CN108417282A - 一种反应堆回路以及具有该反应堆回路的一种低温供热反应堆的回路结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种反应堆回路，所述反应堆回路包括反应堆容器、一二回路热交换器、节流装置、冷却剂储存箱、冷却剂泵，其中,所述反应堆容器、一二回路热交换器、节流装置、冷却剂储存箱以及冷却剂泵通过管路依次连接而成。本发明还提供了具有该反应堆回路的一种低温供热反应堆的回路结构。本发明的低温供热反应堆的回路结构，设备成本低；回路简单，取消了包括稳压器等设备；具有较高的自然循环能力,能实现设计高安全性和事故下常规介入可行性，实现经济性和安全性的融合。
Description
技术领域
本发明涉及一种反应堆回路以及具有该反应堆回路的一种低温供热反应堆的回路结构。
背景技术
利用核反应堆提供城市集中供热，是核能的潜在用途之一。随着环保要求的提高，没有废气和温室气体排放的核反应堆供热项目逐步被提上了日程。因此国内外核能集团竞相开发核能供暖技术。
但是核能供暖有自身的技术要求：1)它的产品是90℃左右的热水，因此反应堆回路不要求运行在高温高压状态。2)经济性上，由于供暖市场竞争激励，且营收窗口只有4-6个月，因此核能供暖项目要求周期短、投资成本低。3)安全性上，由于供暖项目接近居民区，且其产品直接与人们的生产生活接触(不像电)，因此绝不允许发生重大反应堆事故，更不允许放射性释放到居民供热回路。
基于上述要求，目前用于发电的核电站的反应堆回路结构，并不适用于核能供暖，因为其运行于高温高压状态，整个核岛设备投资昂贵，且建设周期很长。
因此，如何发明出一种成本低、结构简单、具有较高的自然循环能力、实现经济性和安全性的融合的反应堆回路以及低温供热反应堆的回路结构成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种反应堆回路，其特征在于，所述反应堆回路包括反应堆容器、一二回路热交换器、节流装置、冷却剂储存箱、冷却剂泵，其中,所述反应堆容器、一二回路热交换器、节流装置、冷却剂储存箱以及冷却剂泵通过管路依次连接而成。
优选地，所述一二回路热交换器和冷却剂储存箱，位于所述反应堆容器的顶部上方。
优选地，所述冷却剂储存箱内的冷却剂在所述冷却剂泵的驱动下升压，通过冷却剂入管流入所述反应堆容器；在所述反应堆容器中被核燃料加热后升温，通过冷却剂出管，流经所述一二回路热交换器，将热量传递给中间回路降温，再流进所述节流装置，通过所述节流装置降压至一个大气压后流入所述冷却剂储存箱。
优选地，所述冷却剂储存箱与大气连通。
优选地，所述反应堆回路还包括卸压管路，所述卸压管路连接冷却剂出管和所述冷却剂储存箱，与所述一二回路热交换器和所述节流装置形成并联。
优选地，在所述卸压管路上，设置有常闭调节阀门。
优选地，所述冷却剂入管和冷却剂泵以及冷却剂出管、一二回路热交换器和节流装置的数量为两套以上。
优选地，所述冷却剂储存箱内设置有热交换器，所述热交换器通过管路和外部的冷却***连通。
优选地，所述反应堆回路还设置有地坑再循环管线，所述地坑再循环管线连接位于反应堆容器所在厂房的地坑，再连接泵后，接入所述冷却剂储存箱。
本发明还提供了一种低温供热反应堆的回路结构，包括中间回路、用户回路，其特征在于，所述回路结构还包括如权利要求1到9中任一权利要求所述的反应堆回路，所述反应堆回路、中间回路、用户回路之间通过热交换器依次传递热量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所设计的低温供热反应堆的回路结构，由于回路是低压设计，因此设备成本低；由于设备回路简单，取消了包括稳压器等设备，因此整个反应堆回路投资成本低；回路具有较高的自然循环能力，且由于采用低压设计，因此只配备了简单的安全***，即能实现设计高安全性和事故下常规介入可行性，实现经济性和安全性的融合。
附图说明
图1为本发明的低温供热反应堆的回路结构的示意图，其中，
1-反应堆容器、2-一二回路热交换器、3-节流装置、4-冷却剂储存箱、5-冷却机泵、6-冷却剂出管、7-冷却剂入管、8-卸压管线、9-常闭调节阀门、10-冷却剂储存箱内热交换器、11-地坑。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明的一种低温供热反应堆的回路结构，包括反应堆回路、中间回路、用户回路三个回路，回路之间通过热交换器依次传递热量。
上述的反应堆回路，其正常运行时的工作回路由反应堆容器1、一二回路热交换器2、节流装置3、冷却剂储存箱4、冷却剂泵5，通过管路顺序连接而成。冷却剂储存箱4内的冷却剂在冷却剂泵5的驱动下，升压，通过冷却剂入管流入反应堆容器1；在反应堆容器中被核燃料加热后，升温，通过冷却剂出管，流经一二回路热交换器2，将热量传递给中间回路后，降温，再流进节流装置3，通过节流装置降压至一个大气压，然后流入冷却剂储存箱4。从回路的正常工作模式可以看出，上述的反应堆回路工作在低压低温状态与传统的商业反应堆相比且取消了稳压器这一设备。
优选地，其中一二回路热交换器2和冷却剂储存箱4，位于反应堆容器的顶部上方，与反应堆容器形成一定的高度差。这样布置安排，主要是为了形成自然循环的能力和重力注入的能力。当发生非管路破口事故后，如果冷却剂泵不可用，则冷却剂在上方被一二回路热交换器或者冷却剂储存箱中的热交换器冷却，在管路、反应堆容器、冷却剂储存箱之间形成自然循环，持续将反应堆的热量带出。当发生管路破口事故后，虽然前期反应堆容器中的压力会略高，但很快冷却剂储存箱中的冷却剂，将通过高度差，持续地通过冷却剂入管注入反应堆容器中，淹没反应堆容器中的燃料组件。
优选地，其中冷却剂储存箱与大气连通，处于常压。这样设计，除了使整个回路处于接近大气压的低压状态外，同时也方便正常运行时的冷却剂操作和事故下的安全操作。在正常运行时，冷却剂中的硼酸浓度是要随运行时间而进行调节的，同时冷却剂也有取样的需求，这种正常运行时的针对冷却剂的操作，可以通过连接常压的储存箱完成(甚至直接在储存箱内完成)，而不必向商业核电站一样需要连接高压管路和高压泵来实现。另外，当发生事故时，冷却剂储存箱承担了热阱和冷却水源的功能，设计为常压则方便人为地介入操作，如源源不断地将地坑中的水或者其他来源的水，以简单的方式，注入存储箱中。
优选地，上述反应堆回路还设置有卸压管路，其连接冷却剂出管和冷却剂储存箱，在结构上与一二回路热交换器和节流装置形成并联。这条卸压管路，在非破口事故下用于形成自然循环回路，在破口事故下用于对反应堆容器卸压。毕竟一二回路热交换器和节流装置，有很大的流阻，所以需要设置并联的回路，来减少自然循环的回路阻力，以及必要时直接将反应堆容器中的饱和水汽注入冷却剂储存箱，以对反应堆容器进行卸压。
优选地，在卸压管路上，设置有常闭调节阀门。正常运行时，阀门是常闭的。只有当发生事故后，该阀门或阀门组才打开，用于形成自然循环回路或者用于对反应堆容器卸压。
优选地，冷却剂入管和冷却剂泵至少有两套，冷却剂出管、一二回路热交换器、节流装置，也至少有两套。多套回路设置，一方面由于设备容量的限制，尤其是一二回路热交换器；另一方面，当其中一个回路发生问题时，另外的回路可以用来缓解事故。
优选地，冷却剂储存箱内设置有热交换器，该热交换器通过管路和外部的冷却***连通。冷却剂储存箱在事故时是作为热阱和注入水箱使用的，因此必须保持其中水的热量被持续带走，水的体积被持续补充，而这个带走热量和补充水量的任务，需要外部***的接入。由于冷却剂储存箱处于常压状态，因此从冷却剂储存箱中带走热量和向其补充水量，只需要外接较为简易的***即可。
优选地，反应堆回路还设置有地坑再循环管线，该管线连接位于反应堆容器所在厂房的地坑，再连接泵后，接入冷却剂储存箱。当发生破口事故时，从反应堆容器中喷出或涌出的冷却剂，将会逐渐汇聚于地坑中。尤其是事故发生较长时间后，反应堆容器也处于常压状态，然后从冷却剂储存箱中源源不断注入反应堆容器的水，在冷却燃料组件后，将从破口出涌出到地坑中，这时通过地坑在循环管线，将地坑中的水打入冷却剂储存箱中，可以实现地坑水的循环利用，减少放射性废水的产生量。
优选地，冷却剂储存箱上设置有外部注入接口，供外部***接入。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种反应堆回路，其特征在于，所述反应堆回路包括反应堆容器、一二回路热交换器、节流装置、冷却剂储存箱、冷却剂泵，
其中,所述反应堆容器、一二回路热交换器、节流装置、冷却剂储存箱以及冷却剂泵通过管路依次连接而成。
2.如权利要求1所述的反应堆回路，其特征在于，所述一二回路热交换器和冷却剂储存箱，位于所述反应堆容器的顶部上方。
3.如权利要求1所述的反应堆回路，其特征在于，所述冷却剂储存箱内的冷却剂在所述冷却剂泵的驱动下升压，通过冷却剂入管流入所述反应堆容器；在所述反应堆容器中被核燃料加热后升温，通过冷却剂出管，流经所述一二回路热交换器，将热量传递给中间回路降温，再流进所述节流装置，通过所述节流装置降压至一个大气压后流入所述冷却剂储存箱。
4.如权利要求1所述的反应堆回路，其特征在于，所述冷却剂储存箱与大气连通。
5.如权利要求1所述的反应堆回路，其特征在于，所述反应堆回路还包括卸压管路，所述卸压管路连接冷却剂出管和所述冷却剂储存箱，与所述一二回路热交换器和所述节流装置形成并联。
6.如权利要求5所述的反应堆回路，其特征在于，在所述卸压管路上，设置有常闭调节阀门。
7.如权利要求5所述的反应堆回路，其特征在于，所述冷却剂入管和冷却剂泵以及冷却剂出管、一二回路热交换器和节流装置的数量为两套以上。
8.如权利要求1所述的反应堆回路，其特征在于，所述冷却剂储存箱内设置有热交换器，所述热交换器通过管路和外部的冷却***连通。
9.如权利要求1所述的反应堆回路，其特征在于，所述反应堆回路还设置有地坑再循环管线，所述地坑再循环管线连接位于反应堆容器所在厂房的地坑，再连接泵后，接入所述冷却剂储存箱。
10.一种低温供热反应堆的回路结构，包括中间回路、用户回路，其特征在于，所述回路结构还包括如权利要求1到9中任一权利要求所述的反应堆回路，所述反应堆回路、中间回路、用户回路之间通过热交换器依次传递热量。
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Address after: No. 29 Hong Cao Road, Xuhui District, Shanghai Applicant after: Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute Co.,Ltd. Address before: No. 29 Hong Cao Road, Xuhui District, Shanghai Applicant before: SHANGHAI NUCLEAR ENGINEERING RESEARCH & DESIGN INSTITUTE Co.,Ltd. |