[发明专利]利用堆芯余热提高核动力系统自然循环能力的系统及方法

摘要

一种利用堆芯余热提高核动力系统自然循环能力的系统及方法，该系统基于核动力系统中利用自然循环来带走余热(堆芯燃料余热、乏燃料余热等)的思路，在原本的自然循环系统弱驱动力、低动力转换效率的基础上，不引入外部能源，通过使用设计的温差发电回路模块来回收热源多余热量并产生电能，再用产生的电能来驱动回路中的电动泵来进一步推动回路中流体流动，从而大大加强了系统的自然循环能力；该系统的运行依赖于自然循环系统本身的能量，在没有改变自然循环系统非能动特性的前提下，提高自然循环系统的冷却能力。

主权项

1.一种利用堆芯余热提高核动力系统自然循环能力的系统，其特征在于：所述系统是基于核动力系统中的堆芯余热为热源来构建，由堆芯余热模块(1)、温差发电回路模块(2)、性能提升器模块(3)、热阱模块(4)及相关管道和仪表组成；所述温差发电回路模块(2)包括第一换热器(201)、分离器(202)、泄压阀(203)、汽轮机(204)、发电机(205)、吸收器(206)、冷凝器(207)、小型电动泵(208)、氨储液罐(209)、氨泵(210)、第一回热器(211)和第二回热器(212)；堆芯余热模块(1)的冷却水出口连接第一换热(201)管侧入口，冷却水在堆芯余热模块(1)中被加热，经过管道流进下游的第一换热(201)管侧，第一换热器(201)的壳侧入口与第二回热器(212)的管侧出口相连，壳侧出口与分离器(202)的入口相连；分离器(202)的氨气出口通过泄压阀(203)与汽轮机(204)相连，推动汽轮机(204)做功，贫氨溶液出口与第一回热器(211)壳侧贫氨溶液入口相连，贫氨溶液进入第一回热器(211)，加热从氨储液罐(209)来的基本溶液；汽轮机(204)产生的机械能进而传递给发电机(205)，实现机械能到电能的转化；汽轮机(204)的氨气出口与第二回热器(212)壳侧氨气入口相连，汽轮机(204)的乏汽出口、第二回热器(212)壳侧氨气出口以及第一回热器(211)壳侧贫氨溶液出口均与吸收器(206)的入口相连，吸收器(206)的出口与冷凝器(207)的入口相连，冷凝器(207)出口与氨储液罐(209)入口相连，氨储液罐(209)出口通过氨泵(210)与第一回热器(211)管侧入口相连，第一回热器(211)管侧出口与第二回热器(212)管侧入口相连，第二回热器(212)管侧出口与第一换热器(201)壳侧入口相连；所述性能提升器模块(3)包括电动泵(301)，和电动泵(301)并联的止回阀(302)；所述热阱模块(4)第二换热器(401)和冷却水箱(402)；第一换热器(201)管侧冷却水出口与电动泵(301)冷却水入口相连，冷却水在电动泵(301)中加压，来克服回路中的重力差和摩擦阻力，从而促进回路内水的循环流动和换热；在发生卡泵事故时，止回阀(302)用来防止回路内流动的停止；电动泵(301)冷却水出口与第二换热器(401)管侧冷却水入口相连，第二换热器(401)管侧冷却水出口与堆芯余热模块(1)的冷却水入口相连，第二换热器(401)壳侧与冷却水箱(402)相连。