[其他]深水池式供热堆

说明书

深水池式供热堆属于低温核能供热技术。本发明提供一种深水池式供热堆，既保持池式堆结构简单、具有高度内在安全性能、经济规模较小的优点，又能将供热参数提高，使热网入口水温度与中小型热网要求相匹配。本发明采用加深水池的方法，使位于水池底部的反应堆堆芯处于足够高的水静压下，并将换热器倒置，从而提高一次水的出口温度。本发明提供的池式供热堆结构简单，安全性好，造价低、运行检修便利，还可综合利用，提高经济效益。

本发明是关于低温供热堆的发明。属于低温核能供热技术。

利用核能供热是解决能源问题的一个重要手段。目前设计与建造的低温供热堆可分三种类型，第一种为壳式加压型（例如西德、苏联设计建造的自然循环沸水堆，堆芯装在耐压壳内，其堆内结构与动力堆相近。见ОБ АТОМНОМ ТеПЛОСНаБбЖеНЦЦ АТОМНАЯэНеРгиЯ.аПРеЛЬ 1980 CTP.224 228。第二种为池式加压型（例如瑞典设计的低压压水堆，堆芯装在一个大水池内，水池由承压予应力混凝土壳构成。见L.NILSSON，M.HANNUS“SECURE Nuclear District Heating Plant”Nucl·Tech·Vol38）。关于以上两种堆型亦可参阅“核能安全参考资料”第5期（1982年12月）中的中文译文。这两种堆都是为城市采暖而设计的单纯供热堆。为与非核能源相竞争，其设计规模一般要达到200兆瓦至500兆瓦热功率（500兆瓦可供采暖基本负荷的建筑面积约1000万平方米），只适用于大、中城市的大型热网。目前国内许多城市与工业区都迫切需要低温热源，但往往因其热网规模不大，而上述核供热堆总投资高，影响了核能供热市场的扩展。

第三种为适应小型用户的需要，加拿大乔克河实验室（Chalk River Lab·）已发展一种池式小型供热堆（见AECL-8257，The Canadian Slowpoke Heating Reactor，by J·S·Glen and J·w·Hilborn），其结构特点是将堆芯与换热器布置在一个常压水池内，堆芯在水池底部。池水经堆芯后被加热，靠自然循环上浮，升至水面附近入换热器，在这里把热量传给二次水，然后由换热器的下方出口返回池壳。这种池式堆结构简单，具有高度的内在安全性能。设计为2兆瓦的供热堆，其成本在该国边远地区可与石油供热相竞争。但由于池水不受压力，其供水温度低于70℃，不适应中小型热网的温度要求，因而难于扩大规模，推广应用。

本发明的目的是在保持池式堆特点的基础上，提高供热参数，并且使辐照、供热综合利用，降低供热成本。

本发明的主要内容是：

1 加深水池，使堆芯上沿处的水深在10米～40米之间，依靠深池的水静压来提高堆芯出口水温，同时避免出现沸腾。

2 为保证堆芯出口水浮升后不出现沸腾，本发明将换热器倒置，使被堆芯加热的水在深水处进入换热器，经冷却后由换热器上部流入水池（这一点与上述加拿大等自然循环反应堆的设计相反）。

3 本发明的池水采用自然循环（其浮升力由于加深水池而增强，且不因换热器出入口倒置而受损失）。还可在自然循环的基础上增设循环泵（这种循环泵较一般回路循环泵耗功低），以降低换热器及某些池内设备的造价。

4 由于本发明保持了开口水池式的特点，故可在反应堆堆芯内外直接安装辐照照孔道，和将中子活化后的介质在辐照回路中循环至堆外，建立辐照装置。

5 扩大反应堆热能的利用范围，该堆输出的热水不仅可供应冬季采暖及一般生活用热水，而且还可用于低温发电及夏季空调制冷等。

水池深度原则上不受限制，根据反应堆总体设计结果，池深与热网供水温度的关系可举例如下：