[实用新型]用于熔盐堆的非能动余热排出系统

说明书

本实用新型公开一种用于熔盐堆的非能动余热排出系统。该非能动余热排出系统的换热装置包括由侧壁围合形成的换热腔、一个以上的进风管和出风管；换热腔位于反应堆舱室与反应堆容器之间，且换热腔环绕反应堆容器设置，且换热腔与反应堆容器之间形成缝隙；换热腔的底部设有将反应堆舱室外的空气输送至换热腔内的进风管；换热腔的顶部设有将换热腔内的空气排出至大气的出风管；换热装置的内侧壁用于接受反应堆容器的外壁面释放的热量、并将热量传递给换热腔内的空气；非能动余热排出系统的排热能力大于熔盐堆的堆芯余热排出要求。该非能动余热排出系统，无需借助外部电源、安全性高、结构简单易操作、安装维修方便。

技术领域

本实用新型涉及一种用于熔盐堆的非能动余热排出系统。

背景技术

熔盐具有化学性质稳定、沸点高、传热性能好等多种优点，采用熔盐为冷却剂与陶瓷包覆颗粒燃料元件的熔盐冷却高温堆，在低压高温下工作，有良好的固有安全性和广泛的高温应用前景，受到了世界核能界的广泛关注，全球已有多个企业投入熔盐冷却高温堆的开发设计中。

反应堆发生事故后，即使紧急停堆，仍有部分余热持续产生，这部分余热在相当的一段时间内还十分可观，需要通过专门设置的余热排出系统将其载出至最终热阱。否则，堆内热量累计和温度升高可能导致反应堆安全屏障失效，造成放射性外释，引起严重的核安全事故。

余热排出系统分为能动余热排出系统和非能动余热排出系统，二者的区别在于，能动余热排出系统必须依靠外部电源或外部动作，而非能动余热排出系统不需要外部动作，完全依靠自然现象驱动。若在断电(含可靠电源丧失)的情况下，供电不能及时恢复时，能动余热排出系统就丧失排出堆芯余热的功能，进而会导致堆芯熔化、压力边界和安全壳破损，进而使得大量强放射性物质排入环境。在完全失电的情况下，只有采用不依赖电源的非能动余热排出系统，才能够防止发生堆芯熔化、压力边界和安全壳破损等事故。由此可见，对非能动余热排出系统的设计与研究十分重要。

然而，传统的熔盐堆设计中，事故工况下，燃料盐会首先排入燃料盐储罐，燃料盐储罐内设有余热排出系统，进而将余热排出。其中，该余热排出系统采用的是一种套管式换热元件，利用换热元件内冷流体的气化吸热从而将热量从燃料盐传递至换热元件中的冷流体，且该换热元件外还设有由泵驱动的冷却水循环系统以实现换热元件中冷流体由气相转变为液相。由此可见，该系统涉及冷却水循环系统，故该系统较为繁杂，且故障率也会随之上升；该系统也仅适用于事故后将燃料盐排放至燃料盐储罐的设计。

现有技术中，对于熔盐冷却高温堆系统的余热排出，已有采用非能动余热排出系统的情形，其主要利用重力作为非能动系统的驱动力。加州大学伯克利分校(英文缩写UCB)提出了一种熔盐堆缓冲盐事故余热排出系统，该系统的结构及工作原理具体如下：将熔盐冷却高温堆置于熔盐池中，并在该熔盐池内设置专门的余热排出换热器，事故工况下，熔盐冷却高温堆的热量先通过余热排出换热器传递给余排熔盐回路，再通过放置在空冷塔内的散热器将余排熔盐回路中熔盐所吸收的余热排向大气热阱。然而，该非能动余热排出系统，须要设置额外的熔盐池，占地面积大，故不利于堆的经济性。

综上可知，现有技术中尚无针对结构简单、占地面积小的用于熔盐堆的非能动余热排出系统，故寻求一种新型的用于熔盐堆的非能动余热排出系统是目前亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统熔盐堆设计的须先将燃料盐排放至燃料盐储罐中、且该系统较为繁杂、故障率较高的缺陷以及现有技术中非能动余热排出系统须要设置额外的熔盐池、占地面积大、不利于堆的经济性，而提供一种用于熔盐堆的非能动余热排出系统。该非能动余热排出系统，无需借助外部电源，故安全性高，且结构简单易操作、安装维修方便、故障率低，不需要设置额外的熔盐池、占地面积小，在停堆后或发生核反应堆事故时可及时带走堆芯余热。

本实用新型通过以下技术方案解决上述技术问题：