[发明专利]自我诊断应对事故的无人核反应堆

说明书

本发明的目的在于提供如下的自我诊断应对事故的无人核反应堆：在核反应堆出现异常时，无需操作员的操作也能够被动地冷却过度产生的热，而且无需单独的控制指令也能够通过核反应堆结构以及压力等环境条件变化完全被动地执行上述安全措施的冷却动作，再则相比于现有的核反应堆安全系统形成更加简单的结构。本发明的另一目的在于提供如下的自我诊断应对事故的无人核反应堆：利用两相传热现象(two‑phase heat tran sfer mechanism)进行热交换，并且为了通过该两相传热能够有效进行热交换，导入具有三维配置流路的最佳结构的喷射式热交换器，进而将热交换性能最大化，同时利用饱和蒸气压，进而无需单独的控制工具也能够容易被动地控制热交换。

技术领域

本发明涉及自我诊断应对事故的无人核反应堆，更详细地说涉及如下的核反应堆：在核反应堆出现异常时，即使没有操作员的操作也能够被动地冷却产生的过多的热，并且无需单独控制指令，而是通过核反应堆结构以及压力等环境条件变化完全被动地执行用于所述安全措施的冷却动作，再则相比于现有的核反应堆安全系统具有结构更简单的冷却系统。尤其是，在此涉及如下的自我诊断应对事故的无人核反应堆：所述冷却系统能够比现有的冷却系统更快速地实现热交换，而且还利用饱和蒸气压，因此无需单独的控制工具也能够容易被动地执行热交换控制。

背景技术

核发电是利用核分裂时产生的能量转动涡轮机来生产电能的方式实现的，图是1简单示出一般核反应堆发电的原理。核反应堆容器内的核燃料通过核分裂产生的巨大的热能传递到核反应堆容器中的冷却剂，如图1深色箭头所示，冷却剂以从核反应堆容器排出经过热交换器重新进入反应堆容器的方向循环。冷却剂的热能经过热交换器的同时传递到蒸汽发生器，蒸汽发生器内的水通过热能变成高温高压的蒸汽引起相变。如此产生的高温高压的蒸汽沿着图1的浅色箭头供应到涡轮，通过该蒸汽的力旋转汽轮，并且与涡轮连接的发电机也一同进行旋转，进而实现发电。因涡轮旋转而丧失能量的蒸汽重新产生相变而变成水，图1的浅色箭头该水再次流入蒸气发生器进而实现循环。

在如上所述，在核反应堆中产生非常大的热能，在核反应堆发生事故导致无法正常运行的情况下，通过该热能存在破坏核反应堆本身的大型事故的危险。因此，在核反应堆必须配备各种安全系统，以用于在核反应堆出现损坏的情况下急速冷却核反应堆。所述安全系统由如下的形态实现：对核反应堆各部补充供应冷却剂的形态；以及使冷却剂沿着适当的流路循环，从而吸收核反应堆各个部位的热最终排放到外部散热设备(heatsink)的形态。此时，与核反应堆的各个部位直接接触过的冷却剂含有危害环境的放射能物质，因此该冷却剂本身不得直接排放到外部，而是只向外部散热。对于在上述的安全系统中向外部散热器的散热的热交换器在核反应堆技术领域通常也称为余热散热用热交换器。

现有的余热散热用热交换器具有与图2大致相同的形态。如图2所示，现有的余热散热用热交换器由高温流体流动的流路1设置在水箱2内的形态构成，所述水箱2形成水池(pool)形状并且内部容纳冷却剂。通过这一结构，余热散热用热交换器从流动于流路1内的高温流体向水箱2内的冷却剂传递热，进而最终冷却高温流体。在高温流体的热传递到所述流路1周边的冷却剂时，也通过对流实现热传递，若高温流体的温度非常高，则所述流路1周边的冷却剂沸腾，进而也可实现热传递。

但是，对于如上所述的余热的散热，正在进一步要求更加快速且有效的冷却，而且在本领域技术人员之间正在不断对现有的余热散热用热交换器要求更加改善热交换速度以及效率。而且，对于现有的核反应堆安全系统，大部分情况是需得到控制指令才能运行，因此在运行方面存在不便与危险要素，并且在现有技术中反应堆的安全系统结构本身就非常复杂且多重化，因此存在很难建造、运行以及控制设备的问题。因此，正在不断要求如下的核反应堆安全系统：能够比现有的安全系统更加提高冷却效率，无需操作员单独操作也能够完全被动地运行，再则相比于现有的反应堆安全系统形成更加简单的结构。

发明内容

(要解决的问题)