[发明专利]一种聚变反应堆冷却系统

说明书

本发明属于聚变反应堆技术领域，具体涉及一种聚变反应堆冷却系统。本发明一种聚变反应堆的冷却系统，包括主回路、冷却水系统、过冷水系统、补气和压力控制系统、抽真空系统、过压保护系统以及冷却剂净化系统；该系统能够根据聚变发生装置的运行调整系统的运行状态，保证包层以及装置的安全；能够为包层提供稳定的冷却剂，以便包层能够在聚变发生装置中的高辐射、高热流密度等恶劣环境下进行相关的热工水力学实验、电磁实验、氚提取实验、中子辐照实验等。

技术领域

本发明属于聚变反应堆技术领域，具体涉及一种聚变反应堆冷却系统。

背景技术

聚变反应堆是提供人类社会未来能源的主体反应堆，其主要由等离子体产生装置、包裹等离子体的数百个包层、冷却系统和提氚系统等组成。包层是面向等离子体的主要部件，来自于等离子体的高热流密度和中子通量负载将在包层内加以利用，并在包层内产生大量核热沉积。冷却系统即是通过冷却剂将包层内核热沉积带出并加以利用的系统设施。

为加快聚变能的研发步伐，中国加入了国际热核实验反应堆(ITER)。ITER的一个重要功能就是通过实验验证包层的相关技术，为研发聚变反应堆包括中国聚变工程实验堆(CFETR)，示范堆(DEMO)等提供关键技术支撑。根据ITER协议，中国将在2号窗口进行测试包层模块(TBM)的热工、机械、中子学、电磁等相关实验。为保证TBM能够在ITER的实验环境下安全、稳定、有效的运行，针对TBM相关参数，并结合ITER的各实验工况，需要设计和建造冷却系统。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要提供一种聚变反应堆冷却系统，该系统能够根据聚变发生装置的运行调整系统的运行状态，保证包层以及装置的安全；能够为包层提供稳定的冷却剂，以便包层能够在聚变发生装置中的高辐射、高热流密度等恶劣环境下进行相关的热工水力学实验、电磁实验、氚提取实验、中子辐照实验等。

为了解决上述技术问题，本发明一种聚变反应堆冷却系统，包括主回路；所述主回路包括了风机PB-5002、加热器HT-5001、TBM模块、冷却器HX-5002以及连接上述设备的管路；风机PB-5002出口连接加热器HT-5001，加热器HT-5001与TBM模块相连，TBM模块与冷却器HX-5002连接，冷却器HX-5002再与风机PB-5002的入口相连；

主回路中冷却剂通过风机PB-5002增压后，流入加热器HT-5001加热，将冷却剂温度升高到满足TBM模块对冷却剂入口冷却剂温度的要求，冷却剂流入TBM模块，带出TBM模块的产热，然后流入冷却器HX-5002中降温，将冷却剂温度降低到满足风机PB-5002对冷却剂入口温度的要求，冷却剂再流入风机PB-5002，如此循环，冷却TBM模块。

进一步所述主回路还包括混合器TA-5001、冷却器HX-5002、过滤器FI-5001；流量调节阀VC-5027、流量调节阀VC-5028；开关阀VG-5006、开关阀VG-5007；止回阀VK-5017以及连接上述设备的管路；

风机PB-5002出口依次连接开关阀VG-5007和止回阀VK-5017，止回阀VK-5017与回热器HX-5001第一进气口相连，回热器HX-5001第一出气口、加热器HT-5001依次串联后与TBM模块相连；TBM模块随后分为TBM模块主路和TBM模块旁路，TBM模块主路中，TBM模块依次通过流量调节阀VC-5028，与混合器TA-5001第一进气口连接；TBM模块旁路中，TBM模块依次通过流量调节阀VC-5027，与混合器TA-5001第二进气口连接；混合器TA-5001出气口与回热器HX-5001的第二进气口相连，回热器HX-5001的第二出气口与冷却器HX-5002第一进口连接，冷却器HX-5002第一出口依次经过过滤器FI-5001和开关阀VG-5006后与风机PB-5002的入口相连。