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专利名称 | 低温供热堆 |
申请号 | CN02159019.2 | 申请日期 | 2002-12-27 |
法律状态 | 授权 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | 2004-07-21 | 公开/公告号 | CN1514445 |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | 暂无 | IPC分类号 | 暂无查看分类表>
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申请人 | 中国核动力研究设计院 | 申请人地址 | 四川省成都市一环路南三段28号
变更
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权利人 | 中国核动力研究设计院 | 当前权利人 | 中国核动力研究设计院 |
发明人 | 吴英华;罗树新;宋丹戎;李红鹰 |
代理机构 | 核工业专利中心 | 代理人 | 高尚梅;代平 |
摘要
本发明提供一种低温供热堆,在堆芯容器的一侧设有一个高出堆芯顶部10~30m的蓄压水池,蓄压水池底部设有一根注入管与堆冷却剂进口管相通,堆冷却剂出口管引出一根穿过蓄压水池高出水池水面5~30cm上升管;利用水压活塞原理的水压式控制棒驱动机构,采用两套独立的停堆系统。高位蓄压水池,实现了无需动作任何阀门即可实现余热导出和安全注水。中间夹层的板翘式换热蒸发器,减少了中间回路,减少了设备尺寸,降低造价。其停堆系统,使该堆具有高度固有安全性。该低温供热堆可用于进行低温供热和海水淡化。
1.一种低温供热堆,其堆芯通过吊蓝设在密封的堆芯容器内, 堆芯容器上设有堆冷却剂出口管和堆冷却剂进口管,堆芯容器上部支 撑在堆芯混凝土屏蔽层上,控制棒驱动机构布置在堆芯容器的顶盖 上,堆芯容器上的堆冷却剂出口管和堆冷却剂进口管与堆芯混凝土屏 蔽层外的换热蒸发器连接,其特征在于在堆芯容器的一侧设有一个高 出堆芯顶部10~30m的蓄压水池,蓄压水池底部设有一根注入管与堆 冷却剂进口管相通,由堆冷却剂出口管引出一根穿过蓄压水池高出水 池水面5~30cm上升管。
2.如权利要求1所述的低温供热堆,其特征在于用带中间夹层 的板翅式换热蒸发器代替一次换热器和二次蒸发器,减少中间回路。
3.如权利要求1所述的低温供热堆,其特征在于:所述的控制 棒驱动机构具有两套,一套为磁足马达式,一套为水压式。
4.如权利要求1所述的低温供热堆,其特征在于上升管与注入 管周围由混凝土构成的竖井密封。
5.如权利要求1所述的低温供热堆,其特征在于注入管设有倒 U型管部分。
6.如权利要求3所述的低温供热堆,其特征在于所述的水压式 控制棒驱动机构,其管座的腔体的一侧设有泵出口管,管座的上端安 装有耐压壳,耐压壳内设有活塞,活塞的中心孔安装驱动杆,耐压壳 内、驱动杆的外侧设有压块,在压块与活塞之间设有弹簧,弹簧内侧 设有驱动杆的抓爪,该抓爪与驱动杆上的槽配合卡住,耐压壳上端设 有泵入口管,泵入口管与泵出口管之间设有带电磁阀的短路管,耐压 壳的顶盖上依次设有电磁铁与上限位置探测器,耐压壳的外侧壁上设 有下限位置探测器。
7.如权利要求6所述的低温供热堆,其特征在于在管座的下端 设有导向罩,该导向罩的中心孔与活塞的中心孔对中。
技术领域\n本发明涉及一种核反应堆技术,具体地说是一种低温供热堆。\n背景技术\n利用核能供热是解决采暖与海水淡化的一个重要手段。尽管目前 国内外低温供热核反应堆概念设计种类很多,但是由于经济性和安全 性还未被人们广泛接受,尤其是低温供热对距离人口密集区域不能太 远,核安全更为重要,因此要寻找固有安全性更高而造价低廉的堆型, 这是决定核能供热堆推广的关键。\n发明内容\n本发明的目的在于提供一种安全性更高、造价低廉的一种低温供 热堆,进行低温供热和海水淡化。\n实现本发明目的的技术方案是:在反应堆容器的一侧设有一个高 出堆芯顶部10~30m的蓄压水池,蓄压水池底部设有一根注入管,该 注入管与堆冷却剂进口管相通,注入管设有倒U型管部分,目的是为 了防止堆内热量传给蓄压水池,还有一根由堆冷却剂出口管引出穿过 蓄压水池高出水池水面5~30cm的上升管。这两根管周围由混凝土构 成的竖井密封,防止管道破坏造成水池漏失。控制棒驱动机构布置在 堆芯容器的球型顶盖上。堆冷却剂出口管经隔离阀与带中间夹层的板 翅式换热蒸发器入口连接,板翅式换热蒸发器的出口分别与主泵和另 一隔离阀连接,该隔离阀与堆冷却剂进口管连接。\n利用水压活塞原理的水压式控制棒驱动机构,其管座与堆芯容器 顶盖连接,管座腔体的一侧设有管道,与泵出口管相通。活塞的中心 孔与导向罩的中心孔内安装有驱动杆,在压块与活塞之间设有弹簧, 该弹簧内侧设有驱动杆的抓爪,该抓爪与驱动杆槽配合卡住。耐压壳 的上端设有泵入口管,耐压壳的上下腔的泵入出口管之间设有短路 管,短路管上安装有电磁阀,由“堆功率过高”、“堆芯出口温度高” 及“堆芯入口温度高”信号控制电磁阀断电,电磁阀自动开启。当活 塞在下部时,压块压紧弹簧,使抓爪抓住驱动杆,泵启动后活塞受力 向上移动至顶部为止。当活塞上下压差减少至一定程度(泵断电或电 磁阀开启),活塞下落,此时压块由耐压壳上部电磁铁吸住不下落, 这样靠弹簧力将抓爪打开,驱动杆快速下落,活塞慢速下落,当电磁 铁断电,压块下落,准备好下次提棒。\n本发明的效果:由于设有高出堆芯顶部的蓄压水池,提高了堆芯 出口压力,堆芯容器水容积波动、余热导出以及安全注水四大功能。 尤其是无需动作任何阀门即可实现余热导出和安全注水。利用带中间 夹层的板翅式换热蒸发器代替了一次换热器和二次蒸发器,减少了中 间回路,减少了设备尺寸,降低造价。利用水压活塞原理的水压式控 制棒驱动机构,形成两套独立的停堆系统,这样使该堆具有高度固有 安全性。该低温供热堆,固有安全性更高、造价低廉,可用于进行低 温供热和海水淡化。\n附图及说明\n图1为本发明的低温供热堆示意图。\n图2为本发明的水压式控制棒驱动机构示意图。\n图中:\n1.堆芯,2.堆芯容器,3.堆芯吊蓝,4.堆容器顶盖,5.控制棒驱 动机构,6.堆冷却剂出口管,7.堆冷却剂入口管,8.隔离阀,9.换热 蒸发器,10.主泵,11.竖并,12.上升管,13.注入管,14.蓄压水池, 15.上限位置探测器,16.电磁铁,17.耐压壳,18.下限位置探测器, 19.驱动杆,20.压块,21.抓爪,22.弹簧,23.活塞,24.管座,25. 导向罩,26.泵出口,27.电磁阀,28.泵入口。\n具体实施方式\n本发明以一座热功率200MW的供热堆为例,其结构如图1所示。\n本堆应称为池壳式堆,即有池式堆特点,又有密封堆芯容器。反 应堆堆芯1放置在堆芯容器2下部中央,由吊蓝3予以固定,吊蓝3 挂在堆芯容器2的堆冷却剂出口管6和堆冷却剂入口管7之间,将冷 却剂进出水口隔离,免去冷却剂出口6管与吊蓝3之间的复杂密封结 构,堆芯容器2靠上部支撑在堆芯混凝土屏蔽层上。控制棒驱动机构 5布置在堆芯容器2的球型堆容器顶盖4上,与控制棒吸收体刚性连 接。\n正常运行时主循环水从堆冷却剂出口管6流出,经隔离阀8进入 带中间夹层的板翅式换热蒸发器9,降温后的水经主泵10增压再经 另一隔离阀8、堆冷却剂入口管7回堆。\n利用带中间夹层的板翅式换热蒸发器代替一次换热器和二次蒸 发器,减少中间回路,减少设备尺寸,降低造价。\n板翅式换热蒸发器中间夹层可充水,充氮气亦可抽一定真空度, 以夹层压力的变化监督换热器隔板是否有漏。\n在堆芯容器2的一侧设有一个高出堆芯1顶部10-30m的蓄压水 池14,蓄压水池14底部设有一根注入管13与堆冷却剂入口管7相 通,注入管13设有倒U型管部分,目的是为了阻隔堆内热量传给蓄 压水池14;由堆冷却剂出口管6引出一根穿过蓄压水池14高出水池 水面5-30cm上升管12。上升管12与注入管13周围由混凝土构成 的竖井11密封,防止管道破坏造成水池漏失。\n在主管道断裂时,由注入管13向堆芯1注水,主回路间容积尽 量小,采取密封隔离措施,保证漏入主回路间的水不再向外漏出。\n在主泵10启动后,上升管12内水位低于蓄压水池14水位,降 低的高度与堆芯1压降相等,反应堆提升功率后,上升管12内水温 升高接近堆冷却剂出口管6的水温,上升管12水位上升,但仍低于 上升管12出口,自然循环不能形成。当外电源断电后,通过堆芯1 流量下降,堆芯1压降减小至一定程度时,上升管12冒水,形成自 然循环。因此,在提升功率或功率波动时由注水管维持堆芯压力。在 外电源断电或正常停堆停止一定数量主泵无需动作任何阀门实现非 能动余热导出。堆芯热量传给蓄压水池,当蓄压水池水量足够大时, 蓄压水池可做最终热阱,实现应急余热导出。\n在管道大破口事故下,堆芯压力迅速下降,此时蓄水池靠位差向 堆芯大量注水,使堆芯永远处在淹没状态,当主回路间水充满后,仍 利用蓄水池维持堆芯压力。\n高水位蓄压水池有四大功能:加压、水容积波动、非能动安全注 射、非能动余热导出,此处蓄水池还为换料时向反应堆水池充水以及 卸出水的贮存。\n由于低温供热堆功率较大,在设计时要考虑断电ATWS、甩负荷 ATWS和提棒ATWS。最好的办法是设置第二套停堆系统,也就是说在 磁阻马达控制棒驱动机构的基础上,增加了水压式控制棒驱动机构。\n利用水压活塞原理的水压式控制棒驱动机构,如图2所示。管座 24与堆容器顶盖4连接,管座24腔体的一侧设有与泵出口26连接 的管道。管座24的下端安装导向罩25,管座24的上端安装有耐压 壳17,耐压壳17内设有活塞23,活塞23的中心孔与导向罩25的中 心孔内安装驱动杆19,在耐压壳17内、驱动杆19的外侧设有压块 20,在压块20与活塞23之间设有弹簧22,弹簧22内侧设有驱动杆 19的抓爪21,该抓爪21与驱动杆的槽配合卡住。耐压壳17的上端 设有与泵入口连接的管道28,泵出口26的管道与泵入口28的管道 之间设有短路管,短路管上安装有电磁阀27。耐压壳17的顶盖上依 次设有电磁铁16和上限位置探测器15,耐压壳17的外侧壁上设有 下限位置探测器18。\n在控制棒插入底部时抓爪21在压块20重力下抓住驱动杆19, 由下限位置探测器18指示,在主泵10启动后,利用主泵10或同轴 小水泵进出口压差将活塞23推向上部,相连的控制棒即提出堆芯, 并保持在上部位置,由上限位置探测器15指示,当电磁阀27断电开 启或水泵进出口压差小到一定程度,活塞23下落、压块20靠电磁铁 16吸力仍留在上部,这样抓爪21打开驱动杆19快速下落至底,活 塞23慢慢下落,当需要再次提棒时电磁铁断电几秒,压块20下落压 紧弹簧22并使抓爪21向里运动抓住驱动杆19即可提棒。\n利用水压活塞原理,在主泵启动后,可利用主泵进出口压差(亦 可用主泵同轴水泵进出口压差)将活塞推上部,相连的控制棒即提出 堆芯,当主泵流量降至一定程度后活塞带动控制棒下落。达到热停堆 甚至可过到冷停堆,这样就不存在断电ATWS。另外在活塞23的耐压 壳17的上下腔连一个带电磁阀的短路管,短路管的电磁阀打开活塞 23上下腔压差消失,活塞23下落,而此短路管上的阀门为常开电磁 阀通电关闭,断电信号为堆功率堆芯出口温度以及堆芯入口温度。这 样就可避免甩负荷ATWS,提棒ATWS事故。
法律信息
- 2005-06-29
- 2004-09-29
- 2004-07-21
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有引用任何外部专利数据! |
被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 1 | | 2007-11-09 | 2007-11-09 | | |