本實(shí)用新型涉及核反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前我國(guó)的供熱方式主要以煤炭為主，煤炭資源為不可再生能源，資源稀缺且燃燒過(guò)程會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，隨著核供熱反應(yīng)堆技術(shù)的發(fā)展，利用核能供熱不僅可以減少傳統(tǒng)化石能源的消耗，更好的保護(hù)環(huán)境，還能拓寬核能的民用領(lǐng)域，在原有的發(fā)電應(yīng)用基礎(chǔ)上增加供熱用途。相關(guān)技術(shù)中的核供熱反應(yīng)堆通常為殼式反應(yīng)堆，需要設(shè)置緊急安全注水及噴淋設(shè)施等系統(tǒng)，工藝系統(tǒng)和安全系統(tǒng)較為復(fù)雜，投資成本較高，并且池式供熱反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)，需要采用不同的設(shè)備進(jìn)行處理，安全性能差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本實(shí)用新型提出一種核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)，該核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低且安全性高。

根據(jù)本實(shí)用新型的核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)，包括：水池、反應(yīng)堆容器、堆芯、第一換熱器、非能動(dòng)余熱換熱器和第一隔離閥，所述反應(yīng)堆容器設(shè)在所述水池內(nèi)且位于所述水池內(nèi)的液面以下，所述反應(yīng)堆容器具有容器進(jìn)口和容器出口，所述堆芯位于所述反應(yīng)堆容器內(nèi)，所述第一換熱器位于所述反應(yīng)堆容器外面，所述第一換熱器與所述反應(yīng)堆容器的容器進(jìn)口和容器出口相連以形成封閉的第一回路，所述第一換熱器適于與供熱網(wǎng)相連，所述反應(yīng)堆容器內(nèi)的水通過(guò)所述第一換熱器與所述供熱網(wǎng)中的水進(jìn)行熱交換，所述非能動(dòng)余熱換熱器設(shè)在所述水池內(nèi)且位于所述水池內(nèi)的液面以下，所述非能動(dòng)余熱換熱器與所述第一回路相連，用于在所述反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)將所述第一回路內(nèi)的熱量導(dǎo)出到所述水池內(nèi)，所述第一隔離閥設(shè)在所述非能動(dòng)余熱換熱器與所述第一回路之間的管道上，所述第一隔離閥在所述反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)關(guān)閉且在所述反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)打開。

根據(jù)本實(shí)用新型的核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)，將反應(yīng)堆容器設(shè)置在水池中，利用管道連通第一換熱器，將反應(yīng)堆容器內(nèi)腔的堆芯反應(yīng)產(chǎn)生的熱量為供熱網(wǎng)供熱，并在水池中設(shè)置與反應(yīng)堆容器連通的非能動(dòng)余熱換熱器，利用第一隔離閥控制非能動(dòng)余熱換熱器與第一回路之間管道的導(dǎo)通，不僅能夠保證池式供熱反應(yīng)堆正常的運(yùn)行供熱，還能提高池式供熱反應(yīng)堆的安全性能，在池式供熱反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)利用非能動(dòng)余熱換熱器將反應(yīng)堆容器內(nèi)的熱量傳輸至水池中，利用水池中的水吸收池式供熱反應(yīng)堆散發(fā)的熱量，防止池式供熱反應(yīng)堆事故誘發(fā)更大的安全事故發(fā)生，而且核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，將堆芯控制在水池內(nèi)，還能夠防止核泄漏，降低事故的危害程度安全性能高。

另外，根據(jù)本實(shí)用新型的核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)還包括：內(nèi)置換熱器和外置換熱器，所述內(nèi)置換熱器設(shè)在所述水池內(nèi)且位于所述水池內(nèi)的液面以下，所述外置換熱器設(shè)在所述水池外，用于導(dǎo)出所述水池內(nèi)的熱量。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)還包括一回路穩(wěn)壓器，所述一回路穩(wěn)壓器設(shè)在所述水池外，所述一回路穩(wěn)壓器與所述第一回路相連以調(diào)節(jié)所述第一回路內(nèi)的壓力，所述一回路穩(wěn)壓器在所述反應(yīng)堆發(fā)生非破口事故且所述一回路穩(wěn)壓器內(nèi)的壓力高于預(yù)定值時(shí)發(fā)出控制所述第一隔離閥打開的信號(hào)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)還包括安全殼，所述水池設(shè)在所述安全殼內(nèi)，所述外置換熱器設(shè)在所述安全殼外。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)還包括蓄水池，所述蓄水池與所述水池連通，用于向所述水池內(nèi)補(bǔ)水。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第一換熱器與所述供熱網(wǎng)之間的回路內(nèi)的壓力大于所述第一回路內(nèi)的壓力。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第一回路內(nèi)的壓力為1.5-20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的微壓。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第一回路內(nèi)的壓力為5-12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第一回路內(nèi)的壓力為6-9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)還包括安全補(bǔ)水管和安全補(bǔ)水閥，所述安全補(bǔ)水管設(shè)在所述水池內(nèi)，所述安全補(bǔ)水閥設(shè)置在所述安全補(bǔ)水管上，所述安全補(bǔ)水管在一端與所述反應(yīng)堆容器連通且另一端與所述水池連通，所述安全補(bǔ)水閥在所述反應(yīng)堆發(fā)生事故且所述反應(yīng)堆容器內(nèi)的壓力低于所述水池內(nèi)的壓力時(shí)打開以便所述水池內(nèi)的水注入到所述反應(yīng)堆容器內(nèi)。

本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

100：核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)

10：水池；11：安全殼；

20：反應(yīng)堆容器；21：容器進(jìn)口；22：容器出口；23：安全補(bǔ)水管；24：安全補(bǔ)水閥；

30：第一換熱器；31：第一進(jìn)口；32：第一出口；33：穩(wěn)壓器；34：卸壓箱；35：卸壓閥；36：安全閥；37：隔間；

40：非能動(dòng)余熱換熱器；41：第二進(jìn)口；42：第二出口；

50：第一隔離閥；51：第二隔離閥；

60：內(nèi)置換熱器；61：外置換熱器；70：冷管；80：熱管；90：逆止閥。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

下面結(jié)合附圖1具體描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100。

如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100，包括：水池10、反應(yīng)堆容器20、堆芯(未示出)、第一換熱器30、非能動(dòng)余熱換熱器40和第一隔離閥50。

具體而言，反應(yīng)堆容器20設(shè)在水池10內(nèi)且位于水池10內(nèi)的液面以下，反應(yīng)堆容器20具有容器進(jìn)口21和容器出口22，堆芯位于反應(yīng)堆容器20內(nèi)，第一換熱器30位于反應(yīng)堆容器20外面，第一換熱器30與反應(yīng)堆容器20的容器進(jìn)口21和容器出口22相連以形成封閉的第一回路，第一換熱器30與供熱網(wǎng)(未示出)相連，反應(yīng)堆容器20內(nèi)的水通過(guò)第一換熱器30與供熱網(wǎng)中的水進(jìn)行熱交換，非能動(dòng)余熱換熱器40設(shè)在水池10內(nèi)且位于水池10內(nèi)的液面以下，非能動(dòng)余熱換熱器40與第一回路相連，用于在反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)將第一回路內(nèi)的熱量導(dǎo)出到水池10內(nèi)，第一隔離閥50設(shè)在非能動(dòng)余熱換熱器40與第一回路之間的管道上，第一隔離閥50在反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)關(guān)閉且在反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)打開。

換言之，核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100主要由水池10、反應(yīng)堆容器20、堆芯、第一換熱器30、非能動(dòng)余熱換熱器40和第一隔離閥50組成，水池10的水面之下設(shè)有反應(yīng)堆容器20，反應(yīng)堆容器20的一側(cè)設(shè)有容器進(jìn)口21和容器出口22，且容器進(jìn)口21和容器出口22均與反應(yīng)堆容器20的內(nèi)腔連通，反應(yīng)堆容器20內(nèi)設(shè)有堆芯，反應(yīng)堆容器20的的容器進(jìn)口21和容器出口22分別通過(guò)熱管80和冷管70連通第一換熱器30的第一進(jìn)口31和第一出口32，第一換熱器30通過(guò)容器進(jìn)口21和容器出口22與反應(yīng)堆容器20連通形成第一回路(未示出)，冷管70上設(shè)有第二隔離閥51，熱管80上設(shè)有逆止閥90，且冷管70與熱管80內(nèi)設(shè)有冷卻液，冷卻液在第一換熱器30和反應(yīng)堆容器20之間流動(dòng)進(jìn)行熱交換。

其中，水池10內(nèi)還設(shè)有非能動(dòng)余熱換熱器40，非能動(dòng)余熱換熱器40位于水池10內(nèi)的水面之下，非能動(dòng)余熱換熱器40的一端設(shè)有第二進(jìn)口41，另一端設(shè)有第二出口42，第二進(jìn)口41和第二出口42分別與第一回路中的冷管70和熱管80連通，非能動(dòng)余熱換熱器40利用冷卻液與第一回路進(jìn)行熱量交換，非能動(dòng)余熱換熱器40與第一回路之間的管道上設(shè)有第一隔離閥50，第一隔離閥50能夠控制非能動(dòng)余熱換熱器40和第一回路之間管道的打開與閉合，通過(guò)控制非能動(dòng)余熱換熱器40與第一回路之間冷卻液的流動(dòng)，進(jìn)而控制熱量交換的打開與關(guān)閉。

當(dāng)池式供熱反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)，第一隔離閥50打開，導(dǎo)通非能動(dòng)余熱換熱器40與第一回路之間的管道，利用第一回路的連接作用，非能動(dòng)余熱換熱器40的兩端口分別連通反應(yīng)堆容器20的容器進(jìn)口21和容器出口22以及第一換熱器30的兩端口，通過(guò)連通管道內(nèi)冷卻液的流通實(shí)現(xiàn)非能動(dòng)余熱換熱器40、第一換熱器30和反應(yīng)堆容器20之間的熱量交換。

由此，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100，將反應(yīng)堆容器20設(shè)置在水池10中，利用管道連通第一換熱器30，將反應(yīng)堆容器20內(nèi)腔的堆芯反應(yīng)產(chǎn)生的熱量為供熱網(wǎng)供熱，并在水池10中設(shè)置與反應(yīng)堆容器20連通的非能動(dòng)余熱換熱器40，利用第一隔離閥50控制非能動(dòng)余熱換熱器40與第一回路之間管道的導(dǎo)通，不僅能夠保證池式供熱反應(yīng)堆正常的運(yùn)行供熱，還能提高池式供熱反應(yīng)堆的安全性能，在池式供熱反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)利用非能動(dòng)余熱換熱器40將反應(yīng)堆容器20內(nèi)的熱量傳輸至水池10中，利用水池10中的水吸收池式供熱反應(yīng)堆散發(fā)的熱量，防止池式供熱反應(yīng)堆事故誘發(fā)更大的安全事故發(fā)生，而且核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，將堆芯控制在水池10內(nèi)，還能夠防止核泄漏，降低事故的危害程度安全性能高。

進(jìn)一步地，核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100還包括安全殼11，水池10設(shè)在安全殼11內(nèi)，安全殼11外設(shè)有外置換熱器61，安全殼11安裝在水池10的底部、側(cè)部和上部以容納和封蓋水池10。具體而言，如圖1所示，水池10的外圍設(shè)有安全殼11，安全殼11可以封閉并包覆水池10的上部、側(cè)部和底部，水池10的內(nèi)腔設(shè)有容納腔，容納腔內(nèi)設(shè)有水形成水池10，水池10中設(shè)有反應(yīng)堆容器20和非能動(dòng)余熱換熱器40，保證反應(yīng)堆系統(tǒng)的安全性。

通過(guò)在水池10外圍設(shè)置安全殼11，不僅能夠限定出容納腔用于容納水池10和池式供熱反應(yīng)堆，還能形成保護(hù)殼將池式供熱反應(yīng)堆包裹起來(lái)，一方面能夠降低外界環(huán)境對(duì)池式供熱反應(yīng)堆的干擾影響，另一方面能夠防止池式供熱反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)發(fā)生泄漏或傷到周圍員工，而且，安全殼11結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，實(shí)用性強(qiáng)，提高池式供熱反應(yīng)堆系統(tǒng)的安全性。

優(yōu)選地，核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100還包括內(nèi)置換熱器60和外置換熱器61，內(nèi)置換熱器60設(shè)在水池10內(nèi)且位于水池10內(nèi)的液面以下，外置換熱器61設(shè)在水池10外，用于導(dǎo)出水池10內(nèi)的熱量，如圖1所示，水池10內(nèi)設(shè)有內(nèi)置換熱器60，內(nèi)置換熱器60設(shè)置在水池10內(nèi)且沒在水面以下，保證內(nèi)置換熱器60能夠充分的與水接觸，內(nèi)置換熱器60通過(guò)管道連通外置換熱器61，內(nèi)置換熱器60和外置換熱器61以及兩者之間的管道內(nèi)設(shè)有冷卻液，冷卻液在內(nèi)置換熱器60與外置換熱器61之間流動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱量交換。

其中，分別在水池10內(nèi)外設(shè)置內(nèi)置換熱器60和外置換熱器61，并通過(guò)管道連通，能夠及時(shí)將水池10內(nèi)的熱量傳遞至水池10外部，保證水池10內(nèi)的水處于一個(gè)較低的溫度狀態(tài)，能夠增加非能動(dòng)余熱換熱器40的工作效率，提高非能動(dòng)余熱換熱器40與水池10內(nèi)水流的熱交換效率，進(jìn)而增加反應(yīng)堆容器20內(nèi)部熱量的擴(kuò)散效率與速度，由此，內(nèi)置換熱器60、外置換熱器61與非能動(dòng)余熱換熱器40協(xié)調(diào)工作，形成一系列穩(wěn)定的熱交換系統(tǒng)，降低池式供熱反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)的熱量積聚，降低事故危害，提高池式供熱反應(yīng)堆的使用安全性和控制性。

有利地，核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100還包括一回路穩(wěn)壓器33，一回路穩(wěn)壓器33設(shè)在水池10外，一回路穩(wěn)壓器33的一端連接在熱管80上，另一端連接卸壓箱34，卸壓箱34與一回路穩(wěn)壓器33之間設(shè)有卸壓閥35，卸壓閥35與一回路穩(wěn)壓器33之間通過(guò)管道連通池水，且在連接管道上設(shè)有安全閥36，且一回路穩(wěn)壓器33和第一換熱器30通過(guò)間隔37與反應(yīng)堆隔離設(shè)置。

一回路穩(wěn)壓器33與第一回路相連以調(diào)節(jié)第一回路內(nèi)的壓力，一回路穩(wěn)壓器33在反應(yīng)堆發(fā)生非破口事故且一回路穩(wěn)壓器33內(nèi)的壓力高于預(yù)定值時(shí)發(fā)出控制第一隔離閥50打開的信號(hào)。

具體地，第一回路內(nèi)連通反應(yīng)堆容器20和第一換熱器30之間的管道上連通一回路穩(wěn)壓器33，一回路穩(wěn)壓器33通過(guò)管道連通第一回路，能夠調(diào)節(jié)第一回路內(nèi)的壓力，例如，當(dāng)池式供熱反應(yīng)堆發(fā)生非破口事故且一回路穩(wěn)壓器33內(nèi)的壓力高于預(yù)定值時(shí)，一回路穩(wěn)壓器33發(fā)出信號(hào)，控制第一隔離閥50門的開啟與閉合。

核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100在反應(yīng)堆發(fā)生非破口事故時(shí)，事故初始階段，第一回路內(nèi)的冷卻液壓力和溫度上升，一回路穩(wěn)壓器33發(fā)出第一隔離閥50的打開信號(hào)，第一隔離閥50打開非能動(dòng)余熱換熱器40與第一回路之間的管道，實(shí)現(xiàn)非能動(dòng)余熱換熱器40與反應(yīng)堆容器20內(nèi)之間的熱量交換，將反應(yīng)堆容器20中的熱量傳遞到水中，通過(guò)內(nèi)置換熱器60和外置換熱器61進(jìn)一步將熱量傳遞到安全殼11外，一方面能夠減少池式供熱反應(yīng)堆向第一換熱器30中傳遞的熱量，另一方面降低反應(yīng)堆容器20內(nèi)的溫度與壓力，防止堆芯發(fā)生更大程度的破壞，防止第一回路在高溫高壓作用下發(fā)生破口，提高核能利用的安全性能，利用一回路穩(wěn)壓器33自動(dòng)控制第一隔離閥50的開閉，無(wú)需操作人員親自操作，減少了池式供熱反應(yīng)堆對(duì)操作人員的損傷。

可選地，核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100還包括蓄水池(未示出)，蓄水池與水池10連通，用于向水池10內(nèi)補(bǔ)水，也就是說(shuō)，核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100通過(guò)設(shè)置蓄水池以進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的安全保障，當(dāng)水池10內(nèi)的池水水位降低到一定高度時(shí)，打開蓄水池與水池10相連接管道上的閥門，為水池10進(jìn)行補(bǔ)水。

利用蓄水池為水池10補(bǔ)水，保證水池10內(nèi)的水不低于某一高度，例如，當(dāng)水池10內(nèi)的水量低于該高度時(shí)，蓄水池為水池10補(bǔ)水，當(dāng)水池10內(nèi)的水位到達(dá)一定的高度時(shí)，蓄水池停止為水池10補(bǔ)水，防止水池10內(nèi)水量過(guò)少影響池式供熱反應(yīng)堆的安全性，保證池式供熱反應(yīng)堆發(fā)生故障時(shí)，水池10內(nèi)的水足夠池式供熱反應(yīng)堆散熱。

優(yōu)選地，第一換熱器30與供熱網(wǎng)之間的回路內(nèi)的壓力大于第一回路內(nèi)的壓力，也就是說(shuō)，第一回路內(nèi)的壓力較小，即連通反應(yīng)堆容器20的容器進(jìn)21口和容器出口22之間的管道內(nèi)腔冷卻液的壓強(qiáng)較低，第一換熱器30與第二換熱器(未示出)之間連通管道形成第二回路，第二回路內(nèi)的冷卻液的壓強(qiáng)較高，第二換熱器與供熱網(wǎng)(未示出)之間形成第三回路。

其中，第一回路的壓力較低，在發(fā)生反應(yīng)堆主回路破損，特別是當(dāng)?shù)谝粨Q熱器30內(nèi)發(fā)生損壞時(shí)，第一換熱器30與供熱網(wǎng)之間冷卻液的壓強(qiáng)較高，不會(huì)造成第一回路內(nèi)的冷卻液泄露，從而防止反應(yīng)堆容器20內(nèi)冷卻液流失或蒸發(fā)造成堆芯裸露發(fā)生損壞，低溫微壓的特性使其具備降低設(shè)備安全級(jí)別的條件。

可選地，第一回路內(nèi)的壓力為1.5-20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的微壓。有利地，第一回路內(nèi)的壓力為5-12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的微壓。優(yōu)選地，第一回路內(nèi)的壓力為6-9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

供熱堆的運(yùn)行參數(shù)的確定是根據(jù)設(shè)計(jì)方案與用戶端(供熱網(wǎng))的技術(shù)要求平衡固化得到的。過(guò)低的運(yùn)行壓力(小于1.5個(gè)大氣壓)會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)堆出口問題過(guò)低(只能達(dá)到100℃左右)，該溫度很難適應(yīng)城市熱網(wǎng)的需求(大型熱網(wǎng)回水溫度要求110℃)。過(guò)高的壓力(例如超過(guò)20個(gè)大氣壓)雖然可以大幅提高反應(yīng)堆堆芯的出口溫度(比如壓水堆可以達(dá)到150個(gè)大氣壓左右，出口溫度可達(dá)到310℃以上)，但是高壓會(huì)帶來(lái)成本大幅增加、系統(tǒng)復(fù)雜以及反應(yīng)堆安全性大幅降低等問題。根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，微壓供熱堆的最優(yōu)壓力段為5-12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓之間，該運(yùn)行壓力范圍在保證反應(yīng)堆固有安全的前提下，可以實(shí)現(xiàn)大型熱網(wǎng)(供熱溫度120℃以上)以及部分工業(yè)供熱的需求。如微壓供熱堆設(shè)計(jì)方案采用6個(gè)大氣壓(6-9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓范圍內(nèi))，該系統(tǒng)出口溫度可達(dá)120℃，完全滿足大型熱網(wǎng)技術(shù)要求，同時(shí)很好的兼顧了經(jīng)濟(jì)性與安全性，是一個(gè)專門用于居民供熱的優(yōu)化方案。

其中需要說(shuō)明的是，微壓是第一回路內(nèi)冷卻液的壓力，也可以是容器出口22的壓力，由于堆芯至容器出口22之間會(huì)產(chǎn)生一定量壓力損耗，容器出口22的壓力略小于堆芯處的壓力。

第一回路內(nèi)的冷卻液壓力的具體參數(shù)可以根據(jù)第二回路內(nèi)冷卻液壓力、水池10內(nèi)池水壓力等實(shí)際設(shè)計(jì)需求做出適應(yīng)性調(diào)整，從而不僅可以在正常運(yùn)行工況下提高池式供熱反應(yīng)堆的供熱參數(shù)，而且在發(fā)生事故時(shí)，可以保證堆芯不至于由于冷卻水大量流失造成裸露，使得池式供熱反應(yīng)堆具有降低安全級(jí)別的條件，有利于減少設(shè)備造價(jià)。

核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100還包括安全補(bǔ)水管23和安全補(bǔ)水閥24，安全補(bǔ)水管23設(shè)在水池10內(nèi)，安全補(bǔ)水閥24設(shè)置在安全補(bǔ)水管23上，安全補(bǔ)水管23的一端與反應(yīng)堆容器20連通且另一端與水池10連通，安全補(bǔ)水閥24在反應(yīng)堆發(fā)生事故且反應(yīng)堆容器20內(nèi)的壓力低于水池10內(nèi)的壓力時(shí)打開以便水池10內(nèi)的水注入到反應(yīng)堆容器20內(nèi)。

參照附圖1，反應(yīng)堆容器20的底部設(shè)有安全補(bǔ)水管23，安全補(bǔ)水管23的一端與反應(yīng)堆容器20底壁連接，且與反應(yīng)堆容器20的內(nèi)腔連通，安全補(bǔ)水管23的另一端位于水中，能夠?qū)⑺谷敕磻?yīng)堆容器20的內(nèi)部，安全補(bǔ)水管23的兩端之間設(shè)有安全補(bǔ)水閥24，安全補(bǔ)水閥24控制安全補(bǔ)水管23的導(dǎo)通，從而控制反應(yīng)堆容器20內(nèi)水量的補(bǔ)充。

在反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)，安全補(bǔ)水閥24打開，若反應(yīng)堆容器20內(nèi)的壓強(qiáng)小于水池10內(nèi)安全補(bǔ)水管23自由端的壓強(qiáng)，水池10中的水流在靜水壓力的作用下進(jìn)入反應(yīng)堆容器20，能夠降低反應(yīng)堆容器20內(nèi)堆芯的溫度，降低事故造成的破壞影響。

下面結(jié)合具體實(shí)施例描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100的工作過(guò)程。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100，包括：水池10、反應(yīng)堆容器20、堆芯、第一換熱器30、非能動(dòng)余熱換熱器40和第一隔離閥50，反應(yīng)堆容器20設(shè)在水池10內(nèi)且位于水池10內(nèi)的液面以下，反應(yīng)堆容器20具有容器進(jìn)口21和容器出口22，堆芯位于反應(yīng)堆容器20內(nèi)，第一換熱器30位于反應(yīng)堆容器20外面，第一換熱器30與反應(yīng)堆容器20的容器進(jìn)口21和容器出口22相連以形成封閉的第一回路，第一換熱器30與供熱網(wǎng)相連，反應(yīng)堆容器20內(nèi)的水通過(guò)第一換熱器30與供熱網(wǎng)中的水進(jìn)行熱交換，非能動(dòng)余熱換熱器40設(shè)在水池10內(nèi)且位于水池10內(nèi)的液面以下，非能動(dòng)余熱換熱器40與第一回路相連，用于在反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)將第一回路內(nèi)的熱量導(dǎo)出到水池10內(nèi)，第一隔離閥50設(shè)在非能動(dòng)余熱換熱器40與第一回路之間的管道上，第一隔離閥50在反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)關(guān)閉且在反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)打開。

其中，當(dāng)池式供熱反應(yīng)堆發(fā)生非破口事故時(shí)，第一隔離閥50打開，導(dǎo)通非能動(dòng)余熱換熱器40與第一回路之間的管道，利用第一回路的連接作用，非能動(dòng)余熱換熱器40的兩端口分別連通反應(yīng)堆容器20的容器進(jìn)口21和容器出口22，通過(guò)連通管道內(nèi)冷卻液的流通實(shí)現(xiàn)非能動(dòng)余熱換熱器40和反應(yīng)堆容器20之間的熱量交換，并利用內(nèi)置換熱器60和外置換熱器61之間的相互配合將水池10中的熱量排出，防止反應(yīng)堆容器內(nèi)溫度和壓力持續(xù)上升造成更嚴(yán)重的事故發(fā)生。

若池式供熱反應(yīng)堆發(fā)生破口事故時(shí)，由于第一回路的溫度、壓力較低，即使反應(yīng)堆主回路產(chǎn)生破損，也不致由于冷卻劑大量流失及蒸發(fā)造成堆芯裸露，安全補(bǔ)水管23上的安全補(bǔ)水閥24開啟，水池中的水進(jìn)入反應(yīng)堆容器20，低溫微壓的特性使其具備降低設(shè)備安全級(jí)別的條件。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的核反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100，將反應(yīng)堆容器20設(shè)置在水池10中，利用管道連通第一換熱器30，將反應(yīng)堆容器20內(nèi)腔的堆芯反應(yīng)產(chǎn)生的熱量傳輸出去為其他設(shè)備供熱，并在水池10中設(shè)置與反應(yīng)堆容器20連通的非能動(dòng)余熱換熱器40，利用第一隔離閥50控制非能動(dòng)余熱換熱器40與第一回路之間管道的導(dǎo)通，不僅能夠保證池式供熱反應(yīng)堆正常的運(yùn)行供熱，還能提高池式供熱反應(yīng)堆的安全性能，在池式供熱反應(yīng)堆發(fā)生事故時(shí)利用非能動(dòng)余熱換熱器40將反應(yīng)堆容器20內(nèi)的熱量傳輸至水池10中，利用水池10中的水吸收池式供熱反應(yīng)堆散發(fā)的熱量，防止池式供熱反應(yīng)堆事故誘發(fā)更大的安全事故發(fā)生，而且池式供熱反應(yīng)堆安全系統(tǒng)100結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，將堆芯控制在水池10內(nèi)，還能夠防止核泄漏，降低事故的危害程度安全性能高。

總而言之，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的池式供熱反應(yīng)堆，主要由三個(gè)循環(huán)回路和安全系統(tǒng)組成，第一回路為冷卻劑回路，以冷卻劑為載體，將反應(yīng)堆堆芯裂變能有效導(dǎo)出；第二回路為放射性隔離回路，同時(shí)起到附加熱阱的作用；第三回路為供熱回路，與熱源用戶管網(wǎng)相連。三個(gè)循環(huán)回路將堆芯內(nèi)裂變產(chǎn)生的能量有效導(dǎo)出，供城市供熱系統(tǒng)使用。

第一回路主要由反應(yīng)堆本體和反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)組成。反應(yīng)堆本體結(jié)構(gòu)由反應(yīng)堆容器，堆芯，堆內(nèi)構(gòu)件及控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。堆芯位于反應(yīng)堆容器中，反應(yīng)堆容器浸沒在一個(gè)深水井內(nèi)，與直接將堆芯浸沒在水池中的池式反應(yīng)堆相比，反應(yīng)堆容器內(nèi)的壓力更高，使其供熱參數(shù)有所提高。而且，與殼式反應(yīng)堆相比，該系統(tǒng)中井內(nèi)的池水能為事故期間導(dǎo)出堆芯余熱提供巨大的中間熱阱，是反應(yīng)堆事故的一項(xiàng)重要緩解措施。堆芯上部和下部分別設(shè)有腔室?？刂瓢趄?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于堆芯上方。

反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)由若干個(gè)環(huán)路組成，每個(gè)環(huán)路由一級(jí)板式換熱器的一次側(cè)，主泵和相關(guān)的管道、閥門等組成。反應(yīng)堆進(jìn)口管道連接在堆芯壓力容器的下部，也就是說(shuō)，下腔室與若干個(gè)冷管相連接。與現(xiàn)有的壓水堆技術(shù)相比，該系統(tǒng)的反應(yīng)堆容器淹沒在水池中，壓力容器可不設(shè)下降段，設(shè)備有所簡(jiǎn)化，且降低了冷卻劑的阻力。反應(yīng)堆出口管道連接在堆芯壓力容器的上部，也就是說(shuō)，反應(yīng)堆上腔室與若干個(gè)熱管相連接。

池式供熱反應(yīng)堆設(shè)有第二回路，將冷卻劑回路與城市熱網(wǎng)相連。第二回路由若干個(gè)環(huán)路組成，每個(gè)環(huán)路由一級(jí)換熱器的二次側(cè)、二級(jí)換熱器的一次側(cè)、循環(huán)泵、穩(wěn)壓器以及相應(yīng)的管道、閥門組成。第二回路將反應(yīng)堆冷卻劑回路與城市供熱管路相隔離，保證了任何事故工況下，不會(huì)對(duì)城市的熱網(wǎng)帶來(lái)放射性。而且第二回路中工質(zhì)的壓力略高于第一回路，在事故工況下，第一回路的冷卻劑不會(huì)向第二回路發(fā)生泄漏，以免對(duì)第二回路的工質(zhì)造成放射性污染；第二回路同時(shí)起到附加熱阱作用，在某些事故工況下，可以部分導(dǎo)出堆芯余熱。

池式供熱反應(yīng)堆還設(shè)有三回路，與城市的供熱管網(wǎng)相連接。第三回路由一個(gè)或若干個(gè)環(huán)路組成，每個(gè)環(huán)路由二級(jí)換熱器的二次側(cè)、定壓泵、循環(huán)泵以及相應(yīng)的管道、閥門組成。

另外，反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)上還設(shè)有穩(wěn)壓器，通過(guò)電加熱器加熱和噴淋器的噴淋來(lái)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器內(nèi)部壓力。穩(wěn)壓器與卸壓箱相連接，連接管道上設(shè)有卸壓閥和安全閥。當(dāng)穩(wěn)壓器壓力高到整定值時(shí)，卸壓閥開啟，穩(wěn)壓器與卸壓箱相連通，使得穩(wěn)壓器內(nèi)的壓力降低；當(dāng)穩(wěn)壓器壓力高到更高的一整定值時(shí)，安全閥開啟，穩(wěn)壓器與池水相連通，使得穩(wěn)壓器內(nèi)的壓力降低。

該池式供熱反應(yīng)堆的安全系統(tǒng)主要包括水池排熱循環(huán)系統(tǒng)和非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，水池排熱循環(huán)系統(tǒng)由屏蔽廠房外空冷器、水池內(nèi)熱交換器和相關(guān)管道、閥門組成，屏蔽廠房外空冷器位于屏蔽廠房外，連接管道貫穿安全殼并保持安全殼密封性，以空氣為最終熱阱，實(shí)現(xiàn)池水與空氣的換熱，無(wú)時(shí)限地對(duì)池水進(jìn)行冷卻。當(dāng)池水溫度上升達(dá)到高溫整定值后，水池排熱循環(huán)系統(tǒng)將啟動(dòng)，循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)流體加熱后在浮升力驅(qū)動(dòng)下，形成流動(dòng)，熱流體上升至外部空冷器內(nèi)，在空氣冷卻下，密度上升，在密度差作用下流回水池內(nèi)的熱交換管，如此周而復(fù)始形成循環(huán)，將衰變熱源源不斷的導(dǎo)出到環(huán)境中。

非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)由非能動(dòng)余熱換熱器、水池、逆止閥、第一隔離閥和連接管道組成。逆止閥與冷卻劑回路的冷管相連接，發(fā)生破口事故時(shí)，當(dāng)反應(yīng)堆水位至低于水池水面一定高度時(shí)自動(dòng)打開，池水進(jìn)入反應(yīng)堆淹沒堆芯，當(dāng)發(fā)生非破口事故時(shí)，第二隔離閥關(guān)閉，隔離了第一換執(zhí)器，同時(shí)第一隔離閥打開，連通了非能動(dòng)余熱換熱器和反應(yīng)堆堆芯，堆芯上方的水或蒸汽將進(jìn)入非能動(dòng)余熱換熱器與池水進(jìn)行換熱冷卻。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的池式供熱反應(yīng)堆的微加壓井式反應(yīng)堆中冷卻劑的溫度、壓力較低，在發(fā)生反應(yīng)堆主回路破損時(shí)，不致由于冷卻劑大量流失及蒸發(fā)造成堆芯裸露。低溫微壓的特性使其具備降低設(shè)備安全級(jí)別的條件，有利于減少設(shè)備造價(jià)。

反應(yīng)堆容器不設(shè)下降段，設(shè)備有所簡(jiǎn)化，且降低了冷卻劑的阻力。采用板式換熱器，結(jié)構(gòu)緊湊，且維修費(fèi)用較低。與傳統(tǒng)的壓水堆核電廠相比，堆芯采用無(wú)硼方案，簡(jiǎn)化了現(xiàn)有電廠中應(yīng)用的化容系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了操作工藝流程。采用水池排熱循環(huán)系統(tǒng)，在密度差作用下形成循環(huán)，將衰變熱源源不斷的導(dǎo)出到環(huán)境中，安全保障沒有時(shí)間限制。反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的低壓低溫運(yùn)行特性、安全系統(tǒng)的非能動(dòng)特征、深水水池的巨大釋熱容量以及空氣冷卻循環(huán)將大氣作為最終熱阱排除水池內(nèi)衰變熱，以上綜合特性，使得該設(shè)計(jì)方案能夠確保反應(yīng)堆固有安全、實(shí)際消除反應(yīng)堆堆芯失效風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的池式供熱反應(yīng)堆的其他構(gòu)成以及操作對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言都是已知的，這里不再詳細(xì)描述。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。