一種用于液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的換熱器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于反應(yīng)堆冷卻裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]為保證反應(yīng)堆在正常工況下及與換熱器無關(guān)的事故工況下將堆芯熱量傳輸給二回路冷卻劑系統(tǒng)，需要在反應(yīng)堆主容器內(nèi)設(shè)置換熱器，該換熱器可以將液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆堆芯產(chǎn)生的核熱傳遞給二回路冷卻劑系統(tǒng)。在液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆中一回路冷卻劑系統(tǒng)與二回路冷卻劑系統(tǒng)之間存在較大壓差，換熱器發(fā)生破管事故后二回路高壓冷卻劑可能在主容器內(nèi)擴(kuò)散，危及反應(yīng)堆安全運(yùn)行。所以有必要設(shè)計(jì)安全可靠的換熱器減緩換熱器破口事故的發(fā)生。
[0003]目前，液態(tài)金屬冷卻反應(yīng)堆中的換熱器，主要有以下幾種類型:
[0004]第一種是歐洲ALFRED反應(yīng)堆換熱器采用的直插式換熱管束，每組換熱管由三根同軸套管構(gòu)成，位于最中心的換熱管是底部不封閉的直管，位于中間和最外層的換熱管為底部封閉的直管；第二層管與最外層管之間填充有氦氣和高導(dǎo)熱率介質(zhì)并布置有換熱器破管檢測(cè)裝置，該換熱器雖然可以及時(shí)監(jiān)測(cè)換熱器破口事故，但是大量氦氣和高導(dǎo)熱率介質(zhì)的填充必然降低了換熱器的傳熱性能；
[0005]第二種是歐洲ELSY反應(yīng)堆換熱器與主循環(huán)泵構(gòu)成換熱器單元，采用螺旋形換熱管，結(jié)構(gòu)緊湊、換熱面積大、可以承受較大熱應(yīng)力，但是破口事故概率大；
[0006]第三種是日本鈉冷快堆使用的雙壁直管式換熱器，換熱管的內(nèi)管與外管緊密貼合，可以減緩換熱器破口事故的發(fā)生，但是不能夠及時(shí)預(yù)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的換熱器。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的換熱器，該換熱器由換熱器殼體、中心下降管套管、中心下降管、壓力室、上管板、下管板、換熱管束、二次側(cè)出口管、液態(tài)金屬進(jìn)口窗、液態(tài)金屬出口窗、換熱管、混合腔、出口小室、換熱器支撐板組成；中心下降管套管包裹在中心下降管外側(cè)，上管板與下管板焊接在換熱器殼體內(nèi)部，換熱管束、中心下降管套管由上管板與下管板固定支撐在換熱器殼體上，換熱器支撐板用于固定換熱器殼體，液態(tài)金屬進(jìn)口窗、液態(tài)金屬出口窗設(shè)置在換熱器殼體上，一回路冷卻劑流經(jīng)液態(tài)金屬進(jìn)口窗后將熱量傳遞給換熱管內(nèi)的二回路冷卻劑，然后從液態(tài)金屬出口窗流出，二回路冷卻劑流經(jīng)中心下降管隨后在壓力室內(nèi)折返后進(jìn)入換熱管束中，吸收換熱管外側(cè)一回路冷卻劑熱量后流入混合腔，然后流經(jīng)出口小室后從二次側(cè)出口管流出。
[0010]其中，換熱管由內(nèi)管與外管緊密貼合而成，內(nèi)管是完整的圓筒形管道，外管是內(nèi)嵌螺紋形結(jié)構(gòu)的圓筒形管道，在內(nèi)管與外管之間的螺旋形腔體內(nèi)填充有惰性氣體，壓力計(jì)放置在螺旋形腔體內(nèi)監(jiān)測(cè)惰性氣體壓力變化。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0012]I)本發(fā)明換熱器及時(shí)監(jiān)測(cè)換熱器破管事故的發(fā)生并能有效提高換熱器的傳熱性會(huì)K。
[0013]2)本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，不需要在反應(yīng)堆內(nèi)增加額外部件，有效提高反應(yīng)堆的可靠性和安全性。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明提供的一種用于液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的換熱器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1中換熱管剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明一種用于液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的換熱器，包括換熱器殼體1、中心下降管套管2、中心下降管3、壓力室4、上管板5、下管板6、換熱管束7、二次側(cè)出口管8、液態(tài)金屬進(jìn)口窗9、液態(tài)金屬出口窗10、換熱管11、混合腔12、出口小室13、換熱器支撐板14組成；中心下降管套管2包裹在中心下降管3外側(cè)，上管板5與下管板6焊接在換熱器殼體I內(nèi)部，換熱管束7、中心下降管套管2由上管板5與下管板6固定支撐在換熱器殼體I上，換熱器支撐板14用于固定換熱器殼體1，液態(tài)金屬進(jìn)口窗9、液態(tài)金屬出口窗10設(shè)置在換熱器殼體I上，一回路冷卻劑流經(jīng)液態(tài)金屬進(jìn)口窗9后將熱量傳遞給換熱管11內(nèi)的二回路冷卻劑，然后從液態(tài)金屬出口窗10流出，二回路冷卻劑流經(jīng)中心下降管3隨后在壓力室4內(nèi)折返后進(jìn)入換熱管束7中，吸收換熱管11外側(cè)一回路冷卻劑熱量后流入混合腔12，然后流經(jīng)出口小室13后從二次側(cè)出口管8流出。
[0018]如圖2所示，換熱管11由內(nèi)管15與外管16緊密貼合而成，內(nèi)管15是完整的圓筒形管道，外管16是內(nèi)嵌螺紋形結(jié)構(gòu)的圓筒形管道，在內(nèi)管15與外管16之間的螺旋形腔體17內(nèi)填充有惰性氣體，壓力計(jì)18放置在螺旋形腔體17內(nèi)監(jiān)測(cè)惰性氣體壓力變化。
[0019]當(dāng)換熱器內(nèi)管15發(fā)生破損時(shí)，二回路高壓冷卻劑進(jìn)入螺旋形腔體17內(nèi)，壓力計(jì)18將及時(shí)監(jiān)測(cè)到惰性氣體壓力變化采取必要的措施。當(dāng)換熱器外管16發(fā)生破損時(shí)，一回路液態(tài)重金屬冷卻劑進(jìn)入螺旋形腔體17內(nèi)，壓力計(jì)18將及時(shí)監(jiān)測(cè)到惰性氣體壓力變化，表明換熱器發(fā)生破管事故。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的換熱器，其特征在于:該換熱器由換熱器殼體(1)、中心下降管套管(2)、中心下降管(3)、壓力室(4)、上管板(5)、下管板(6)、換熱管束(7)、二次側(cè)出口管(8)、液態(tài)金屬進(jìn)口窗(9)、液態(tài)金屬出口窗(10)、換熱管(11)、混合腔(12)、出口小室(13)、換熱器支撐板(14)組成；中心下降管套管⑵包裹在中心下降管(3)外側(cè)，上管板(5)與下管板(6)焊接在換熱器殼體(I)內(nèi)部，換熱管束(7)、中心下降管套管(2)由上管板(5)與下管板￠)固定支撐在換熱器殼體(I)上，換熱器支撐板(14)用于固定換熱器殼體(I)，液態(tài)金屬進(jìn)口窗(9)、液態(tài)金屬出口窗(10)設(shè)置在換熱器殼體(I)上，一回路冷卻劑流經(jīng)液態(tài)金屬進(jìn)口窗(9)后將熱量傳遞給換熱管(11)內(nèi)的二回路冷卻劑，然后從液態(tài)金屬出口窗(10)流出，二回路冷卻劑流經(jīng)中心下降管(3)隨后在壓力室(4)內(nèi)折返后進(jìn)入換熱管束(7)中，吸收換熱管(11)外側(cè)一回路冷卻劑熱量后流入混合腔(12)，然后流經(jīng)出口小室(13)后從二次側(cè)出口管(8)流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的換熱器，其特征在于:換熱管(11)由內(nèi)管(15)與外管(16)緊密貼合而成，內(nèi)管(15)是完整的圓筒形管道，外管(16)是內(nèi)嵌螺紋形結(jié)構(gòu)的圓筒形管道，在內(nèi)管(15)與外管(16)之間的螺旋形腔體(17)內(nèi)填充有惰性氣體，壓力計(jì)(18)放置在螺旋形腔體(17)內(nèi)監(jiān)測(cè)惰性氣體壓力變化。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于液態(tài)重金屬冷卻反應(yīng)堆的換熱器，該換熱器由換熱器殼體、中心下降管套管、中心下降管、壓力室、上管板、下管板、換熱管束、二次側(cè)出口管、液態(tài)金屬進(jìn)口窗、液態(tài)金屬出口窗、換熱管、混合腔、出口小室、換熱器支撐板組成。與現(xiàn)有的液態(tài)重金屬反應(yīng)堆換熱器相比，本發(fā)明換熱器及時(shí)監(jiān)測(cè)換熱器破管事故的發(fā)生，并能有效提高換熱器的傳熱性能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，不需要在反應(yīng)堆內(nèi)增加額外部件，有效提高反應(yīng)堆的可靠性和安全性。
【IPC分類】G21C9-012, G21C15-18
【公開號(hào)】CN104658622
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510098804
【發(fā)明人】周濤, 劉書勇, 柏云清, 宋勇, 吳宜燦
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年3月5日