[发明专利]一种用于反应堆的换热装置及非能动余热排出系统

说明书

本发明公开了一种用于反应堆的换热装置及非能动余热排出系统，涉及反应堆换热领域，换热装置包括壳体、相变储热结构和自然循环换热结构，壳体内具有密闭空间，壳体上端设有高温水入口、下端设有高温水出口，相变储热结构设于密闭空间上部，相变储热结构包括相变材料空间和穿过相变材料空间的若干相变储热传热管，相变材料空间内设有相变储热材料，高温水入口与相变储热结构间设有一入口均流孔板，自然循环换热结构设于密闭空间下部，自然循环换热结构包括冷却水空间和穿过冷却水空间的若干自然循环传热管，本发明能够吸收反应堆停堆初期时余热功率较大所带来的冲击，保证非能动余热排出系统的安全可靠运行。

技术领域

本发明涉及反应堆换热领域，具体涉及一种用于反应堆的换热装置及非能动余热排出系统。

背景技术

由于缓发中子和裂变产物的存在，反应堆停堆之后仍然会释放出大量余热，若不能及时将余热导出则会造成反应堆的堆芯熔毁，反应堆内的放射性物质释放出堆芯威胁人员和环境安全。当前先进反应堆普遍配备了非能动余热排出系统，可在不依赖外部能源的情况下安全可靠地导出堆芯余热，大幅提升反应堆固有安全性。

余热排出系统冷却能力由反应堆余热功率决定，但反应堆余热功率并非一成不变，而是与反应堆停堆时间有关，初始停堆时反应堆余热功率较高，此后会逐渐减小，由此造成了停堆初期传热系统传热温差和热流密度均较大，不利于系统稳定运行。非能动余热排出系统利用自然循环原理导出热量，而自然循环的构建需要一定的时间，这种机制会造成余热排出能力的建立落后于余热功率。通常情况下反应堆余热排出系统按照初始余热功率进行设计，以满足极限工况的需求，由此会形成停堆后期余热排出系统冷却能力远大于堆芯余热功率的情况，导致系统设计冗余较大。此外，余热排出系统在较大功率瞬变下也容易受到热冲击和流动不稳定性的影响，不利于系统安全可靠运行。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于反应堆的换热装置及非能动余热排出系统，能够有效吸收反应堆停堆初期时余热功率较大所带来的冲击，保证非能动余热排出系统的安全可靠运行。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种用于反应堆的换热装置，所述换热装置用于与反应堆和冷却水箱连接，所述换热装置包括：

壳体，所述壳体内具有一密闭空间，所述壳体上端设有与所述反应堆连接的高温水入口，所述壳体下端设有用于与所述反应堆连接的高温水出口；

相变储热结构，所述相变储热结构设于所述密闭空间上部，所述相变储热结构包括相变材料空间和穿过所述相变材料空间设置的若干相变储热传热管，所述相变材料空间内设有相变储热材料，所述相变储热传热管一端与所述高温水入口连通，且所述高温水入口与所述相变储热结构间设有一入口均流孔板；

自然循环换热结构，所述自然循环换热结构设于所述密闭空间下部，所述自然循环换热结构包括冷却水空间和穿过所述冷却水空间设置的若干自然循环传热管，所述冷却水空间用于容纳所述冷却水箱中的冷却水，且所述自然循环传热管一端与所述相变储热传热管远离所述高温水入口的一端连通，所述自然循环传热管的另一端与所述高温水出口连通。

在上述技术方案的基础上，所述相变储热结构还包括两相变储热结构管板，相变储热传热管两端分别固定于两所述相变储热结构管板上，所述相变储热结构管板、相变储热传热管和壳体围合形成所述相变材料空间。

在上述技术方案的基础上，所述相变材料空间内还设有惰性气体。

在上述技术方案的基础上，若干所述相变储热传热管的排列方式与所述入口均流孔板上孔的位置相匹配。

在上述技术方案的基础上，所述自然循环换热结构还包括两自然循环换热结构管板，所述自然循环传热管两端分别固定于两所述自然循环换热结构管板上，所述自然循环换热结构管板、自然循环传热管和壳体围合形成所述冷却水空间。

在上述技术方案的基础上，所述冷却水空间内设有多个折流板。