一种池内液态重金属冷却反应堆非能动余热排出系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及池内液态重金属冷却反应堆事故工况下排出堆芯余热的技术领域，具 体涉及一种池内液态重金属冷却反应堆非能动余热排出系统。
【背景技术】
[0002] 液态重金属冷却反应堆事故工况下即使紧急停堆，仍有部分余热持续产生。为了 确保反应堆运行安全，池内液态重金属冷却反应堆设置了一系列余热排出装置用来排出堆 芯余热，如主换热器冷却系统、反应堆容器空气冷却系统等。诸如主换热器冷却系统必须在 电源驱动下才能开启从而冷却堆芯，然而在严重事故及其叠加时，如全厂断电的情况下，备 用电源都无法使用。这种需要电源供电的安全设施往往存在失效的可能，因此在随后反应 堆的设计中往往都采用类似反应堆容器空气冷却系统的非能动安全系统，即不依靠任何外 源，仅依靠非能动的机理保护反应堆的安全。
[0003] 现有的液态重金属冷却反应堆设计中大都采用反应堆容器空气冷却系统作为主 要的非能动余热排出系统，反应堆容器空气冷却系统位于安全容器外侧，完全依靠空气本 身温度差引起的密度差驱动热空气向上流动，冷却反应堆容器，冷却了的反应堆容器通过 冷却冷池冷却剂温度来达到冷却堆芯的目的。反应堆容器空气冷却系统虽然完全依靠空气 自然循环带走堆芯余热，不需要借助外部电源，但是池内液态重金属冷却反应堆内冷却剂 装载量巨大（约600t)，使用反应堆容器空气冷却系统依靠外界空气冷却反应堆主容器，从 而达到冷却堆内冷却剂的目的，该方式换热面积有限，耗费时间长，效率不高；此外采用反 应堆容器空气冷却系统需要在原有液态重金属冷却反应堆设计的基础上，在反应堆容器外 部添加设备，占用空间大。
[0004] 本发明提供给了另外一种排出堆芯余热的非能动余热排出系统，在液态重金属冷 却反应堆热池、堆芯和冷池隔板处增添空气冷却装置，设备简单易操作，在事故工况下可及 时带走堆芯余热，从而保护反应堆的安全。相比起以往方式，具备设备简单，占用空间小和 效率高等优点。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是一种事故工况下不借助任何外部电源系统排出堆芯 余热的非能动余热排出系统，同时避免反应堆容器受到损坏的情况下堆芯余热不能及时排 出的严重后果。
[0006] 为了解决上述问题，本发明的技术方案为：一种池内液态重金属冷却反应堆非能 动余热排出系统，所述系统能不依靠任何外部电源将堆芯余热高效排出，包括：烟囱、隔离 阀门、热池、反应堆容器、冷池、堆芯、热空气上升管道、圆柱形隔热层、热池外侧隔热板、冷 空气下降管道、冷池内侧隔热板和堆芯外侧隔热板；其中堆芯外侧隔热板布置在堆芯外围， 与堆芯外侧隔热板相连，并与冷池内侧隔热板留有适当间隙；构成半封闭的热隔板结构，热 池外侧隔热板和堆芯外侧隔热板与冷池内侧隔热板内部中间安装圆柱形隔热层，圆柱形隔 热层底部与冷池内侧隔热板底部间保持一定距离，且圆柱形隔热层与热池外侧隔热板、堆 芯外侧隔热板及冷池内侧隔热板的距离均相同；堆芯外侧隔热板采用热导率较好的材料， 而热池外侧隔热板和冷池内侧隔热板均采用绝热材料；热空气上升管道和冷空气下降管道 分别位于圆柱形隔热层的两侧，位于冷池内侧隔热板一侧的为冷空气下降管道，位于热池 外侧隔热板一侧的为热空气上升管道；热空气上升管道和冷空气下降管道均延伸到反应堆 容器的外部。热空气上升管道直接将加热后的空气流入烟囱，排入大气，而冷空气下降管道 与外界空气连通。
[0007] 其中，在热空气上升管道和冷空气下降管道中，分别装有隔离阀门，隔离阀门受反 应堆容器内主冷却剂系统温度控制，正常运行时，隔离阀门处于关闭状态，停堆后由于衰变 余热，反应堆容器内主冷却剂系统温度升高，隔离阀门自动开启。
[0008] 本发明的有益效果：本发明利用热隔板处的设计，结合空气冷却系统，不依靠任何 外部电源，完全依靠空气自然循环实现一种池内液态重金属冷却反应堆非能动余热排出系 统。本发明克服了已有方案的缺点：1)无需使用任何外部电源和紧急供电设备；2)无需在 反应堆容器外部额外添加设备，减少占用空间；3)本发明非能动余热排出装置位于液态重 金属池内，大大提高了换热效率；4) 一旦堆芯内冷却剂温度出现异常，受反应堆容器主冷 却剂温度控制的阀门自动开启，外界空气流入装置，能够及时有效地排出堆芯余热，减少事 故危害。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明一种池内液态重金属冷却反应堆非能动余热排出系统结构示意图；
[0010] 图中，1.烟囱、2.隔离阀门、3.冷池、4.反应堆容器、5.冷池、6.堆芯、7.热空气上 升管道、8.圆柱形隔热层、9.热池外侧隔热板、10.冷空气下降管道、11.冷池内侧隔热板、 12.堆芯外侧隔热板。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明。
[0012] -种液态重金属冷却反应堆非能动余热排出系统，该系统包括烟囱1、隔离阀门 2、冷池3、反应堆容器4、冷池5、堆芯6、热空气上升管道7、圆柱形隔热层8、热池外侧隔热 板9、冷空气下降管道10、冷池内侧隔热板11和堆芯外侧隔热板12。热池外侧隔热板9与 堆芯外侧隔热板12相连，并与冷池内侧隔热板11留有适当间隙；构成半封闭的热隔板结 构，热池外侧隔热板9和堆芯外侧隔热板12与冷池内侧隔热板11内部中间安装圆柱形隔 热层8,圆柱形隔热层8底部与冷池内侧隔热板11底部间保持一定距离，且圆柱形隔热层8 与热池外侧隔热板9、堆芯外侧隔热板12、冷池内侧隔热板11的距离均相同。热空气上升 管道7和冷空气下降管道10分别位于圆柱形隔热层8的两侧，位于冷池内侧隔热板11 一 侧的为冷空气下降管道10,位于热池外侧隔热板9 一侧的为热空气上升管道7。热空气上 升管道7和冷空气下降管道10均延伸到反应堆容器4的外部。热空气上升管道7直接将 加热后的空气流入烟囱1，排入大气，而冷空气下降管道10与外界空气连通。
[0013] 在与热空气上升管道7和冷空气下降管道10中，分别装有隔离阀门2。隔离阀门 2受反应堆容器4内主冷却剂系统温度控制。正常运行时，隔离阀门2处于关闭状态，停堆 后由于