[其他]一體化自然循環低溫供熱核反應堆

在審

• 申請號: 101985000000179
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100179B
• 公開（公告）日: 1987-12-02
• 發明（設計）人: 王大中;馬昌文;吳元強;董鐸;吳洪林;李仲三;王永慶
• 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: 姚桂芬;張志東

本發明是一種一體化自然循環低溫供熱核反應堆。屬于核能在供熱領域里的應用。該低溫堆增設了充氫自保壓系統，提高了壓力的穩定性；控制棒采用“對孔式”水力傳動機構；注硼系統管路裝有射流管；壓力殼安全閥的排放管連至容積補償水箱，二回路采用含氧中性純水。在反應堆壓力殼裝有銦一鎵輻照回路。單晶硅輻照裝置。本發明還可以調節供熱參數。供給熱蒸汽。因此本裝置是一個更為經濟和安全的低溫供熱堆，它對發展核能的綜合利用也具有實際意義。

本發明屬于核能（由核反應堆提供）在供熱方面的利用。

聯邦德國電站聯盟（KWU）在和我國交換核能資料時介紹了他們設計的一體化、自然循環低溫供熱堆的設計。它在堆內采用蒸汽自保壓方式、這就需要在堆內產生足夠的含汽量，使堆在運行時的不穩定性有所增加。為了增加堆的安全性，在壓力殼上裝有安全閥，使安全性增加;但由于裝置一套安全閥排放系統，又使建造費用增加。對于控制棒傳動機構，西德采用“階梯套管式”水力傳動機構，簡化了結構，但步距大，調節性能差，調節用水量大。該堆的注硼系統，在堆內的管路部分直接引向殼內底部，當殼外發生斷管時則易于引起堆芯失水事故。上述供熱堆是專為冬季供暖而設計的，沒有考慮多種用途，因此經濟效益較差。

本發明的目的在于提供一種更為經濟和安全的低溫供熱堆，可以在堆裝置上綜合利用核能。

本發明的要點是，堆內采用充氫自保壓方法。一方面用堆內生產的蒸汽來維持壓力殼內的壓力，另一方面充入氫氣到堆腔頂部，這樣可以要求蒸汽產量小，提高反應堆的穩定性。并且由于充氫使堆內水含氫量達到飽和，從而可以抑制水的裂解，因此不需要再設置氫氧復合系統，就可以使水中的含氧量達到很低值。

控制棒傳動機構采用“對孔式水力傳動機構”。和“階梯套管式”水力傳動機構相比具有如下的優點：步距小，調節性能好;所需循環水量少;安全性好，沒有可能發生控制棒的意外彈棒事故。

壓力殼安全閥的卸壓管接入容積補償水箱內，省去安全閥排放系統，在具有同樣安全的條件下。改善了經濟性。

改善二回路的水質，使二回路內充滿含氧中性純水，減少了碳鋼管路和設備的腐蝕性。當有二回路水漏進一回路的事故發生時，也不會惡化一回路的水質。

在本反應堆裝置上可以開展綜合利用。為此本堆裝有銦-鎵輻照回路，依靠堆內的輻照生產作為放射源的材料。在堆內裝有單晶硅輻照裝置，可以進行輻照操作。反應堆供熱系統的熱工參數可調，三回路出口處可以得到15.0大氣壓（其中供應工業用蒸汽時最高可達13.5大氣壓），190℃的工業用蒸汽或熱水，也可以用輸出的熱能制冷。

本發明的一個實例如圖1和圖2所示。

圖1是5MW低溫供熱堆裝置的回路系統圖。在圖中可見，本裝置共有三個主要回路系統。主回路系統也稱一回路系統是在壓力殼1之內，這種布置稱為一體化布置方法。作為載熱劑的水在堆芯2和主換熱器3之間依靠自然循環而流通，不用泵。

二回路系統也稱中間回路系統，它由主換熱器、循環泵4、穩壓器5和中間換熱器6組成。為了防止在事故情況下，主回路系統的水不向中間回路系統泄漏，中間回路系統的壓力略高于主回路系統的壓力。同時在中間回路中利用含氧中性純水，（PH接近于7，符合電廠鍋爐水標準），以減少對碳鋼管路和設備的腐蝕性。

三回路系統即供熱回路系統。由中間換熱器出來的熱水進入熱網8，再由泵7送回中間換熱器。

上述三個回路中水的熱工參數是：

壓力 入口溫度 出口溫度

一回路 15大氣壓 178℃ 198℃

二回路 17大氣壓 110℃ 150℃

三回路 5大氣壓 60℃ 120℃

為了擴大低溫堆的應用范圍，三回路可以給出熱水或蒸汽，其出口壓力可達15大氣壓（其中供應工業用蒸汽時最高可達13.5大氣壓），溫度可達190℃，這些供熱的水也可以用來做為制冷之用。