[发明专利]自然循环多功能气体抬升器装置

说明书

技术领域

本发明涉及自然循环系统，特别涉及用于加快自然循环系统的自然循环多功能气体抬升器装置。

背景技术

进入90年代以后，越来越多的国家相继开始ADS的研究，并且提出了20年至50年的长远ADS研究与发展计划，如日本的OMEGA计划，欧洲的XADS计划和MEGPIE计划等。俄罗斯一些东欧国家及韩国也开展了ADS方面的研究，如韩国的HYPER研究计划。为了验证ADS，欧洲于2002年启动了TRADE计划，该计划的目的是建。立一个低功率的反应堆质子加速器和靶件的耦合试验系统，以验证ADS的工作原理。

国内从1996年开始ADS的概念研究，由中国原子能科学研究院牵头的ADS次临界核能系统——启明星1号已经取得一些成果。2000年9月，国家“973计划”的加速器驱动洁净核能系统的物理及技术基础研究正式启动。主要承担单位是中国原子能研究院和中科院高能物理所，项目依托单位为国防科工委和中国科学院。2011年，中科院科技创新先导项目的子项目加速器驱动次临界系统（ADS）项目也正式启动，由中科院高能所和近代物理研究所共同承担。2012年，与中科院合作的华北电力大学核热工安全与标准化研究所进行了铅铋物性研究，铅铋热工水力特性研究，冷却剂选择，二回路总体设计，中间换热器设计及二回路可行性设计方案等一系列工作。

换热装置是ADS中重要的环节，现有专利中记载的换热装置，如中国专利申请CN201210191966.9中所公开的一种O型铅铋换热装置，其在顶端设置冷却剂入口，在底端设置冷却剂出口，其通过重力完成冷却剂的流动，在该装置中并未通过向液体中充入气体这种方式完成液体的循环，该装置中铅铋合金流动通道中的铅铋液体循环流动是通过重力完成了，在该装置中的换热通道中冷却剂的流动是借助于重力和外力进行的，因此，此种换热方式已经很难跟上核工业的发展的脚步。

随着核工业的发展，人类在换热过程中应用了省时省力的自然循环，自然循环是指在闭合系统中仅仅依靠冷热流体间的密度差形成的浮升力驱动流体循环流动的一种能量传输方式，不借助任何外力，靠上升管和下降管的密度差产生的压力差推动自然流动循环。其中，上升管段受热，从而密度减小。其中，上升管与下降管中的液体，可以是水，铅铋合金或者其他流体。ADS铅铋二环路换热就是应用了自然循环的原理。目前，自然循环技术已被广泛的应用于火电、核电等各个领域。

然而、对于铅铋合金而言，受热产生的密度差过小，不利于自然循环，容易使得自然循环停滞，进而影响换热效果。

现今存在的通过气液混合的方式增大上升管和下降管密度差的装置，如中国专利申请CN200410009675.9中所公开气泡循环流动型中空纤维膜分离装置，液体在该装置的管道中循环流动的过程中，该装置向液体中注入了空气进而形成气液混合体，通过此种方式可以增加循环管路中的密度差，然而在该装置中借助原水泵的外力，通过原水泵向上升管中注入液体，因此该装置中的液体并不是通过自然循环完成的，而是通过外力将液体注入上升管，因此这种装置并不是增大自然循环回路中的密度差。

迄今，尚未有关于增强自然循环的多功能气体抬升器的报道，此种装置在国内研究机构还没有研究，虽然在国外有关于这方面的研究，但国外只提出了单一气体注入的设想。

由于上述问题的存在，本发明人对现今的自然循环系统进行分析和研究，以便能研制出可以用于促进自然循环系统循环的自然循环多功能气体抬升器装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：设置2个以上压力容器，压力容器经由其上设有阀门的子管路汇集到管路的一端，管路的另一端与气体混合器的入口相连；气体混合器的出口经由设有逆止阀的连接管路与喷嘴相连，将喷嘴设置于自然循环上升管的底部；将顶端设置开口的自然循环上升管的上部通过上连通管与顶端设置开口的自然循环下降管的上部相连，将自然循环上升管的下部与自然循环下降管的底部相连；将探头设置于自然循环上升管侧壁附近，探头处于下连通管端部和上连通管端部之间，并且靠近于下连通管端部；设置液体含气率探测器接收探头传递的数据，并根据所接收数据控制报警器，根据接收数据信息通过信号转换器转换信号后控制逆止阀和阀门的开启或关闭，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

（1）自然循环多功能气体抬升器装置，其特征在于：该装置包括气体抬升系统、自然循环回路系统和自动控制系统；

气体抬升系统包括：