回路系统内，余热排出系统主要由位于热钠池内的独立的热交换器、位于冷热钠池之间的贯穿热交换器，中间回路管道和位于堆本体外的钠-空气热交换器组成。如图1所示，独立热交换器I和贯穿热交换器4分别通过管道连接设置在反应堆外的钠-空气热交换器5，所述的钠-空气热交换器5的位置高于所述独立热交换器I和贯穿热交换器4，钠-空气热交换器5的钠进口的前端设有钠缓冲罐6，钠-空气热交换器5的外部设有拔风烟囱7。
[0020]在正常运行工况下，热钠池内的独立热交换器、贯穿热交换器的入口设计为常闭式的，热钠池内钠有少量的钠进入进口，这样，由于堆内外的巨大的温差的作用，中间回路内仍有一些流量，但很微弱，保证了钠池内的主要热量用于反应堆的电力生产，体现了正常运行的经济性。
[0021]而在事故工况下，该装置将要实现堆芯热量向热钠池的传递，热钠池通过独立热交换器向反应堆堆外的空气热交换器的进行热传递，及最终热量向最终热阱一大气的传递过程。独立热交换器和贯穿热交换器内分别进行钠-钠换热，换热管内被加热的钠经过管道进入钠-空气热交换器，在钠-空气热交换器(即空冷器)内进行钠-空气换热。非对称布置的余热排出系统装置的设置，将在事故工况下自动进行，通过堆芯燃料组件的盒内流动和有效的盒间流动，排出堆芯余热，有效缓解事故进程，保证反应堆的安全。
[0022]事故余热排出系统由四套独立的冷却环路构成，每一套由安装在热钠池内的独立热交换器或贯穿热交换器、安全壳外部的钠-空气热交换器、连接管道以及相应的辅助系统组成。每一套系统包括一次钠回路、二次钠回路(中间回路)和空气回路，它们都是依靠自然循环流动，把堆芯余热排到最终热阱一大气环境。如图1所示。
[0023]独立热交换器安装在热钠池的外围区。事故余热排出系统的一回路钠的流动路径，从独立热交换器出口的一次钠首先要穿过生物屏蔽支撑筒上的开孔，其后，部分钠下沉到下部生物屏蔽的环腔，这部分钠继续向下流动直到环腔底部。然后，依次横向穿过环腔内屏蔽圆筒、小栅板间隙，最后从燃料组件盒间隙流过，从堆芯顶部(燃料组件头部)进入热钠池。进入贯穿热交换器的钠，经冷却后到达冷池，并通过大小栅板联箱进入堆芯燃料组件的盒内。经盒内冷却后，最终经燃料组件头部出口进入到热钠池。这样事故余热排出系统的一次钠构成了开式的、具有两个并联支路的循环路线。
[0024]事故余热排出系统二回路是一条封闭回路，它由独立热交换器或贯穿热交换器、钠-空气热交换器和连接它们的回路管道(分为热管段和冷管段)组成。从独立热交换器出口的二次钠(热钠)经热管段到空冷器膨胀箱，然后分流到各传热管，传热管出来到空冷器下集流管，再由集流管汇合进入冷管段回到独立热交换器构成一个封闭式回路。在事故余热排出系统的一、二次钠回路的流道中没有泵或调节阀门等能动部件。三回路是开式回路，空气由钠-空气热交换器进口风门进入，经过传热管间隙、出口风门，最后由拔风烟囱排到大气。
[0025]在本实用新型中，所谓的非对称布置，主要指在池式快堆的4个环路内布置的浸入式换热器，其中两个布置在热池内，另外两个布置在冷热池之间。如附图2所示。
[0026]该系统的核心要点是安装在堆本体内的独立热交换器和布置的在冷热钠池间的贯穿热交换器，其中两个是布置在专门布置在热钠池内的，另外两个是布置在冷热钠池间的。
[0027]在发生事故时，独立热交换器和布置的在冷热钠池间的贯穿热交换器的入口挡板打开，热钠进入热交换器。其中流经独立热交换器的钠在热钠池内下沉到燃料组件的间隙内，形成盒间流动；流经冷热钠池间的贯穿热交换器内钠在燃料组件的盒内形成通路，形成盒内流动。盒间流动和盒内流动共同形成对燃料组件的冷却。这样，这两种燃料组件的冷却方式在本实用新型中都能够实现，能够最大限度地保证反应堆的安全。
[0028]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种用于大型池式钠冷快堆非对称布置的事故余热排出系统，包括布置在热钠池(2)内的独立热交换器(I)、布置在冷热钠池之间的贯穿热交换器(4)，所述的独立热交换器(I)和贯穿热交换器(4)分别通过管道连接设置在反应堆外的钠-空气热交换器(5)，所述的钠-空气热交换器(5)的位置高于所述独立热交换器(I)和贯穿热交换器(4);在发生事故时，所述的独立热交换器(I)和贯穿热交换器(4)的入口挡板打开，热钠进入独立热交换器(I)和贯穿热交换器(4)，流经独立热交换器的钠在热钠池内下沉到燃料组件的间隙内，形成盒间流动；流经贯穿热交换器的钠在燃料组件的盒内形成通路，形成盒内流动。
2.如权利要求1所述的用于大型池式钠冷快堆非对称布置的事故余热排出系统，其特征在于:所述的钠-空气热交换器(5)的钠进口的前端设有钠缓冲罐(6)。
3.如权利要求1所述的用于大型池式钠冷快堆非对称布置的事故余热排出系统，其特征在于:所述的独立热交换器(I)和贯穿热交换器(4)分别各有两个。
4.如权利要求1所述的用于大型池式钠冷快堆非对称布置的事故余热排出系统，其特征在于:所述的独立热交换器(I)和贯穿热交换器(4)均位于池式快堆的堆本体的钠池内。
5.如权利要求1所述的用于大型池式钠冷快堆非对称布置的事故余热排出系统，其特征在于:所述的钠-空气热交换器(5)的外部设有拔风烟囱(7)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于大型池式钠冷快堆非对称布置的事故余热排出系统，包括布置在热钠池内的独立热交换器、布置在冷热钠池之间的贯穿热交换器，所述的独立热交换器和贯穿热交换器分别通过管道连接设置在反应堆外的钠-空气热交换器，所述的钠-空气热交换器的位置高于所述独立热交换器和贯穿热交换器；在发生事故时，所述的独立热交换器和贯穿热交换器的入口挡板打开，热钠进入独立热交换器和贯穿热交换器，流经独立热交换器的钠在热钠池内下沉到燃料组件的间隙内，形成盒间流动；流经贯穿热交换器的钠在燃料组件的盒内形成通路，形成盒内流动。本实用新型采用非能动工作原理来实现堆芯余热的排出，有效缓解事故进程，保证反应堆的安全。
【IPC分类】G21C15-18
【公开号】CN204303361
【申请号】CN201420791968
【发明人】许义军, 张东辉, 叶原武, 朱桓君, 陈祖国, 武琦
【申请人】中国原子能科学研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月12日