一種不需要常規(guī)島投入的池式鈉冷快堆低功率運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于池式鈉冷快堆設(shè)計(jì)技術(shù)，具體涉及一種不需要常規(guī)島投入的池式鈉冷 快堆低功率運(yùn)行方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 池式鈉冷快堆正常運(yùn)行時(shí)，反應(yīng)堆堆芯產(chǎn)生的熱量正常情況下由主熱傳輸系統(tǒng) (由一回路、二回路、三回路構(gòu)成）導(dǎo)出，并通過汽輪發(fā)電機(jī)組將熱能轉(zhuǎn)化為電能。其中三回 路，包含汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)等都位于常規(guī)島。中國實(shí)驗(yàn)快堆(CEFR)作為研究堆，很多情況下在 低功率下運(yùn)行并開展試驗(yàn)，此時(shí)汽輪機(jī)等設(shè)備沒有達(dá)到運(yùn)行條件。由于常規(guī)島設(shè)備多、操作 繁瑣，具有投入費(fèi)用高、準(zhǔn)備時(shí)間長的特點(diǎn)，面對低功率即可滿足試驗(yàn)需求的情況，亟需一 種可以在中低功率情況下，不投入常規(guī)島系統(tǒng)設(shè)備而運(yùn)行的方案，以提高經(jīng)濟(jì)性和靈活性。
[0003] 常規(guī)島是正常運(yùn)行主熱傳輸系統(tǒng)的下游環(huán)節(jié)。不使用常規(guī)島時(shí)，需要考慮這些熱 量通過其它途徑排出，并且確定反應(yīng)堆溫度等參數(shù)不超過相應(yīng)限值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是在滿足核安全的前提并且不降低安全裕量的條件下，提供一種不 需要常規(guī)島投入的池式鈉冷快堆低功率運(yùn)行方法，適當(dāng)提高經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種不需要常規(guī)島投入的池式鈉冷快堆低功率運(yùn)行方 法，包括如下步驟：
[0006] (1)確定反應(yīng)堆除主熱傳輸系統(tǒng)以外其他系統(tǒng)的排熱能力，包括：
[0007] (1-1)根據(jù)一回路冷卻劑凈化系統(tǒng)的流量和冷阱進(jìn)出口溫差計(jì)算一回路冷卻劑凈 化系統(tǒng)的排熱量；
[0008] (1-2)根據(jù)事故余熱排出系統(tǒng)流量和空冷器進(jìn)出口溫差計(jì)算事故余熱排出系統(tǒng)的 排熱能力；
[0009] (1-3)根據(jù)堆坑通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量和保護(hù)容器外表面溫度計(jì)算堆坑通風(fēng)系統(tǒng)的排熱 量；
[0010] (1-4)根據(jù)中間熱交換器二次側(cè)鈉出入口溫度差，計(jì)算二回路主輔系統(tǒng)的排熱量；
[0011] (2)根據(jù)反應(yīng)堆一、二回路冷卻劑熱容計(jì)算溫升限制，包括：
[0012] (2-1)確定一、二回路冷卻劑初始溫度；
[0013] (2-2)根據(jù)核發(fā)熱確定整體溫升速率；
[0014] (3)常規(guī)島不投入的情況下，反應(yīng)堆低功率運(yùn)行，反應(yīng)堆提升功率不大于1%額定 功率，監(jiān)測中間熱交換器一次側(cè)入口鈉溫不超過365°C，維持此區(qū)間不同核功率臺(tái)階運(yùn)行；
[0015] (4)根據(jù)步驟(1)、（2)的計(jì)算結(jié)果，以及步驟(3)的試驗(yàn)結(jié)果，對控制保護(hù)系統(tǒng)的相 關(guān)整定值進(jìn)行修改，以滿足安全裕量的要求。
[0016] 進(jìn)一步，如上所述的不需要常規(guī)島投入的池式鈉冷快堆低功率運(yùn)行方法，步驟(1-1)中，計(jì)算一回路冷卻劑凈化系統(tǒng)的排熱量公式如下：
[0017] Qi = Gi(Hi-Ho)
[0018] 其中：
[0019] Qi為一回路冷卻劑(鈉)凈化系統(tǒng)排熱量；
[0020] 6!為流量；
[0021] Hi為鈉入口焓值；
[0022] H。為鈉返回焓值。
[0023]進(jìn)一步，如上所述的不需要常規(guī)島投入的池式鈉冷快堆低功率運(yùn)行方法，步驟(1- 2)中，事故余熱排出系統(tǒng)的排熱能力計(jì)算模型如下：
[0024]事故余熱排除系統(tǒng)中間回路管道內(nèi)的熱交換模型：
[0026] 其中：
[0027] τ -時(shí)間，s;
[0028] tNa-冷卻劑溫度，。C;
[0029] ts-冷卻劑周圍管壁中的平均溫度，°C;
[0030] tB〇-管壁周圍空氣溫度，。C;
[0031 ] Z-沿冷卻劑流向的坐標(biāo)，m;
[0032] UNa-冷卻劑流速，m/s;
[0033] VNa -單位長度管道內(nèi)的冷卻劑體積，m3;
[0034] Vs-單位長度管道內(nèi)的冷卻劑周圍管壁的體積，m3;
[0035] K3-從冷卻劑到管壁的傳熱系數(shù)，W/m2 · °C;
[0036] K4-從管壁到周圍空氣的傳熱系數(shù)，W/m2 · °C;
[0037] F3-單位長度管道上冷卻劑和管壁之間的熱交換面積，m2;
[0038] F4-單位長度管道上管壁和周圍空氣之間的熱交換面積，m2;
[0039] CNa-冷卻劑體積熱容，J/m3 · °C;
[0040] Cs-冷卻劑周圍的所有管壁的平均有效體積熱容，J/m3 · °C;
[0041] 空氣冷卻器的熱交換模型：
[0044] tNa-空氣熱交換器管束中的冷卻劑溫度，°C;
[0045] tB-空氣熱交換器中的空氣溫度，°C;
[0046] ts-空氣熱交換器管束金屬的溫度，°C;
[0047] tSK-考慮到保溫層作用的空氣熱交換器容器的溫度，°C;
[0048] tBQ-管壁周圍空氣溫度，°C;
[0049] Z-沿空氣熱交換器管束長度方向上的坐標(biāo)，m;
[0050] -沿空氣熱交換器管束間空間長度方向上的坐標(biāo)，m;
[0051] UNa-空氣熱交換器管束內(nèi)鈉流動(dòng)速度，m/s;
[0052] UB-空氣熱交換器內(nèi)空氣流動(dòng)速度，m/s;
[0053] 心一鈉與空氣熱交換器管束間的傳熱系數(shù)，W/m2 · °C;
[0054] K2-管束與管束間空氣的傳熱系數(shù)，W/m2 · °C;
[0055] K3-空氣熱交換器管束間空氣與空氣熱交換器容器間的傳熱系數(shù)，W/m2 · °C;
[0056] K4-空氣熱交換器容器與周圍空氣間的傳熱(考慮到絕熱層)系數(shù)，W/m 2 · °C;
[0057] Fi-單位長度上鈉和空氣熱交換器管束之間的換熱面積，m2;
[0058] F2-單位長度上空氣熱交換器管道和管束間空氣的換熱面積，m2;
[0059] F3-單位長度上空氣熱交換器管束間空氣與空氣熱交換器容器間的換熱面積，m 2;
[0060] F4-單位長度上空氣熱交換器容器和周圍空氣之間的熱交換面積，m2;
[0061] Cs-空氣熱交換器管束的有效體積熱容，J/m3 · °C;
[0062] CB-空氣體積熱容，J/m3 · °C;
[0063] CSK-考慮到空氣熱交換器管束的空氣熱交換器容器的平均有效體積熱容，J/m 3 · °c；
[0064] CNa-冷卻劑體積熱容，J/m3 · °C;
[0065] VNa"單位長度上空氣熱交換器管束內(nèi)的冷卻劑體積，m3;
[0066] Vs-單位長度上空氣熱交換器管束的體積，m3;
[0067] VB-空氣熱交換器管束間空間內(nèi)單位長度上的空氣體積，m3;
[0068] VSK-考慮到保溫層的空氣熱交換器容器單位長度上空氣熱交換器容器的體積， m 3；
[0069] 事故余熱排除系統(tǒng)中間回路的流體力學(xué)模型：
[0071] 其中：
[0072] τ -時(shí)間，s;
[0073] ?這一描述￡回路單元的矢量，m;
[0074] dPL(O-單元d_￡.上的驅(qū)動(dòng)壓頭，Pa;
[0075] d|L( τ)-單元d ￡上的流體阻力系數(shù)，相對單位；
[0076] Pl(t)-單元dL上的冷卻劑密度，kg/m3;
[0077] <⑴一單元d Z上的冷卻劑速度，m/s ;
[0078] # 一重力加速度，m/s2;
[0079] 事故余熱排除系統(tǒng)空氣流道換熱模型：
[0081] 其中：
[0082] τ -時(shí)間，s;
[0083] tB-空氣流道中的空氣溫度，°C;
[0084] ts-考慮到保溫層和混凝土結(jié)構(gòu)的空氣流道的溫度，°C;
[0085] tB。一空氣流道周圍空氣的溫度，°C;
[0086] uB-空氣管道的空氣流速，m/s;
[0087] K3-空氣管道內(nèi)空氣與管壁間的傳熱系數(shù)，W/m2 · °C;
[0088] K4-空氣管道與周圍空氣間的傳熱系數(shù)，W/m2 · °C;
[0089] F3-空氣管道單位長度上空氣和管道之間的換熱面積，m2;
[0090] F4-空氣管道單位長度上管道和周圍空氣之間的換熱面積，m2;
[0091 ] CB-空氣體積熱容，J/m3 · °C;
[0092] Cs-空氣管道的所有管層的平均有效體積熱容，J/m3 · °C;
[0093] VB-空氣管道單位長度上的空氣體積，m3;
[0094] Vs-空氣管道單位長度上的空氣管道結(jié)構(gòu)的體積，m3;
[0095] 事故余熱排除系統(tǒng)空氣流道流體力學(xué)模型：
[0097] 其中 [0098] τ -時(shí)間，s;
[0099] 述一描述￡回路單元的矢量，m;
[0100] Δ Pwind-在空氣流道人口和出口上形成的氣體壓差，Pa;
[0101] ΔΡν(Ν，δ) -空氣熱交換器出口風(fēng)門上的壓差，Pa;