一种地下核反应堆二次侧余热长期排出系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，包括：冷却池，所述冷却池具有容纳冷却液的容纳腔室，所述容纳腔室内安装有配置为浸没在冷却液中的冷却装置，所述冷却装置的一端与地下核反应堆的二次侧余热排出端连接；和换热装置，所述换热装置与所述冷却装置的另一端连接，所述换热装置包括：坑道通风排热单元，配置为埋设于地下，以与空气换热的方式排出热量；和埋地管排热单元，配置为埋设于地下，以与岩土换热的方式排出热量。本实用新型专利技术的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统将余热长期稳定转移至大气或岩土中，保证坑道通风排热单元排气温度和埋地管排热单元岩土表层温度符合红外伪装指标要求，以满足地下核工程隐蔽性的要求。下核工程隐蔽性的要求。下核工程隐蔽性的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种地下核反应堆二次侧余热长期排出系统


[0001]本技术属于小型地下核反应堆二次侧余热排出领域，特别的是涉及满足地下核电站红外隐蔽要求的一种地下核反应堆二次侧余热长期排出系统。

技术介绍

[0002]地下核工程在国防事业中具有重要战略地位，地下核反应堆工程不仅要确保安全性，而且要保证其隐蔽性。常规反应堆正常运行时，二次侧余热长期排出系统的最终热阱为地表水(源)或者海洋，这种余热排出方法将会造成局部环境温度的升高，而这将被红外仪器探测到，不能满足隐蔽性要求。因此对于地下核反应堆工程二次侧排热系统提出了更高的要求，需要探索一种具有躲避红外探测的新型地下核工程排热系统。根据GJB 4797A
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2015二级红外伪装指标要求，伪装表面与周围九倍背景的平均辐射温差绝对值(热源工作状态)：不大于4℃。
[0003]目前反应堆二次侧余热长期排出系统一般采用温排水技术，温排水技术的最终热阱是海洋，一方面，当加热后的流体进入受纳水体后，会引起附近海域温度升高6
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10℃，会严重影响其生态环境；另一方面，核电站附近海域有明显温度升高的现象，同样面临被红外设备探测的风险，不具备红外隐蔽性。
[0004]因此，如何设计出一种安全稳定的余热长期排出系统，以满足地下核反应堆工程隐蔽性要求，成为亟待解决的问题。
[0005]有鉴于此，特提出本技术。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是为了克服已有技术的缺陷，解决地下核反应堆工程余热排出系统安全性和隐蔽性问题，提出一种地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，通过将地下核反应堆二次侧产生的余热转移至远端空气或岩土中，可确保远端空气或岩土与周围空气或岩土表层温度符合红外伪装指标要求，避免红外仪器的探测，提升小型地下核反应堆的安全性和隐蔽性。
[0007]本技术系统是通过下述技术方案实现的：
[0008]一种地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，包括：
[0009]冷却池，所述冷却池具有容纳冷却液的容纳腔室，所述容纳腔室内安装有配置为浸没在冷却液中的冷却装置，所述冷却装置的一端与地下核反应堆的二次侧余热排出端连接；和
[0010]换热装置，所述换热装置与所述冷却装置的另一端连接，所述换热装置包括：
[0011]坑道通风排热单元，配置为埋设于地下，以与空气换热的方式排出热量；和
[0012]埋地管排热单元，配置为埋设于地下，以与岩土换热的方式排出热量。
[0013]根据本技术所述的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，优选地，所述坑道通风排热单元包括：横向坑道，具有换热腔室，配置为设置在地下；换热器，横向穿设于所
述换热腔室内，所述换热器的两端分别与所述冷却装置的另一端连接；进风竖井，沿竖直方向延伸地埋设于地下，所述进风竖井的一端与所述横向坑道连通，另一端外露于地面上，配置为向所述横向坑道内输送冷空气；以及排风竖井，沿竖直方向延伸地埋设于地下，所述排风竖井的一端与所述横向坑道连通，另一端外露于地面上，配置为将所述横向坑道内的热空气排出。
[0014]根据本技术所述的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，优选地，所述坑道通风排热单元还包括：风机，所述风机设置在所述进风竖井的出口处和/或所述排风竖井的进口处。
[0015]根据本技术所述的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，优选地，所述换热器包括：蛇形换热管，所述蛇形换热管的两端分别与所述冷却装置的排出端和回流端连接；以及多个环肋翅片，沿所述蛇形换热管的延伸方向间隔地设置在所述蛇形换热管的外壁上。
[0016]根据本技术所述的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，优选地，所述埋地管排热单元包括：进液管，与所述冷却装置的排出端连接；排液管，与所述冷却装置的回流端连接；以及多个换热立管，并联地连接与所述进液管和所述排液管之间。
[0017]根据本技术所述的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，优选地，所述坑道通风排热单元和所述埋地管排热单元设置多个，其中，多个所述坑道通风排热单元和所述埋地管排热单元并联地连接于所述冷却装置的另一端，每个所述坑道通风排热单元和所述埋地管排热单元设置有控制其开闭的阀门。
[0018]根据本技术所述的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，优选地，所述冷却装置包括配置为浸没在冷却液中沿竖直方向延伸的第一冷却器和第二冷却器；所述第一冷却器的第一入口和第一出口与地下核反应堆的二次侧余热排出端连接；以及所述第二冷却器的第二入口和第二出口连接于所述坑道通风排热单元和所述埋地管排热单元。
[0019]根据本技术所述的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，优选地，所述第一冷却器的安装位置低于所述第二冷却器的安装位置。
[0020]根据本技术所述的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，优选地，还包括：冷凝器，所述冷凝器设置于地下核反应堆的二次侧余热排出端与所述冷却池之间，配置为将地下核反应堆的二次侧余热排出端的蒸汽冷凝为液体。
[0021]根据本技术所述的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，优选地，所述冷却池中还设置多个有浸没在冷却液中的相变单元，所述相变单元配置为通过相变材料相变时潜热的吸收过程实现热能的存储以延缓所述冷却池中冷却液温度的升高速率。
[0022]采用上述技术方案后，本技术与现有技术相比具有以下有益效果。
[0023]1.坑道通风排热单元以大气作为最终热阱，通过排风竖井将反应堆余热排出至大气中，排风竖井出口温度符合红外伪装指标要求，以保证通风井的隐蔽性。
[0024]2.埋地管排热单元以地下岩土为最终热阱，将反应堆余热排出至岩土中，而岩土表层温度变化不足以被红外设备探测出来，以满足地下核工程红外隐蔽要求。
[0025]3.坑道通风排热单元和埋地管排热单元采用模块化设计理念，根据余热排出负荷要求设计出合适的坑道通风排热单元和埋地管排热单元数量。
[0026]4.多个坑道通风排热单元和多个埋地管排热单元之间采用并联方式布置，充分结
合坑道通风排热单元占地面积小以及埋地管排热单元耗电量小的优势。
[0027]5.坑道通风排热单元和埋地管排热单元进口处加装控制其开闭的阀门，一方面可通过阀门的开闭控制开启的坑道通风单元和埋地管排热单元的个数，以适应不同环境条件下的工况变化，另一方面当坑道通风排热单元和埋地管排热单元中的个别排热单元出现故障时，可通过阀门的开闭切换到其他正常运行的排热单元中，保证整个余热排出系统安全稳定运行。
[0028]6.将相变单元应用于蓄热水池中，在不增加水池容积的基础上，增加了水池热容量，可以延缓水池温度升高速率。
[0029]7.冷却池将冷凝器与末端排热单元隔离开来，降低了冷凝器中可能存在放射性物质扩散至岩土中的风险。
[0030]下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
[0031]附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，其特征在于，包括：冷却池，所述冷却池具有容纳冷却液的容纳腔室，所述容纳腔室内安装有配置为浸没在冷却液中的冷却装置，所述冷却装置的一端与地下核反应堆的二次侧余热排出端连接；和换热装置，所述换热装置与所述冷却装置的另一端连接，所述换热装置包括：坑道通风排热单元，配置为埋设于地下，以与空气换热的方式排出热量；和埋地管排热单元，配置为埋设于地下，以与岩土换热的方式排出热量。2.根据权利要求1所述的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，其特征在于，所述坑道通风排热单元包括：横向坑道，具有换热腔室，配置为设置在地下；换热器，横向穿设于所述换热腔室内，所述换热器的两端分别与所述冷却装置的另一端连接；进风竖井，沿竖直方向延伸，所述进风竖井的一端与所述横向坑道连通，另一端外露于地面上，配置为向所述横向坑道内输送冷空气；以及排风竖井，沿竖直方向延伸，所述排风竖井的一端与所述横向坑道连通，另一端外露于地面上，配置为将所述横向坑道内的热空气排出。3.根据权利要求2所述的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，其特征在于，所述坑道通风排热单元还包括：风机，所述风机设置在所述进风竖井的出口处和/或所述排风竖井的进口处。4.根据权利要求2所述的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，其特征在于，所述换热器包括：蛇形换热管，所述蛇形换热管的两端分别与所述冷却装置的排出端和回流端连接；以及多个环肋翅片，沿所述蛇形换热管的延伸方向间隔地设置在所述蛇形换热管的外壁上。5.根据权利要求1至4中任一项所述的地下核反应堆二次侧余热长期排出系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗彦，卢涛，杨洪润，陈聪，李根，成翔，姜文殊，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：新型
国别省市：