一種用于大型池式鈉冷快堆非對稱布置的事故余熱排出系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鈉冷快堆設(shè)計(jì)技術(shù)，具體涉及一種用于大型池式鈉冷快堆非對稱布置的事故余熱排出系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]事故余熱排出系統(tǒng)是池式鈉冷快堆最重要的專設(shè)安全設(shè)施之一，是實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆在事故工況下余熱排出的安全功能的主要手段，它對保持堆的各屏障的完整性，避免放射性物質(zhì)向周圍環(huán)境釋放具有重要的作用。在反應(yīng)堆事故工況下，堆芯余熱排出的方式較多，如能動的形式和非能動的形式，從余熱排出的路徑分析上看，也有較多的選擇，如池式快堆中一回路布置，二回路的布置等。為提高系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)，提高反應(yīng)堆的安全運(yùn)行，非能動的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布置是一個(gè)重要的發(fā)展方向。
[0003]目前國際上發(fā)展快堆技術(shù)的國家，如俄羅斯、法國、印度、韓國等，都對大型快堆的事故余熱排出系統(tǒng)裝置進(jìn)行了專門的研宄，提出了各種布置方法，下面逐一進(jìn)行介紹。
[0004]俄羅斯最新研發(fā)的BN-800快堆，其反應(yīng)堆事故余熱排出系統(tǒng)沒有采用獨(dú)立熱交換器，而在事故時(shí)通過中間熱交換器實(shí)現(xiàn)獨(dú)立熱交換器的功能。其在二回路有3個(gè)冷卻環(huán)路，每個(gè)環(huán)路都有一個(gè)非能動余熱排出回路與一臺蒸汽發(fā)生器。其非能動余熱排出系統(tǒng)包括三個(gè)獨(dú)立熱傳輸回路，每一回路都有100 %的排熱能力。概率安全分析結(jié)果表明堆芯解體事故發(fā)生的頻率要小于7 X 10_6/年。嚴(yán)格地說，其余熱排出系統(tǒng)并不是非能動的，因?yàn)槊恳挥酂崤懦龌芈范加袃蓚€(gè)由可靠電源供電的電磁泵，加強(qiáng)循環(huán)排熱能力，這是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的王要缺點(diǎn)。
[0005]印度的原型快堆PFBR有4個(gè)完全獨(dú)立的安全級余熱排出系統(tǒng)，可直接從熱池排出熱量。每個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)布置在熱池中的獨(dú)立熱交換器、一個(gè)鈉-空氣熱交換器以及相應(yīng)的管道等設(shè)備。三回路的空氣進(jìn)口和出口安裝有風(fēng)門，使用電力驅(qū)動，其余全部是非能動設(shè)備，靠自然循環(huán)將熱量從堆芯中帶至最終熱阱大氣。該裝置的設(shè)計(jì)同CEFR現(xiàn)有的余熱排出系統(tǒng)的布置類似，盡管可以采用非能動的方式排出堆芯余熱，但是在正常運(yùn)行工況下，該裝置的運(yùn)行會帶走部分熱量，對反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性有一定的影響。
[0006]法國在新近研發(fā)的ASTRID反應(yīng)堆中，共采用一二回路組合的方式來設(shè)計(jì)余熱排出系統(tǒng)。首先，在系統(tǒng)應(yīng)用上，當(dāng)正常的熱傳輸系統(tǒng)失效時(shí)，堆芯余熱可以首先由位于二回路旁路管道上的四臺鈉-空氣熱交換器來排出，此時(shí)二回路仍可以由強(qiáng)迫循環(huán)提供。其次，在事故工況下，蒸發(fā)器的表面散熱也是可以利用的一個(gè)重要冷源，通過設(shè)計(jì)相應(yīng)的自然抽風(fēng)來排出熱量。同時(shí)，該反應(yīng)堆也同SUPERPHENIX—樣，設(shè)置有類似的堆容器冷卻系統(tǒng)作為輔助冷卻。如果這套系統(tǒng)無效的話，余熱仍然可以由位于一回路池內(nèi)的獨(dú)立熱交換器帶出。此套系統(tǒng)共有四個(gè)環(huán)路，每個(gè)環(huán)路包括一個(gè)鈉-鈉熱交換器、電磁泵和一個(gè)鈉-空氣熱交換器等。余熱排出的功率可以由位于鈉-空氣熱交換器上的空氣風(fēng)門來調(diào)節(jié)。正常運(yùn)行情況下，系統(tǒng)的運(yùn)行可以由電磁泵的強(qiáng)迫循環(huán)來維持，事故工況下，可以由系統(tǒng)的自然循環(huán)來排出堆芯余熱。所以，對于大堆而言，采用這四種不同的方式來保證了堆芯余熱排出的安全，體現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多樣性。但是，這樣多樣的設(shè)計(jì)保證了反應(yīng)堆的安全性，卻大大增加了反應(yīng)堆的建造和運(yùn)行成本。
[0007]韓國設(shè)計(jì)中的原型堆的KALIMA600，作為堆的專設(shè)安全設(shè)施，事故余熱排出系統(tǒng)一般由2條或者3條完全獨(dú)立的環(huán)路組成，可以通過自然循環(huán)將衰變熱從熱池排出堆外。每個(gè)環(huán)路有一臺鈉-鈉熱交換器(DHX)，一臺鈉-空氣熱交換器(AHX)，和中間鈉回路連接，而在中間鈉回路上并沒有布置能動部件-機(jī)械泵或者電磁泵。韓國的設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是獨(dú)立熱交換器布置在冷熱鈉池的緩沖區(qū)中，在反應(yīng)堆正常過程中，獨(dú)立熱交換器沒有鈉流通，因而不會向空氣熱交換器輸送熱量，保證了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；而在事故工況下，熱池內(nèi)高溫的鈉會流過鈉隔板，使緩沖區(qū)內(nèi)的冷熱鈉池的鈉貫通，從而使獨(dú)立熱交換器起到冷卻作用。該余熱排出方案既保證了正常運(yùn)行工況下反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性，又保證了事故工況下的反應(yīng)堆安全性，但是該方案從未在反應(yīng)堆上運(yùn)行過，還存在很多的不確定性。
[0008]從以上介紹中可以看出，在解決余熱排出系統(tǒng)裝置的問題上，各國都提出了不同的方案，有的采用能動方式，有的采用非能動方式，或者是幾種方式的組合，但是都存在反應(yīng)堆的運(yùn)行成本較高，沒有兼顧正常工況下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和事故工況下的余熱排出的功能等冋題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種能兼顧正常工況下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和事故工況下的余熱排出的并實(shí)現(xiàn)非能動運(yùn)行的大型池式鈉冷快堆余熱排出系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種用于大型池式鈉冷快堆非對稱布置的事故余熱排出系統(tǒng)，包括布置在熱鈉池內(nèi)的獨(dú)立熱交換器、布置在冷熱鈉池之間的貫穿熱交換器，所述的獨(dú)立熱交換器和貫穿熱交換器分別通過管道連接設(shè)置在反應(yīng)堆外的鈉-空氣熱交換器，所述的鈉-空氣熱交換器的位置高于所述獨(dú)立熱交換器和貫穿熱交換器；在發(fā)生事故時(shí)，所述的獨(dú)立熱交換器和貫穿熱交換器的入口擋板打開，熱鈉進(jìn)入獨(dú)立熱交換器和貫穿熱交換器，流經(jīng)獨(dú)立熱交換器的鈉在熱鈉池內(nèi)下沉到燃料組件的間隙內(nèi)，形成盒間流動；流經(jīng)貫穿熱交換器的鈉在燃料組件的盒內(nèi)形成通路，形成盒內(nèi)流動。
[0011]進(jìn)一步，如上所述的用于大型池式鈉冷快堆非對稱布置的事故余熱排出系統(tǒng)，其中，所述的鈉-空氣熱交換器的鈉進(jìn)口的前端設(shè)有鈉緩沖罐。
[0012]進(jìn)一步，如上所述的用于大型池式鈉冷快堆非對稱布置的事故余熱排出系統(tǒng)，其中，所述的獨(dú)立熱交換器和貫穿熱交換器分別各有兩個(gè)。
[0013]進(jìn)一步，如上所述的用于大型池式鈉冷快堆非對稱布置的事故余熱排出系統(tǒng)，其中，所述的獨(dú)立熱交換器和貫穿熱交換器均位于池式快堆的堆本體的鈉池內(nèi)。
[0014]進(jìn)一步，如上所述的用于大型池式鈉冷快堆非對稱布置的事故余熱排出系統(tǒng)，其中，所述的鈉-空氣熱交換器的外部設(shè)有拔風(fēng)煙囪。
[0015]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明作為用于大型池式快堆的一個(gè)重要的非能動專設(shè)安全設(shè)施，設(shè)置在反應(yīng)堆的堆本體內(nèi)，通過多種路徑來實(shí)現(xiàn)余熱排出回路的閉合。本發(fā)明采用非能動工作原理來實(shí)現(xiàn)堆芯余熱的排出，有效緩解事故進(jìn)程，保證反應(yīng)堆的安全。
【附圖說明】
[0016]圖1為用于大型池式鈉冷快堆非對稱布置的事故余熱排出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為獨(dú)立熱交換器和貫穿熱交換器的布置方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0019]本發(fā)明所提供的事故余熱排出系統(tǒng)布置在快堆一