[发明专利]一种圆柱体钠-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，具体公开了一种圆柱体钠‑钠‑气一体热交换器。该热交换器中的筒体上下端面分别设有两层管板，并在两层管板之间设置有若干个垂直分布的钠‑空气传热管，使两层管板、钠‑空气传热管外侧壁以及筒体内侧壁之间形成封闭的二次侧空间；在所述的二次侧空间中垂直设置有若干个钠‑钠传热管，并在筒体上端侧壁开有一次进钠口与钠‑钠传热管上端相连接，在筒体下端侧壁开有一次出钠口与钠‑钠传热管下端相连接；在所述的钠‑钠传热管外的二次侧空间中充满钠形成二次侧钠。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，具体涉及一种圆柱体钠-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圆柱体钠-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：一种圆柱体钠-钠-气一体热交换器，该热交换器包括筒体、钠-空气传热管以及钠-钠传热管，其中，筒体为圆柱筒体结构，在筒体上下端面分别设有两层管板，并在两层管板之间设置有若干个垂直分布的钠-空气传热管，使两层管板、钠-空气传热管外侧壁以及筒体内侧壁之间形成封闭的二次侧空间；在所述的二次侧空间中垂直设置有若干个钠-钠传热管，并在筒体上端侧壁开有一次进钠口与钠-钠传热管上端相连接，在筒体下端侧壁开有一次出钠口与钠-钠传热管下端相连接；在所述的钠-钠传热管外的二次侧空间中充满钠形成二次侧钠。

所述的筒体上下端面分别为第一层管板和第六层管板，钠-空气传热管上下两个端面分别与第一层管板和第六层管板胀管焊接；空气可以从第六层管板进入钠-空气传热管，并将钠-空气传热管外壁充满的二次侧钠的热量带走。

所述的第一层管板的下方设置有与筒体内侧壁固定第三层管板；所述的第六层管板上方设有与筒体内侧壁固定的第四层管板；在所述的第三层管板和第四层管板之间设有若干个垂直布置钠-钠传热管。

所述的第一层管板和第三层管板之间设置有第二层管板，在所述的第四层管板和第六层管板之间设置有第五层管板；在所述的第二层管板、第三层管板与筒体所形成的空间形成一次进钠室；在所述的第四层管板、第五层管板与筒体及钠-钠套管所形成的空间为一次出钠室。