[发明专利]热管反应堆非能动余热排出系统及其控制方法

权利要求书

1.一种热管反应堆非能动余热排出系统，其特征在于，包括热管、主换热器、热管换热器、余热排出换热器以及储水箱，其中，

所述热管的一端位于反应堆堆芯内，热管的另一端位于热管换热器，热管的中部与主换热器连接，热管换热器内冷却水通道通过管道与余热排出换热器连接，余热排出换热器放置于储水箱的水中，当主换热器工作时，热管的冷凝段位于主换热器内；当主换热器不工作时，热管的冷凝段位于热管换热器内。

2.如权利要求1所述的热管反应堆非能动余热排出系统，其特征在于，所述热管换热器与余热排出换热器入口之间管道上安装有热段隔离阀。

3.如权利要求2所述的热管反应堆非能动余热排出系统，其特征在于，所述热管换热器与余热排出换热器出口之间管道上安装有冷段隔离阀。

4.如权利要求3所述的热管反应堆非能动余热排出系统，其特征在于，所述热段隔离阀和冷段隔离阀均在断电时自动打开。

5.如权利要求3所述的热管反应堆非能动余热排出系统，其特征在于，所述储水箱内部还安装有龙骨。

6.如权利要求3所述的热管反应堆非能动余热排出系统，其特征在于，所述储水箱的箱体还与船舱舱壁相连接以散热。

7.如权利要求3所述的热管反应堆非能动余热排出系统，其特征在于，所述余热排出换热器的安装高度大于热管换热器的安装高度。

8.一种基于权利要求3至7中任意一项所述的热管反应堆非能动余热排出系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

当反应堆堆芯正常运行时，控制热段隔离阀和冷段隔离阀均处于关闭状态，通过控制热管与主换热器的接触面积以及主换热器的换热能力，使热管内蒸发段产生的全部蒸汽在与主换热器接触的冷凝段全部冷凝，而不继续流向热管换热器；

当反应堆停堆时，控制主换热器不工作，热段隔离阀和冷段隔离阀自动开启，热管的蒸发段被反应堆堆芯余热释放的热量加热，热管内工质开始沸腾并蒸发，蒸汽扩散到与热管换热器相连的热管冷凝段，热量传递至非能动余热排出系统，热管换热器内水被加热后经管道进入余热排出换热器中被冷却后，返回热管换热器继续吸热，完成闭式自然循环。

9.如权利要求8所述的热管反应堆非能动余热排出系统的控制方法，其特征在于，

根据以下公式设计余热排出系统及设备参数：

mC_pΔT＝hAΔt，

其中m为热管中工质总质量，△T为热管的入口端和冷凝端工质的温度差，C_p为热管的入口端和冷凝端的比热容平均值，h为对流传热系数，A为对流传热面积，△t为热管与余热排出换热器接触部分的壁面平均温度与余热排出换热器中冷却剂工质的温度差，影响h的因素包括热管尺寸、余热排出换热器冷却剂流速。