[发明专利]一种非能动自然循环铅铋换热装置及导出堆芯热量的方法

权利要求书

1.一种非能动自然循环铅铋换热装置，其特征在于，所述换热装置是一种在双侧实现自然循环传热的装置，包括圆环形和方环形两种自然循环传热回路结构；铅铋换热装置的基本回路结构如下：由铅铋合金加热器(1)、铅铋合金上充下泄泵(7)、铅铋合金贮存池(6)和铅铋合金换热装置(3)的一次侧铅铋合金流体通道(10)构成一回路，氩气贮存池(8接在一次侧铅铋合金流体通道(10)和铅铋合金加热器(1)的公共通道上，铅铋合金贮存池(6)与一次侧铅铋合金流体通道(10)和铅铋合金上充下泄泵(7)连接；由铅铋合金换热装置(3)的二次侧流体通道(9)、二回路冷却器(2)和二回路流体上充下泄泵(5)构成二回路，二回路冷却剂贮存池(4)与二次侧流体通道(9)和二回路流体上充下泄泵(5)连接。

2.根据权利要求1所述非能动自然循环铅铋换热装置，其特征在于，所述铅铋合金换热装置为圆环形自然循环传热回路的结构是换热装置外环管(12)内支撑相互连接的4个结构相同的内环管(11)；内环管(11)内圈为一次侧铅铋合金流体通道(10)，内环管(11)外圈与外环管(12)内壁之间为二次侧流体通道(9；铅铋合金换热装置两端分别为下联箱(13)和上联箱(14)。

3.根据权利要求1所述非能动自然循环铅铋换热装置，其特征在于，所述铅铋合金换热装置为方环形自然循环传热回路的结构是在方环形的外环管(12)内支撑一个方环形的内环管(11)，内环管(11)内圈为一次侧铅铋合金流体通道(10)，内环管外圈与外环管(12)内壁之间为二次侧流体通道(9；铅铋合金换热装置两端分别为下联箱(13)和上联箱(14)。

4.根据权利要求1所述非能动自然循环铅铋换热装置，其特征在于，所述铅铋合金换热装置由铝合金、奥氏体钢或陶瓷等材料组成。

5.根据权利要求1所述非能动自然循环铅铋换热装置，其特征在于，铅铋合金换热装置内环管的内直径为5mm-20mm，外环管内直径为30mm-100mm，壁厚均为3-6mm、长度为1m-3m。

6.一种非能动自然循环铅铋换热装置导出堆芯热量的方法，其特征在于，所述非能动自然循环铅铋换热装置导出堆芯热量的方法是来自ADS堆芯产生热量，经过下联箱(13)，由载热液体铅铋合金流入非能动自然循环铅铋换热装置(3)的一次侧铅铋合金流体通道(10)，将热量传给换热管道内环管(11)，由于在ADS堆芯受热，其在内环管一次侧铅铋合金流体通道(10)入口温度为400℃，出口温度为300℃，内环管(11)与二次侧流体通道(9)内的二回路冷却剂进行热量交换，受到冷却的液体铅铋合金流出至上联箱(14)，具有较低温度的液体铅铋合金流入铅铋合金加热器(1)，继续吸收堆芯热量，由此实现热量的导出，完成一个循环。

7.根据权利要求6所述非能动自然循环铅铋换热装置导出堆芯热量的方法，其特征在于，所述一次侧铅铋合金要实现自然循环，需要加入氩气进行拉抬，以提升其自然循环能力，铅铋共晶合金LBE的熔点虽然比钠稍高，但其化学活性比较弱，具有传热性能和安全特性。

8.根据权利要求6所述非能动自然循环铅铋换热装置导出堆芯热量的方法，其特征在于，所述二次侧的冷却剂应能将一回路铅铋合金冷却到所需的水平，在340℃高温下连续工作，热分解率低，与LBE不发生化学反应，自燃点远远超过运行温度，因此冷却剂选择为沸腾水、甘油和氢化三联苯；采取逆流式换热，即铅铋合金流动和二次侧工质采取反向流动。