[其他]一体化自然循环低温供热核反应堆

说明书

本发明是一种一体化自然循环低温供热核反应堆。属于核能在供热领域里的应用。该低温堆增设了充氢自保压系统，提高了压力的稳定性；控制棒采用“对孔式”水力传动机构；注硼系统管路装有射流管；压力壳安全阀的排放管连至容积补偿水箱，二回路采用含氧中性纯水。在反应堆压力壳装有铟一镓辐照回路。单晶硅辐照装置。本发明还可以调节供热参数。供给热蒸汽。因此本装置是一个更为经济和安全的低温供热堆，它对发展核能的综合利用也具有实际意义。

本发明属于核能（由核反应堆提供）在供热方面的利用。

联邦德国电站联盟（KWU）在和我国交换核能资料时介绍了他们设计的一体化、自然循环低温供热堆的设计。它在堆内采用蒸汽自保压方式、这就需要在堆内产生足够的含汽量，使堆在运行时的不稳定性有所增加。为了增加堆的安全性，在压力壳上装有安全阀，使安全性增加;但由于装置一套安全阀排放系统，又使建造费用增加。对于控制棒传动机构，西德采用“阶梯套管式”水力传动机构，简化了结构，但步距大，调节性能差，调节用水量大。该堆的注硼系统，在堆内的管路部分直接引向壳内底部，当壳外发生断管时则易于引起堆芯失水事故。上述供热堆是专为冬季供暖而设计的，没有考虑多种用途，因此经济效益较差。

本发明的目的在于提供一种更为经济和安全的低温供热堆，可以在堆装置上综合利用核能。

本发明的要点是，堆内采用充氢自保压方法。一方面用堆内生产的蒸汽来维持压力壳内的压力，另一方面充入氢气到堆腔顶部，这样可以要求蒸汽产量小，提高反应堆的稳定性。并且由于充氢使堆内水含氢量达到饱和，从而可以抑制水的裂解，因此不需要再设置氢氧复合系统，就可以使水中的含氧量达到很低值。

控制棒传动机构采用“对孔式水力传动机构”。和“阶梯套管式”水力传动机构相比具有如下的优点：步距小，调节性能好;所需循环水量少;安全性好，没有可能发生控制棒的意外弹棒事故。

压力壳安全阀的卸压管接入容积补偿水箱内，省去安全阀排放系统，在具有同样安全的条件下。改善了经济性。

改善二回路的水质，使二回路内充满含氧中性纯水，减少了碳钢管路和设备的腐蚀性。当有二回路水漏进一回路的事故发生时，也不会恶化一回路的水质。

在本反应堆装置上可以开展综合利用。为此本堆装有铟-镓辐照回路，依靠堆内的辐照生产作为放射源的材料。在堆内装有单晶硅辐照装置，可以进行辐照操作。反应堆供热系统的热工参数可调，三回路出口处可以得到15.0大气压（其中供应工业用蒸汽时最高可达13.5大气压），190℃的工业用蒸汽或热水，也可以用输出的热能制冷。

本发明的一个实例如图1和图2所示。

图1是5MW低温供热堆装置的回路系统图。在图中可见，本装置共有三个主要回路系统。主回路系统也称一回路系统是在压力壳1之内，这种布置称为一体化布置方法。作为载热剂的水在堆芯2和主换热器3之间依靠自然循环而流通，不用泵。

二回路系统也称中间回路系统，它由主换热器、循环泵4、稳压器5和中间换热器6组成。为了防止在事故情况下，主回路系统的水不向中间回路系统泄漏，中间回路系统的压力略高于主回路系统的压力。同时在中间回路中利用含氧中性纯水，（PH接近于7，符合电厂锅炉水标准），以减少对碳钢管路和设备的腐蚀性。

三回路系统即供热回路系统。由中间换热器出来的热水进入热网8，再由泵7送回中间换热器。

上述三个回路中水的热工参数是：

压力 入口温度 出口温度

一回路 15大气压 178℃ 198℃

二回路 17大气压 110℃ 150℃

三回路 5大气压 60℃ 120℃

为了扩大低温堆的应用范围，三回路可以给出热水或蒸汽，其出口压力可达15大气压（其中供应工业用蒸汽时最高可达13.5大气压），温度可达190℃，这些供热的水也可以用来做为制冷之用。