本發(fā)明涉及一種用于從核反應堆排出殘熱的系統(tǒng)，即被動系統(tǒng)。

背景技術：

公知的是，在核反應堆中，需要在反應堆停止之后排出殘熱。為了安全的原因，用于排出殘熱的系統(tǒng)必須特別可靠并且優(yōu)選是多元化的。

過去，主要使用主動系統(tǒng)，即，需要電能來運行的系統(tǒng)，然而如今逐漸使用被動系統(tǒng)，即，不需要電能來運行的系統(tǒng)，但是這樣的被動系統(tǒng)還需要操作員或者控制邏輯和電力供應裝置的干預，以變成可運行的。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是提供一種用于從核反應堆排出殘熱的系統(tǒng)，其不需要能量供應來運行，并且其在反應堆的溫度超過預設的參考值時，獨立于操作員或者進程邏輯而運行。

因此，本發(fā)明涉及一種如所附權利要求1中的必要條款中以及在從屬權利要求中的附加技術特征中限定的用于從核反應堆排出殘熱的系統(tǒng)。

因此，根據(jù)本發(fā)明的排出殘熱的系統(tǒng)是完全被動的系統(tǒng)，其不需要用于其運行的能量供應，且不需要操作員或控制邏輯來驅動。

附圖說明

參照附圖在以下非限制實施例中描述本發(fā)明，在附圖中：

圖1是設有根據(jù)本發(fā)明的用于排出殘熱的系統(tǒng)的核反應堆的示意圖；

圖2是圖1的殘熱排出系統(tǒng)的細節(jié)的比例放大的示意圖，其中為了清楚起見而去除了一部分；

圖3是沿投影面III-III截取的、圖2的細節(jié)的剖視圖；

圖4和圖5分別是圖1的殘熱排出系統(tǒng)的兩個變型方案的部分示意圖，其中為了清楚起見而去除了一部分。

具體實施方式

圖1以非常示意的形式示出了一種本身基本上是已知類型的核反應堆1。

反應堆1包括由頂蓋3覆蓋的容器2；容器2內設置有由初級流體5(例如由鈉、鉛、鉛-鉍共晶體或熔鹽構成)冷卻的芯4，該初級流體填充容器2到自由表面6；容器2還容置主熱交換器(公知且未示出)，該主熱交換器經由次級冷卻流體在其中循環(huán)的回路將芯4中產生的能量轉移到外部，并且容器2還容置其他部件，由于這些部件與本發(fā)明無關，所以未示出。

反應堆1設有殘熱排出系統(tǒng)10，其包括：至少一個第一熱交換器11，容置在容器2中；以及第二熱交換器12，定位在容器2的外部且處于比熱交換器11高的位置(即，離地面較高)，且通過排出回路13連接到熱交換器11。

優(yōu)選地，若干熱交換器11被成角度間隔開地容置在容器2中，雖然以下為了簡化起見，僅涉及單個熱交換器11。

熱交換器11與初級流體5相互作用，該熱交換器尤其浸入到初級流體5中，從而將熱量從初級流體5轉移到在排出回路13以及熱交換器11、12中循環(huán)的次級流體15。熱交換器11可以是已知類型的熱交換器，例如卡口管交換器(bayonet tube exchanger)或者螺旋線圈交換器。

熱交換器11經由次級流體15在其中循環(huán)的排出回路13連接到熱交換器12，熱交換器12被定位在容器2的外部，且位于相對熱交換器11較高的位置(即，離地面較高)處。

在熱交換器12中，次級流體15被輔助流體16(由圖1中的箭頭16示意性地表示)冷卻，該輔助流體16在冷卻導管17中循環(huán)并且穿越或撞擊熱交換器12。而且，熱交換器12可以是已知類型的；優(yōu)選地，熱交換器12具有上部熱歧管18、下部冷歧管19以及布置在歧管18、19之間的多個管道20(優(yōu)選地為鰭片管道)。

排出回路13包括：熱分支21，其將熱交換器11的出口與熱交換器12的熱歧管18的入口連接；以及冷分支22，其將熱交換器12的冷歧管19的出口連接到熱交換器11的入口。

熱分支21尤其包括直(直線型)管道部23，其從歧管18伸出，并且沿著直線軸線A在軸向相對兩端24、25之間延伸，也就是在一個近端24(借助于連接裝置26固定到歧管18)與遠端25之間延伸。

歧管18被固定到保持和支撐結構27，以便構成系統(tǒng)10的固定點。特別地，歧管18借助管道部23被固定到連接裝置26附近的結構27。管道部23被軸向滑動地容置在橫向引導裝置28中；管道部23被機械地限制，以借助引導裝置28沿著其軸線A行進。管道部23被設計成尤其受到在管道部23中循環(huán)的次級流體15中的溫度增加的影響而沿著軸線A、在橫向引導裝置28內可熱膨脹；由于近端24被固定到歧管18，如果發(fā)生熱膨脹，管道部23沿著軸線A縱向膨脹，遠端25沿著軸線A相對于近端24移動。有利地，排出回路13是密封且無閥的。

在圖1的非限制性示例中，冷卻熱交換器12的輔助流體16是在冷卻導管17中自然循環(huán)的空氣。特別地，熱交換器12沿著冷卻導管17被插入，該冷卻導管17例如被限定在還容置和支撐熱交換器12的結構27內；冷卻導管17有利地連接到適于將熱量釋放到外部空氣的煙囪29。冷卻導管17設有一個或多個擋板(shutter)30，這些擋板攔截流經冷卻導管17的氣流；擋板30特別地布置在熱交換器12與煙囪29之間。

再參照圖2和圖3，擋板30繞各自的旋轉軸線R旋轉以逐漸打開冷卻導管17(從擋板30封閉冷卻導管17的關閉位置開始)。

例如，擋板30被安裝在各自的旋轉軸31上，旋轉軸31鉸接到結構27并且限定各自的旋轉軸線R。有利地，每個軸31相對于各自的擋板30的重心偏置，擋板30一般相對于豎直平面傾斜地安裝。管道部23的遠端25連接到機械式的致動器裝置32。特別地，致動器裝置32包括連桿33，連桿33沿著各自的縱軸線延伸并且在各自相對的縱向端機械地連接到管道部23的遠端25和各自的擋板30。特別地，連桿33借助鉤34連接到管道部23，鉤34定位在遠端25處并且一體地連接到管道部23。

每個擋板30相對于結構27而與各自的軸31一體地樞轉。第一桿35一體地連接到軸31(并且還連接到擋板30)。第二桿36鉸接在桿35上，并且與桿35指示性地形成直角。小齒輪37連接到桿35以與軸31和桿35、36一起形成連接桿-曲軸組件。桿36沿連桿33的縱軸線定向。

系統(tǒng)10以如下方式運行。

在反應堆1正常運行期間，擋板30是關閉的并且封閉冷卻導管17，從而防止冷卻導管17中的空氣通過熱交換器12循環(huán)。由于不可避免的通過擋板30的空氣泄露以及通過結構27的熱損失，熱交換器12稍微地冷卻次級流體15，由于密度的變化這將導致經由冷分支22供應熱交換器11的排出回路13中的自然循環(huán)。定位在容器2中的熱交換器11將次級流體15加熱到接近初級流體5的溫度；然而，次級流體15到達熱交換器12的熱歧管18，從而通過排出回路13的熱分支21、特別是流經管道部23而循環(huán)。

如果初級流體5的溫度增加到超過預設標定閾值，而且次級流體15在熱交換器11中加熱；次級流體15因此加熱管道部23，由于歧管18是系統(tǒng)10的固定點，通過熱膨脹導致鉤34沿軸線A移動δ，其中連桿33一體地連接到管道部23。因此，管道部23限定可熱膨脹的控制部40，尤其是通過熱膨脹可縱向延伸；管道部23、即控制部40的縱向膨脹(當初級流體5的溫度超過預設閾值時發(fā)生)使致動器裝置32運行以移動擋板30，擋板30限定各自的可動構件41以選擇性地打開/關閉冷卻導管17。特別是，每個連桿33的移動δ操作小齒輪37，進而引起桿35、軸31以及擋板30的旋轉，擋板30開始打開。初級流體5的溫度增加得越多，擋板30的開口打開得越大，并且由輔助流體16(在該情況下為空氣)導致的熱量的排出越多。

初級流體5的后續(xù)冷卻在受到重力作用的擋板30的相應關閉之后，該重力作用是因擋板30的軸31(以及因此旋轉軸線R)相對于擋板30的各自的重心的定位不相稱而導致的。

因此，系統(tǒng)10允許初級流體5進行溫度調節(jié)，而不需要操作員或控制邏輯的干預。

根據(jù)本發(fā)明的范圍中的一個優(yōu)選的技術方案，其尤其適于在鉛-鉍或純鉛冷卻的反應堆的應用場合，一定量的水初始被引入到排出回路13，以便達到在熱交換器11內沸騰的預設計的壓力；排出回路13隨后被密封。隨著擋板30關閉，排出回路13基本上充滿加壓的過熱蒸氣，這些過熱蒸氣進入熱交換器12；在熱交換器12中，處于過熱蒸氣形式的次級流體15隨著小冷凝流的形成而被冷卻到飽和溫度，該小冷凝流通過排出回路13的冷分支22返回到熱交換器11。由于熱交換器11的出口處的蒸氣的過熱溫度有所增加并且擋板30逐漸打開，熱交換器12中的冷凝物的形成有所增加，結果熱交換器11的功率有所增加。形成的冷凝物有所增加的結果是次級流體15的壓力有所減小，以及在冷分支22中循環(huán)的冷凝物與在熱分支21中循環(huán)的過熱蒸氣之間的密度差有所增大，并且具有提高自然循環(huán)性能的效果。由于排出回路13僅填充有蒸氣，相應的質量是非常有限的，因此，甚至在熱交換器11的管子發(fā)生破裂的情況下，反應堆1內釋放的水蒸氣的質量也是有限的，并且不會產生重大的安全事故。密封排出回路13以及去除了所有類型的閥的可能性還增加了系統(tǒng)10的可靠性。

在圖4的變型方案中，其中與已經描述的內容相似或相同的細節(jié)由相同的附圖標記指示，在冷卻導管17中循環(huán)并且冷卻熱交換器12的輔助流體16是液體，例如水。冷卻導管17將保持輔助流體16的罐42連接到熱交換器12。閥43沿冷卻導管17被定位。

致動器裝置32包括可動構件41，該可動構件由閥43的擋板44構成并且連接到桿33，該桿借助定位在末端25處的鉤34連接到管道部23。

在這種情況下，鉤34的縱向移動(由管道部23、即控制部40的熱膨脹引起，此外還由初級流體5、因此由次級流體15的溫度增加引起)拖拽擋板44并且打開閥43；因此，輔助流體16在重力的作用下從罐42排放到熱交換器12中。

與圖4的實施例相比，圖5的變型方案的不同之處在于，容納及支撐結構27被成形為同時允許空氣循環(huán)且容納水，因此允許使用空氣和水兩者作為輔助流體16。在反應堆正常運行的條件下，熱交換器12由循環(huán)通過結構27的空氣冷卻。當初級流體5的溫度增加時，致動器裝置32打開閥43；輔助流體16(水)因此在重力的作用下從罐42排放到熱交換器12中，從而借助混合的空氣-水操作增加了其性能。當容納在罐42中的輔助流體16的儲備耗盡時，熱交換器12可以再次僅借助空氣進行冷卻。

最后，可理解的是，在不超出所附權利要求書的范圍的情況下，可以對在此描述和示出的從核反應堆排出殘熱的系統(tǒng)做出另外的改型和變型。