[发明专利]一种小型模块化反应堆冷却剂系统及应用其的实验方法

说明书

本发明公开了一种小型模块化反应堆冷却剂系统，该系统中通过液态金属镓作为冷却剂，在冷却剂中添加一定量的气体，通过气体增加液态镓金属的自然循环能力，也能增加其扰动，加强换热效果；通过该系统能够反复增加或减少液态镓金属，也能够任意增加或减少其中掺杂的气体，调整气压，记录分析各种状况下液态镓金属的换热能力及自然循环能力，为搭建灵活多样的小型模块化反应堆提供基础数据。

技术领域

本发明涉及核能领域，具体涉及一种小型模块化反应堆冷却剂系统。

背景技术

随着能源需求的不断增长，环保意识的不断加强，核反应堆的作用愈加突出。核反应堆的快速发展也对反应堆冷却剂的导热效率以及反应堆的安全性提出了挑战。从目前来看，国际上的大部分核反应堆都是压水堆，是以水作为反应堆堆芯冷却剂的堆型，但近些年来以液态金属作为反应堆堆芯冷却剂的研究正在不断地进行中。液态金属冷却剂反应堆相对于压水堆，具有更好的自然循环能力、更大的功率密度，低压下运行，具有更好的固有安全性，体积更小，系统更紧凑。以金属钠、铅以及铅铋合金三种金属作为反应堆堆芯冷却剂的研究最为丰富，但却少有以液态金属镓作为反应堆堆芯冷却剂的研究，更没有在液体金属镓中添加少量气体后的循环能力、导热性能等方面的研究。

为了提高反应堆的灵活性，小型模块化反应堆正在快速发展，它具有一体化设计、模块式安装、安全性高、适用性广、建设周期短和一次性投资低等优点，而将液态金属镓和小型模块化反应堆结合起来的方案也将是未来发展的重点，在此基础上，研究获取以液态金属镓为冷却剂的模块化反应堆的相关参数，尤其是冷却剂性能方面的研究显得尤为重要。

由于上述原因，本发明人对现有的反应堆冷却剂性能研究方案做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上述问题的用以研究液态金属镓冷却剂循环能力、导热性能的小型模块化反应堆冷却剂系统。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种小型模块化反应堆冷却剂系统，该系统中通过液态金属镓作为冷却剂，在冷却剂中添加一定量的气体，通过气体增加液态镓金属的自然循环能力，也能增加其扰动，加强换热效果；通过该系统能够反复增加或减少液态镓金属，也能够任意增加或减少其中掺杂的气体，调整气压，记录分析各种状况下液态镓金属的换热能力及自然循环能力，为搭建灵活多样的小型模块化反应堆提供基础数据，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供一种小型模块化反应堆冷却剂系统，该系统包括反应堆压力容器、主泵和进气箱；

其中，在所述反应堆压力容器的壁面上设置有冷却剂入口和冷却剂出口；

在所述反应堆压力容器内部下方设置有堆芯，在所述反应堆压力容器内部上方设置有蒸汽发生器，

所述主泵的出液口通过冷却剂管道连通至冷却剂入口，所述主泵的进液口通过冷却剂管道连通至冷却剂出口；

所述进气箱通过抽气泵与所述冷却剂管道连通。

其中，在所述反应堆压力容器内部下方，在堆芯周围设置有冷却剂下降环段，所述冷却剂下降环段一端与至冷却剂入口连通，所述冷却剂下降环段另一端连通至反应堆压力容器底部，

在所述堆芯中设置有供冷却剂流过的通道，该通道从反应堆压力容器底部连通至蒸汽发生器，

在所述蒸汽发生器中设置有换热管，

该换热管一端与堆芯中的通道连通，另一端与冷却剂出口连通。

其中，所述换热管为螺旋换热管，在所述换热管的外表面设置有传热翅片。

其中，该系统还包括稳压罐和储气罐，

所述稳压罐中设置有密封隔板，该密封隔板能够在稳压罐中往复移动，且保持与稳压罐内壁之间密封接触；

所述密封隔板将所述稳压罐分隔为位于下方的气腔和位于上方的混合腔；