[发明专利]一种液态金属冷却池式反应堆非能动事故余热排出系统

摘要

本发明公开了一种液态金属冷却池式反应堆非能动事故余热排出系统，由冷却剂进口、重力式热管、上隔板、下隔板、箱体、冷却剂出口、气体上升管、排气烟囱、热隔离层以及设备与设备之间相连的管道和其他阀门组成。当反应堆处于全厂断电、主热交换器给水中断或地震等事故状态下时，打开排气烟囱的风门，来自反应堆安全壳内的冷空气通过冷却剂进口进入箱体，冷却重力式热管的冷凝段后由冷却剂出口进入气体上升管，热空气通过气体上伸管流出安全壳，该过程具有非能动特点。本发明结构简单，启动方便，可在排出堆芯余热的同时防止堆坑内放射性物质逸出，具有非能动性、独立性和高可靠性。

主权项

1.一种液态金属冷却池式反应堆非能动事故余热排出系统，其特征在于：该系统包括冷却剂进口(1)、重力式热管(2)、上隔板(3)、下隔板(4)、箱体(5)、冷却剂出口(6)、气体上升管(7)、排气烟囱(8)和热隔离层(9)，其中冷却剂进口(1)位于箱体(5)的中部和堆顶屏蔽盖(13)的上方，冷却剂出口(6)位于箱体(5)的顶部；重力式热管(2)由下部的蒸发段(15)、中部的绝热段(16)和上部的冷凝段(17)组成，蒸发段(15)位于堆坑(14)内，绝热段(16)跨越堆顶屏蔽盖(13)，冷凝段(17)位于堆顶屏蔽盖(13)的上部，所有的重力式热管(2)均位于箱体(5)内部；上隔板(3)位于重力式热管(2)绝热段(16)的上沿，下隔板(4)位于重力式热管(2)绝热段(16)的下沿；气体上升管(7)连接冷却剂出口(6)，穿过安全壳(18)与排气烟囱(8)相连，环境空气作为最终热阱；热隔离层(9)位于箱体(5)外侧，堆坑(14)内侧为圆柱形不锈钢箔薄板；该系统采用冗余设计，由4个相互独立、结构相同的环路组成，每个环路均包含一台由冷却剂进口(1)、重力式热管(2)、上隔板(3)、下隔板(4)和箱体(5)组成的事故余热热交换器、气体上升管(7)和排气烟囱(8)；4个环路沿主容器(10)的中轴线对称布置，且彼此之间的周向距离相等；在上隔板(3)、堆顶屏蔽盖(13)和下隔板(4)上开有重力式热管(2)的通过小孔，重力式热管(2)与上隔板(3)、堆顶屏蔽盖(13)和下隔板(4)的连接部位装设有膨胀节，并做好密封处理；该系统中除了排气烟囱(8)的风门需要外部电源驱动或人为开启外，不需要任何其他的换热装置、驱动装置和供电设施，由空气温差形成自然循环排出堆内事故余热，属于非能动设计；该液态金属冷却池式反应堆非能动事故余热排出系统放射性屏蔽性能好，采用重力式热管使吸热的蒸发段和放热的冷凝段完全分开，同时由于热管采用封闭式设计，即使出现局部破裂也不会导致放射性物质在热管内的迁徙逸出，因此即使主容器和安全容器发生破裂，放射性物质进入堆坑，系统也能完全的确保放射性物质不会从堆坑内逸出；该液态金属冷却池式反应堆非能动事故余热排出系统排热性能更好，充分利用重力式热管极高的导热性、良好的等温性，在辐射传热过程中，热量损失更小，可提高系统的自然循环性能，有利于热量的排出和系统内自然循环的形成；该液态金属冷却池式反应堆非能动事故余热排出系统试验和检修更为方便，布置在堆坑的主容器外部，系统设计具有独立性，这有利于在线试验或离线试验，以检查管道失效时的修复，同时系统检修更为方便，一旦热管出现破裂，仅需单独更换单根热管即可，不会影响整个系统的运行。