一种基于热管的小型浮动堆余热导出系统及方法与流程

本发明涉及小小型浮动堆中核反应堆的余热导出，具体地指一种基于热管的小型浮动堆余热导出系统及方法。

背景技术：

1、小型浮动堆中核反应堆的余热排出通常采用能动余热排出系统(主要设备为泵、管壳式热交换器、管道和阀门)来实现，事故工况可采用非能动余热排出系统(主要设备为管壳式热交换器、管道和阀门)实现，这些系统中的设备尺寸、体积、重量较大，占用空间较多，难以适应小型浮动堆紧凑空间场景，且受外部海洋环境条件(如倾斜、摇摆、起伏、冲击、盐雾、霉菌等)和内部工作环境条件(如振动、颠簸、高温、高辐射、油雾等)长期影响，可能导致设备寿命缩短、可靠性降低，难以适应小型浮动堆的长期运行，所以上述事故工况所采用的非能动余热排出系统无法应用于小型浮动堆中核反应堆的余热排出。因此需要探寻新的反应堆余热导出方法和工艺系统。

技术实现思路

1、本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种基于热管的小型浮动堆余热导出系统及方法，该系统具有固有安全性高、结构简单、体积紧凑、便于拆装和可靠性高等优点。

2、实现本发明目的采用的技术方案是：一种基于热管的小型浮动堆余热导出系统，该系统包括位于安全壳内的余热导出换热容器、穿过安全壳的贯穿管道和热管管束；所述热管管束通过所述贯穿管道穿过安全壳，热管管束分为位于安全壳内的吸热段、位于安全壳外的换热段以及位于吸热段和换热段之间的绝热段，所述换热段位于所述吸热段的上方；所述吸热段设于所述余热导出换热容器内，所述余热导出换热容器的上端通过一回路余热导出管道与主管道热段连通，所述余热导出换热容器的底端通过冷却剂回流管道与主管道冷段连通。

3、进一步地，上述基于热管的小型浮动堆余热导出系统还包括立式空冷箱，所述换热段设于该立式空冷箱内。

4、在上述技术方案中，所述换热段的金属壁面加装增强换热的翅片。

5、在上述技术方案中，所述一回路余热导出管道和冷却剂回流管道均设有隔离阀。

6、本发明还提供一种基于热管的小型浮动堆余热导出方法，该方法包括：

7、一回路冷却剂吸收反应堆余热后，从主管道热段通过一回路余热导出管道进入余热导出换热容器内；

8、在余热导出换热容器内，热管管束吸热段内的工质吸收冷却剂的热量，吸收热量的工质在热管中流动至安全壳外的换热段；被吸热冷却后的冷却剂向下经过冷却剂回流管道流回主管道冷段；

9、吸收热量的工质在热管管束换热段中被冷凝，冷凝后的工质在热管内部毛细力作用下重新流回热管管束吸热段中。

10、进一步地，上述基于热管的小型浮动堆余热导出方法还包括：将热管管束换热段设于立式空冷箱内，通过立式空冷箱将将换热段的热量快速传递至空气。

11、在上述技术方案中，所述基于热管的小型浮动堆余热导出方法还包括：在所述换热段的金属壁面加装增强换热的翅片，利用翅片增大热管与空气的自然对流换热面积，从而提高空气侧换热能力。本发明具有以下优点：

12、本发明实现的热管传输热量系统和技术方案具有不依赖能动设施、固有安全性强、可靠性高、故障率低等优点，系统的运行不需要人员干预，也不需要长期的电力供应保障设施(如可靠电力、电源)，提高了小型浮动堆反应堆堆芯余热导出的固有能力，同时热管的热传输系统为闭式循环，可不受海洋环境条件的影响。

技术特征：

1.一种基于热管的小型浮动堆余热导出系统，其特征在于：包括位于安全壳内的余热导出换热容器、穿过安全壳的贯穿管道和热管管束；所述热管管束通过所述贯穿管道穿过安全壳，热管管束分为位于安全壳内的吸热段、位于安全壳外的换热段以及位于吸热段和换热段之间的绝热段，所述换热段位于所述吸热段的上方；所述吸热段设于所述余热导出换热容器内，所述余热导出换热容器的上端通过一回路余热导出管道与主管道热段连通，所述余热导出换热容器的底端通过冷却剂回流管道与主管道冷段连通。

2.根据权利要求1所述基于热管的小型浮动堆余热导出系统，其特征在于：还包括立式空冷箱，所述换热段设于该立式空冷箱内。

3.根据权利要求1或2所述基于热管的小型浮动堆余热导出系统，其特征在于：所述换热段的金属壁面加装增强换热的翅片。

4.根据权利要求3所述基于热管的小型浮动堆余热导出系统，其特征在于：所述一回路余热导出管道和冷却剂回流管道均设有隔离阀。

5.一种基于热管的小型浮动堆余热导出方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述基于热管的小型浮动堆余热导出方法，其特征在于：还包括将热管管束换热段设于立式空冷箱内，通过立式空冷箱将将换热段的热量快速传递至空气。

7.根据权利要求6所述基于热管的小型浮动堆余热导出方法，其特征在于：还包括在所述换热段的金属壁面加装增强换热的翅片。

技术总结本发明涉及一种基于热管的小型浮动堆余热导出系统及方法，该系统包括位于安全壳内的余热导出换热容器、穿过安全壳的贯穿管道和热管管束；所述热管管束通过所述贯穿管道穿过安全壳，热管管束分为位于安全壳内的吸热段、位于安全壳外的换热段以及位于吸热段和换热段之间的绝热段，换热段位于吸热段的上方；吸热段设于余热导出换热容器内，余热导出换热容器的上端通过一回路余热导出管道与主管道热段连通，余热导出换热容器的底端通过冷却剂回流管道与主管道冷段连通。本发明利用热管的热传输系统实现闭式循环，从而不受海洋环境条件的影响，且该系统结构具有固有安全性高、结构简单、体积紧凑、便于拆装和可靠性高等优点。技术研发人员：雷斌,刘建阁,周军城,刘佳,尧白莲受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一九研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18