[其他]深水池式供熱堆

在審

• 申請號: 101985000000044
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100044B
• 公開（公告）日: 1985-09-10
• 發明（設計）人: 呂應中;田嘉夫;肖宏才
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 羅文群;姚桂芬

深水池式供熱堆屬于低溫核能供熱技術。本發明提供一種深水池式供熱堆，既保持池式堆結構簡單、具有高度內在安全性能、經濟規模較小的優點，又能將供熱參數提高，使熱網入口水溫度與中小型熱網要求相匹配。本發明采用加深水池的方法，使位于水池底部的反應堆堆芯處于足夠高的水靜壓下，并將換熱器倒置，從而提高一次水的出口溫度。本發明提供的池式供熱堆結構簡單，安全性好，造價低、運行檢修便利，還可綜合利用，提高經濟效益。

本發明是關于低溫供熱堆的發明。屬于低溫核能供熱技術。

利用核能供熱是解決能源問題的一個重要手段。目前設計與建造的低溫供熱堆可分三種類型，第一種為殼式加壓型（例如西德、蘇聯設計建造的自然循環沸水堆，堆芯裝在耐壓殼內，其堆內結構與動力堆相近。見ОБ АТОМНОМ ТеПЛОСНаБбЖеНЦЦ АТОМНАЯэНеРгиЯ.аПРеЛЬ 1980 CTP.224 228。第二種為池式加壓型（例如瑞典設計的低壓壓水堆，堆芯裝在一個大水池內，水池由承壓予應力混凝土殼構成。見L.NILSSON，M.HANNUS“SECURE Nuclear District Heating Plant”Nucl·Tech·Vol38）。關于以上兩種堆型亦可參閱“核能安全參考資料”第5期（1982年12月）中的中文譯文。這兩種堆都是為城市采暖而設計的單純供熱堆。為與非核能源相競爭，其設計規模一般要達到200兆瓦至500兆瓦熱功率（500兆瓦可供采暖基本負荷的建筑面積約1000萬平方米），只適用于大、中城市的大型熱網。目前國內許多城市與工業區都迫切需要低溫熱源，但往往因其熱網規模不大，而上述核供熱堆總投資高，影響了核能供熱市場的擴展。

第三種為適應小型用戶的需要，加拿大喬克河實驗室（Chalk River Lab·）已發展一種池式小型供熱堆（見AECL-8257，The Canadian Slowpoke Heating Reactor，by J·S·Glen and J·w·Hilborn），其結構特點是將堆芯與換熱器布置在一個常壓水池內，堆芯在水池底部。池水經堆芯后被加熱，靠自然循環上浮，升至水面附近入換熱器，在這里把熱量傳給二次水，然后由換熱器的下方出口返回池殼。這種池式堆結構簡單，具有高度的內在安全性能。設計為2兆瓦的供熱堆，其成本在該國邊遠地區可與石油供熱相競爭。但由于池水不受壓力，其供水溫度低于70℃，不適應中小型熱網的溫度要求，因而難于擴大規模，推廣應用。

本發明的目的是在保持池式堆特點的基礎上，提高供熱參數，并且使輻照、供熱綜合利用，降低供熱成本。

本發明的主要內容是：

1 加深水池，使堆芯上沿處的水深在10米～40米之間，依靠深池的水靜壓來提高堆芯出口水溫，同時避免出現沸騰。

2 為保證堆芯出口水浮升后不出現沸騰，本發明將換熱器倒置，使被堆芯加熱的水在深水處進入換熱器，經冷卻后由換熱器上部流入水池（這一點與上述加拿大等自然循環反應堆的設計相反）。

3 本發明的池水采用自然循環（其浮升力由于加深水池而增強，且不因換熱器出入口倒置而受損失）。還可在自然循環的基礎上增設循環泵（這種循環泵較一般回路循環泵耗功低），以降低換熱器及某些池內設備的造價。

4 由于本發明保持了開口水池式的特點，故可在反應堆堆芯內外直接安裝輻照照孔道，和將中子活化后的介質在輻照回路中循環至堆外，建立輻照裝置。

5 擴大反應堆熱能的利用范圍，該堆輸出的熱水不僅可供應冬季采暖及一般生活用熱水，而且還可用于低溫發電及夏季空調制冷等。

水池深度原則上不受限制，根據反應堆總體設計結果，池深與熱網供水溫度的關系可舉例如下：