[发明专利]核反应器中使用的可变转速泵

说明书

本发明涉及一种用于核反应器的冷却剂系统，更具体地说，涉及一种具有一可变转速泵以调节流入主冷却剂环路之注入流流量的体积控制系统。

核反应器具有以很高压力循环流过一冷却剂环路的冷却剂，该冷却剂流过一反应容器，该反应容器加热冷却剂生成蒸汽，该蒸汽推动一个蒸汽发电机产生电能。冷却系统中的腐蚀和磨损在冷却剂中产生不洁成分。这些不希望的不洁成分必须加以除掉以维持高效的能量产生过程及高效的热转换。公知的方法是连续地将冷却剂从主冷却剂环路清除或输出到一次环路，该次环路将那些不希望的不洁成分去掉。这种输出被称作排出流。通常，次环路中的冷却剂先通向一个排出冷却器，而后再流过一个净水装置，该净水装置将不洁成分除去。接下来，冷却剂被储存在一个波动弥补箱，直到被恒定转速泵重新泵回主冷却剂环路。设置了位于恒定转速泵下游的流量控制阀用于调节冷却剂被泵回主环路时的流速和压力。这种再加满流被称作注入流。

冷却剂损失之发生的原因在于泄漏或密封受损，或者发生在净化过程中，这一点是公知的。因此，波动弥补箱需要有足够的储存能力以便有能力补充损失的冷却剂而且有能力适应流入主环路中的所有冷却剂之体积的变化。主环路中冷却剂容量的变化还控制着主环路中硼的浓度，而且对于核反应器工厂的高效运转十分关键。

采用控制阀来决定注入流和排出流的流速存在许多缺陷。例如，控制阀要受到磨损，因而需要维修。此外，维修人员对受磨损控制阀进行维护时有可能暴露于辐射材料。再者，恒定转速泵决定了恒定的高压，该高压必须被控制阀处的节流作用降低以达到一所需的低压。因此，由于要给泵提供能量以将冷却剂加压到一恒定的压力，故使得一些能量被浪费掉了，这些能量随后在将冷却剂重新导入主环路之前节流至一低压过程中被耗散掉。

注入流和排出流被变化以改变用于反应控制的冷却剂中硼的浓度或者补偿反器冷却系统中温度变化导致的容量变化。但是，当变化补偿流和排出流时伴随着能量损失。因此，存在这么一种操作需求，即以最小的排出流和补偿流来运转，同时这些排出流和补偿流仍能提供一种恰当的冷却剂化学作用。在一通常的系统中，以最小排出流和补偿流的运转需要控制阀实施最大的节流作用。而最大节流作用，反过来，使得被浪费的能量最大。

本发明目标是提供一种用于核反应器的体积控制系统，该系统具有一用于冷却核反应器的主冷却剂环路和一与该主冷却剂环路相连的次冷却剂环路，该次冷却环路包括一个排出热交换器，该交换器用于接收一从主冷却剂环路中放出的所需量的冷却剂。此外，还提供一流体源以接收和储存来自排出热交换器的冷却剂。一可变转速泵与该流体源相连，此泵将冷却剂以一可变速率送回到主冷却剂环路内，该可变速率以部分基于排出流的流率的方式做出选择。

本发明还包括一个用于一核反应器的反应器冷却系统，此系统具有一用于冷却一核反应器的主冷却剂环路和一与该主冷却剂环路相连的次冷却剂环路，该次冷却剂环路包括一用于接收从主冷却剂环路有选择地排出的冷却剂的流体源，该流体源具有一自由液面。至少一个可变转速泵与流体源为流体连接，并将冷却剂以可变的流率和压力输送到主冷却剂环路。再有，可变转速泵可以是一离心泵，此离心泵具有一连接在一电力源和一马达之间的可变速度驱动装置。在一个实施例中，一AC可变速度驱动装置连接在AC电力源与一同步AC马达之间，但是，任何合适形式的电力源和马达都可以被采用。

本发明消除了对节流控制阀的需求，因为提供了一可变转速泵，该泵可以将冷却剂以可变的流率和压力送入主冷却剂环路内。因此，本发明具有更高的能量效率，因为可变速度泵仅使用足够输送可变冷却剂压力的能量而不是使用产生恒定高冷却剂压力的能量，这种恒定高冷却剂压力必须在控制阀被节流到一低的压力，如现有技术系统中的情况。

再有，冷却剂系统的部件可以被重新设计，因为以前长时间发生的过度压力，现在只在很短一段时间内发生。因此，对很结实部件的需求减小了，因而可以采用成本更低的部件。

再有，节流控制阀通常都是高维护装置，由于它们承受动力负荷。本发明消除了对节流控制阀的需要，因此降低了维护费用。在本发明中AC可变转速驱动装置被用于实现流动控制。因此，维护人员在维修工作中不必冒暴露于辐射的危险，因为AC可变转速驱动装置不是冷却剂环路的一部分。

在阅读后面的详细描述、权利要求书、附图的基础上本发明的特征和发明方案将变得更清楚，其中附图的简要描述如下：

图1是本发明核反应器冷却系统的简图。

图2是本发明注入泵系统的简图；