一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆冷卻劑排空系統(tǒng)及排空方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆的冷卻劑輔助系統(tǒng)，特別涉及到液態(tài)種金屬冷卻反應(yīng)堆的輔 助系統(tǒng)及排空方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 液態(tài)重金屬反應(yīng)堆冷卻劑密度大，對(duì)于鉛或鉛合金的冷卻劑，其密度超過(guò)水或鈉 的10倍。在進(jìn)行堆內(nèi)構(gòu)建的檢修或者維護(hù)，以及在反應(yīng)堆最終退役時(shí)，都需要將冷卻劑排 出堆容器外，以便提供一個(gè)合適的環(huán)境進(jìn)行操作。
[0003] 傳統(tǒng)壓水堆或鈉冷快堆在需要將冷卻劑排空時(shí)，通過(guò)堆外的栗就可以將冷卻劑 "抽"出反應(yīng)堆，但是對(duì)于液態(tài)重金屬，通過(guò)栗"抽"冷卻劑，在覆蓋氣體為1個(gè)大氣壓的情況 下，最多只能"抽"出1米的高度（對(duì)于水為10米），而這個(gè)高度則無(wú)法實(shí)現(xiàn)將冷卻劑提升 至堆頂蓋以上（通常需要2米以上），而隨著堆內(nèi)液面的下降，抽送的要求則更加高。
[0004] 通常實(shí)現(xiàn)以上目的的手段具有如下幾種：
[0005] (1)堆內(nèi)布置一個(gè)備用栗，放置在堆底部附近，將冷卻劑"推"出堆外，但所需的栗 由于壓頭高（~5倍主栗壓頭），并且運(yùn)動(dòng)部件長(zhǎng)時(shí)間在液態(tài)重金屬環(huán)境中浸泡，可能存在 黏接而影響運(yùn)動(dòng)；
[0006] (2)預(yù)留孔道直通堆底，在需要進(jìn)行排空操作時(shí)臨時(shí)放置一個(gè)栗進(jìn)入堆底，進(jìn)行排 空操作，但是操作極為復(fù)雜；
[0007] (3)采用覆蓋氣體增壓的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，通過(guò)在液態(tài)重金屬的液位上面的覆蓋 氣體增加壓力，配合出口管道將液態(tài)重金屬"壓"出堆池，一方面提高了對(duì)堆頂蓋的承壓 (0.IMPa提高到IMPa)和密封要求，另一方面當(dāng)堆頂出現(xiàn)泄漏而又很難修復(fù)時(shí)，則無(wú)法進(jìn)行 冷卻劑的排空。
[0008]目前為止，除了俄羅斯的核潛艇以外，還未有建造液態(tài)重金屬反應(yīng)堆，目前的概念 設(shè)計(jì)通常均采取以上方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明技術(shù)解決問(wèn)題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高的液態(tài) 重金屬冷卻反應(yīng)堆冷卻劑排空系統(tǒng)及排空方法，不依賴與液態(tài)金屬接觸的機(jī)械能動(dòng)部件， 可以實(shí)現(xiàn)液態(tài)重金屬反應(yīng)堆冷卻劑的排出，確保反應(yīng)堆內(nèi)部構(gòu)件維修或退役時(shí)合適的環(huán) 境。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)所述方法的功能，本發(fā)明利用管道的連接設(shè)計(jì)，通過(guò)鎢球和配合封頭的配 合，獲取在不同的兩側(cè)壓力下的開(kāi)啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)冷卻劑的進(jìn)出，由下降管的氣體加壓最終 實(shí)現(xiàn)冷卻劑的流出和排空。
[0011] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆冷卻劑排空系統(tǒng)，由下降管 道（1)、鎢球（2)、配合封頭（3)、排空管道（4)、擋板（5)、排空閥門（6)、鎢球操作口（7)和 壓力控制系統(tǒng)（8)組成；其中下降管道（1)貫穿堆頂蓋（9)，上端連接壓力控制系統(tǒng)（8)和 鎢球操作口（7)，下降管道（1)下端布置在堆池（10)的底部，下降管道（1)底部連接有配合 封頭（3);排空管道（4)連接至下降管道下端的側(cè)面，連接處在排空管道（4)內(nèi)布置有擋板 (5)，排空管道上端貫穿出堆頂蓋（9)，并布置有閥門（6)。
[0012] 其中，反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)，鎢球（2)位于排空系統(tǒng)外，配合封頭（3)此時(shí)完全開(kāi)啟， 系統(tǒng)內(nèi)和堆池（10)內(nèi)連通。
[0013] 排空方法實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0014] (1)反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)，鎢球（2)位于系統(tǒng)外，配合封頭（3)此時(shí)完全開(kāi)啟，冷卻劑 排空系統(tǒng)和堆池（10)連通；
[0015] (2)冷卻劑排空前，將鎢球⑵由鎢球操作口（7)放入下降管道⑴內(nèi)，媽球（2) 由于重力作用下降至配合封頭（3)內(nèi)，鎢球操作口（7)關(guān)閉；
[0016] (3)壓力控制系統(tǒng)⑶增加壓力，鎢球由于上部壓力大，因此鎢球向下與配合封頭 壓緊，實(shí)現(xiàn)密封效果，隨著壓力增加，下降管道（1)內(nèi)和排空管道（4)內(nèi)的冷卻劑從排空管 道（4)出口處壓出；
[0017] (4)當(dāng)冷卻劑液位下降到下降管道底部附近，通過(guò)壓力控制系統(tǒng)⑶停止并逐步 減小壓力，此時(shí)堆池（10)內(nèi)壓力大于冷卻劑排空系統(tǒng)內(nèi)壓力，鎢球（2)將被冷卻劑向上沖 開(kāi)，冷卻劑將充入排口系統(tǒng)中，下降管道（1)和排空管道（4)中的液位重新上升；
[0018] (5)重復(fù)（3)-⑷的過(guò)程，則將實(shí)現(xiàn)堆池（10)內(nèi)的冷卻劑經(jīng)由配合封頭⑶和排 空管道⑷排出反應(yīng)堆。
[0019] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明利用管道的連接設(shè)計(jì)，以及鎢球和封頭的配合，不依賴 與液態(tài)金屬接觸的任何機(jī)械能動(dòng)部件，實(shí)現(xiàn)一種新的液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆冷卻劑排空系 統(tǒng)。本發(fā)明克服了已有方案的缺點(diǎn)：（1)無(wú)須使用液態(tài)重金屬栗及任何與液態(tài)重金屬接觸 的能動(dòng)機(jī)械設(shè)備，僅使用氣體控制系統(tǒng)和閥門進(jìn)行操作；(2)對(duì)反應(yīng)堆頂蓋設(shè)計(jì)以及堆密 封無(wú)任何要求。此外，采用了鎢球的控制方式，可以在正常運(yùn)行時(shí)不布置于堆內(nèi)，以免由于 液態(tài)重金屬對(duì)系統(tǒng)的侵蝕、腐蝕等引起的氧化物等雜質(zhì)導(dǎo)致粘結(jié)，只在需要使用時(shí)置入。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明在液態(tài)重金屬排空系統(tǒng)排出冷卻劑時(shí)的狀態(tài)示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明在液態(tài)重金屬排空系統(tǒng)充入冷卻劑時(shí)的狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明的排空系統(tǒng)，能夠基于現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)布置較為簡(jiǎn)單的設(shè)備，通過(guò)氣體壓力 實(shí)現(xiàn)液態(tài)重金屬反應(yīng)堆的冷卻劑排空功能，確保反應(yīng)堆內(nèi)部構(gòu)件維修或退役時(shí)合適的環(huán) 境。相比起以往方式，具備設(shè)備簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)，占用空間小和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
[0024] 如圖1所示，本發(fā)明排空系統(tǒng)系統(tǒng)由下降管道1、鎢球2、配合封頭3、排空管道4、 擋板5、排空閥門6、鎢球操作口 7和壓力控制系統(tǒng)8組成；其中下降管道1貫穿堆頂蓋9， 上端連接壓力控制系統(tǒng)8和鎢球操作口 7,下降管道1下端布置在堆池10的底部，連接有 配合封頭3 ;排空管道4連接至下降管道1下端的側(cè)面，連接處在排空管道4內(nèi)布置有擋板 5，排空管道4上端貫穿出堆頂蓋9，并布置有閥門6。
[0025] 其中，反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)，鎢球2不置于反應(yīng)堆內(nèi)，位于排空系統(tǒng)外，配