[发明专利]一种长方体钠-钠-气一体热交换器

说明书

本发明涉及反应堆事故余热导出技术领域，具体公开了一种长方体钠‑钠‑气一体热交换器。该热交换器中筒体上下两端安装有管板，并在上下管板上垂直安装有若干个钠‑空气传热管；在所述的筒体左右两侧侧壁之间设有若干个具有相同倾角的钠‑钠传热管，并在筒体外侧壁焊接一层围板，其将所述的钠‑钠传热管位置较高的管口覆盖所形成的封闭空间为一次入钠室，围板将所述的钠‑钠传热管位置较低的管口覆盖所形成的封闭空间为一次出钠室。该热交换器减少为一个钠‑钠‑空气热交换器，同时由于离开高中子辐射的堆容器，对设备耐辐射性能、制造及安装要求也明显降低，传热效率提高。

技术领域

本发明属于反应堆事故余热导出技术领域，具体涉及一种长方体钠-钠-气一体热交换器。

背景技术

根据核安全法规要求，钠冷快堆核电站在发生所有蒸汽发生器给水中断、反应堆失厂外电、地震导致的事故停堆时，不能通过主热传输系统将热量排出的情况下，事故余热排出系统将投入用于将反应堆的剩余发热和蓄热传导至最终热阱(大气)，保证燃料棒、堆内构件和反应堆容器处于可接受的温度限值范围内。

事故余热排出系统通常由钠-钠热交换器、钠-空气热交换器、钠缓冲罐、及连接它们的管道组成。

钠-钠热交换器，用于将事故余热排出系统一回路钠的热量传递给中间回路。钠-空气热交换器将中间回路热量传递给空气。来自堆芯的热量通过两个热交换器、两次钠循环完成传递。

传统的两次循环事故余热排出系统中，设置中间回路的主要目的是在实现堆芯热量传递的同时避免一回路放射性钠与空气可能的接触燃烧，也保证一回路放射性不进入大气环境中。

这种传热方案存在一些不足，主要表现在以下两方面：

(1)需要两个热交换器，设备费用高。

(2)钠-钠热交换器通常安装在堆容器内，安装难度大，且常年处于高中子辐射环境。对设备性能、制造及安装要求高。

(3)需要两个钠自然循环流程，流程长，流阻大，传热效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长方体钠-钠-气一体热交换器，可针对现有事故余热排出系统的不足，利用金属钠导热性能强的特点将需要两次循环传递才能完成的热量传递至最终热阱的同时，仍然可避免一回路放射性钠与空气可能的接触燃烧问题。

本发明的技术方案如下：一种长方体钠-钠-气一体热交换器，该热交换器包括筒体、钠-钠传热管以及钠-空气传热管，其中，筒体为长方体壳体结构，在筒体上下两端安装有管板，并在上下管板上垂直安装有若干个钠-空气传热管；在所述的筒体左右两侧侧壁之间设有若干个具有相同倾角的钠-钠传热管，并在筒体外侧壁焊接一层围板，其将所述的钠-钠传热管位置较高的管口覆盖所形成的封闭空间为一次入钠室，围板将所述的钠-钠传热管位置较低的管口覆盖所形成的封闭空间为一次出钠室；在筒体、上下管板、钠-空气传热管以及钠-钠传热管之间所围成的空间中充满钠，形成二次侧钠。

所述的筒体左右两侧筒壁之间设有若干个相互平行并向下倾斜的钠-钠传热管，并在其下方，反向在筒体左右两侧筒壁之间设有若干个相互平行并向下倾斜的钠-钠传热管，使钠-钠传热管整形形成折返的布置方式。

所述的钠-钠传热管以相同的倾斜角度设置在筒体的左右两侧筒壁上。

所述的筒体左右两侧筒壁横向并按相同的倾角设有一组钠-钠传热管，并在其下方折返以相同的倾角安装另一组钠-钠传热管；在筒体外侧壁设置一层围板，使位于筒体左侧上半部分且钠-钠传热管向下倾斜的管口端部形成封闭的一次入钠室，在筒体右侧外壁设置的围板将筒体上半部分钠-钠传热管出口端与其下面一组钠-钠传热管的入口段封闭并形成折回室，在筒体左侧外壁下方设置的围板将筒体下部分的一组钠-钠传热管的出口端封闭并形成一次出钠室，并在一次入钠室和一次出钠室中分别开有与外部管道相连通的通道。