蔽水-鉛層(二次屏蔽水箱)的一環套一環的結構，里外的鉛層與二次屏蔽水層將對從堆芯泄露出來的中子與輻射降低至允許的水平，并且帶走堆芯的熱量。這就會導致水屏蔽層的溫度逐漸升高，產生過冷沸騰或飽和沸騰，從而減弱對核輻射屏蔽的作用。因此，研制一種二次屏蔽水箱溫度控制器變得越來越迫切。

目前在大多數二次屏蔽水箱中，都是采用提前布置好的盤管進行冷卻水循環將熱量帶走。但隨著科技的發展和自動化的提高，二次屏蔽水箱的內部結構會越來越復雜，這就給盤管散熱裝置的設計、安裝和檢修帶來很多問題。同時該散熱裝置為主動循環，與安全裝置非能動化有一定差距。本發明采用熱管作為傳熱裝置，熱管是一種在密閉空間內通過兩次簡單相變，實現被動熱量傳遞的高效導熱元件，彌補了盤管散熱裝置主動循環的缺陷。由于熱管間相對獨立，即使在單根熱管失效時，也不會影響其他熱管的正常工作，工作可靠性較高。此外，熱管結構簡單，安裝維修十分方便。因此，該熱管式非能動溫度控制器實現了高效穩定的散熱，有效保障了核反應堆的正常運行以及水屏蔽層內溫度的相對穩定。

發明內容

本發明提供一種由異型熱管和空氣冷卻系統組成的二次屏蔽水箱溫度控制器，其中包括冷凝支管(1)、翅片(2)、上聯箱管(3)、上升管(4)、下降管(5)、分汽器(6)、集液器(7)、導流風道(8)、循環風機(9)、冷凝段殼體(10)、連接彎管(11)、下聯箱管(12)、氣化支管(13)。

上聯箱管(3)將上升管(4)、下降管(5)和帶翅片(2)的冷凝支管(1)連接在一起組成冷凝段，冷凝支管(1)安裝時處于傾斜狀態，有利于冷凝液匯集，冷凝支管(1)外布置有翅片(2)，用于強化與空氣的熱交換，冷凝段外布置有導流風道(8)和循環風機(9)，當空氣自然對流可以滿足散熱要求時，風機關閉。下聯箱管(12)將各氣化支管(13)連接在一起組成了蒸發段，氣化支管(13)并聯布置，可以單層布置，也可以多層布置。管內可以是光滑壁面，也可以布置多孔材料以均勻液膜、強化氣化過程。冷凝段和蒸發段通過連接彎管(11)相連。本發明提供單管和雙管兩種方案，單管方案是上升管(4)和下降管(5) 采用套管形式布置，可以減少屏蔽隔板的開孔數量，雙管方案是上升管(4)和下降管(5) 分別布置。

二次屏蔽水箱吸收核反應堆產生的熱量使屏蔽水層升溫，氣化支管(13)吸收屏蔽水層熱量，通過下聯箱管(12)和上升管(4)將熱量傳遞到冷凝段，位于上聯箱管(3)中的分汽器(6)將上升管中的蒸汽分配到各冷凝支管(1)，蒸汽在冷凝支管(1)中放出熱量并通過翅片(2)將熱量散發到周圍，最后通過循環風機(9)將熱量通過導流風道(8)導出到外界環境中。蒸汽在冷凝支管(1)中凝結成液體，在重力作用下匯集到集液器(7)中并通過下降管(5)重新回到蒸發段。

附圖說明

圖1是雙管方案中冷凝段的詳細結構圖。