本發(fā)明涉及反應(yīng)堆設(shè)計(jì)技術(shù)，具體涉及一種“非能動(dòng)受迫循環(huán)”熱量導(dǎo)出系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：
第三代核電廠廣泛采用的“非能動(dòng)”設(shè)計(jì)利用普遍存在的自然現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和能量的傳遞，例如，重力、密度差、壓力差等，基于此思想的非能動(dòng)安全系統(tǒng)僅依靠重力、自然循環(huán)和蓄壓工作，安全系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)不需要機(jī)械設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不需要外部動(dòng)力供應(yīng)也不需要支持系統(tǒng)。由于核電廠反應(yīng)堆停閉之后依然有衰變熱的產(chǎn)生，當(dāng)前主流商用壓水堆都采用基于自然循環(huán)的非能動(dòng)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)來導(dǎo)出反應(yīng)堆和安全殼內(nèi)的熱量，例如，美國(guó)西屋電氣公司AP1000的非能動(dòng)余熱導(dǎo)出系統(tǒng)以及中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司ACP1000的二次側(cè)非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)可以概括性統(tǒng)稱為非能動(dòng)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)。AP1000的非能動(dòng)余熱導(dǎo)出系統(tǒng)（見圖1）的非能動(dòng)余熱排出熱交換器能夠在非LOCA事故時(shí)將應(yīng)急排出堆芯衰變熱。該熱交換器1由一組連接在管板上的C型管束和布置在上部（入口）和下部（出口）的封頭組成。熱交換器1的入口管線與反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)熱管段相連接，出口管線與蒸汽發(fā)生器3的下封頭冷腔室相連接，它們與冷卻劑系統(tǒng)熱管段和冷管段組成了一個(gè)非能動(dòng)余熱排出的自然循環(huán)回路，能夠自動(dòng)導(dǎo)出堆芯衰變熱。從內(nèi)置換料水箱2（IRWST）產(chǎn)生的 蒸汽在安全殼鋼殼內(nèi)冷凝，并依靠重力流回IRWST。非能動(dòng)余熱導(dǎo)出熱交換器與非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)在閉環(huán)模式下，可以完全導(dǎo)出衰變熱，直至無限長(zhǎng)的時(shí)間。ACP1000的非能動(dòng)熱量導(dǎo)出設(shè)計(jì)包括二次側(cè)非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)（見圖2）和非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)所采用的同樣是熱交換器1與冷卻水箱4的組合，利用自然循環(huán)導(dǎo)出蒸汽發(fā)生器和安全殼中的熱量。此類非能動(dòng)設(shè)計(jì)依靠冷卻劑密度差而形成自然循環(huán)，以熱交換器為媒介，將反應(yīng)堆或安全殼內(nèi)的熱量傳遞至熱阱，能夠有效避免壓力容器和安全殼超溫超壓。但是，在嚴(yán)重事故工況下，自然循環(huán)壓頭是否足以驅(qū)動(dòng)自然循環(huán)有較大的不確定性。如果在地震發(fā)生時(shí)系統(tǒng)管道發(fā)生彎曲、變形，或熱交換器發(fā)生形變，則可能改變自然循環(huán)系統(tǒng)管線的阻力特性，有可能嚴(yán)重影響注入流量。在快堆和醫(yī)用微堆的設(shè)計(jì)過程中，也應(yīng)用了自然循環(huán)的設(shè)計(jì)特性，其堆外和堆內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果都證明：自然循環(huán)的建立需要較長(zhǎng)的時(shí)間（中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆1:4模型試驗(yàn)用時(shí)25個(gè)小時(shí)、醫(yī)用微堆在一星期的時(shí)間內(nèi)仍沒有建立穩(wěn)定的自然循環(huán)）。而在AP1000的設(shè)計(jì)分析中都是假定，達(dá)到啟動(dòng)條件自然循環(huán)立即建立。然而，非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)完全是通過密度差壓頭驅(qū)動(dòng)的，自然循環(huán)過程建立緩慢，特別是在事故工況下，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，具有非常大的不確定性。同時(shí)，對(duì)于當(dāng)前核電廠安全注射系統(tǒng)中廣泛采用蓄壓安注箱，由于其利用蓄壓箱中高壓氮?dú)怛?qū)動(dòng)箱中的冷卻劑來注入反應(yīng)堆，所以，冷卻劑注射無法持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種“非能動(dòng)受迫循環(huán)”熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，將蓄壓安注箱和非能動(dòng)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)結(jié)合起來，以蓄壓安注箱的高壓氮?dú)馓峁┓悄軇?dòng)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)壓頭，與冷卻劑密度差壓頭一起為熱量導(dǎo)出提供動(dòng)力。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種“非能動(dòng)受迫循環(huán)”熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，包括設(shè)置在熱源與冷源之間的非能動(dòng)熱量導(dǎo)出回路，非能動(dòng)熱量導(dǎo)出回路位于冷源的一側(cè)設(shè)有熱交換器，在非能動(dòng)熱量導(dǎo)出回路中設(shè)有引射管，所述引射管與蓄壓箱相連接。進(jìn)一步，如上所述的“非能動(dòng)受迫循環(huán)”熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，其中，所述的引射管設(shè)置在熱交換器的出口管線上，引射管通過閥門與蓄壓箱連接。進(jìn)一步，如上所述的“非能動(dòng)受迫循環(huán)”熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，其中，所述的引射管包括順次連接的吸入室、混合室和擴(kuò)壓管，吸入室與熱交換器的出口管線連接，吸入室內(nèi)設(shè)有與蓄壓箱連接的噴嘴，所述的混合室的截面面積大于所述的噴嘴的截面面積。更進(jìn)一步，所述的擴(kuò)壓管為截面積逐漸增大的錐形體結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，如上所述的“非能動(dòng)受迫循環(huán)”熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，其中，所述的蓄壓箱內(nèi)上部為加壓氮?dú)?，下部為冷卻水。進(jìn)一步，如上所述的“非能動(dòng)受迫循環(huán)”熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，其中，所述的熱交換器為C型立式傳熱管熱交換器。本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明將核電廠設(shè)計(jì)中廣泛采用的蓄壓安注箱和非能動(dòng)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)相結(jié)合，在熱量導(dǎo)出系統(tǒng)回路中添加一個(gè)引射管和蓄壓箱，利用蓄壓箱在引射管中產(chǎn)生持續(xù)的相對(duì)較高流速的射流使得熱量導(dǎo)出系統(tǒng)回路中產(chǎn)生持續(xù)的受迫循環(huán)，可以稱之為“非能動(dòng)受迫循環(huán)”。非能動(dòng) 受迫循環(huán)的引入能夠克服傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中自然循環(huán)建立的脆弱性，特別是當(dāng)自然循環(huán)管線由于地震等原因發(fā)生形變或出現(xiàn)泄漏時(shí)，阻力特性發(fā)生變化必然影響自然循環(huán)的建立和持續(xù)。通過蓄壓箱在非能動(dòng)熱量導(dǎo)出管線中引入附加的驅(qū)動(dòng)壓頭能夠幫助在事故工況下建立和維持冷卻劑受迫循環(huán)。附圖說明圖1為AP1000非能動(dòng)余熱導(dǎo)出系統(tǒng)示意圖；圖2為ACP1000二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)示意圖；圖3為本發(fā)明非能動(dòng)受迫循環(huán)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)示意圖；圖4為引射管結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為C型立式傳熱管熱交換器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例中非能動(dòng)受迫循環(huán)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)布置示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。本發(fā)明提供了一種“非能動(dòng)受迫循環(huán)”熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，可用于傳統(tǒng)的非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)、非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)、非能動(dòng)二次側(cè)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)、非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)等。如圖3所示，其結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在熱源6與冷源5之間的非能動(dòng)熱量導(dǎo)出回路，非能動(dòng)熱量導(dǎo)出回路位于冷源5的一側(cè)設(shè)有熱交換器7，在非能動(dòng)熱量導(dǎo)出回路中設(shè)有引射管8，所述引射管8與蓄壓箱9相連接。引射管8設(shè)置在熱交換器7的出口管線上，引射管8通過閥門12與蓄壓箱9連接。引射管的結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括順次連接的吸入室13、混合室14和擴(kuò)壓管15，吸入室13與熱交換器的出口管線連接，吸入室13內(nèi)設(shè)有與蓄壓箱連接的噴嘴16，所述的混合室14的截面面積大于所述的噴嘴16的截面面積，擴(kuò)壓管15為截面積逐漸增大的錐形體結(jié)構(gòu)。引射管基于噴射泵的工作原理，噴射 泵能夠提高被引射流體的壓強(qiáng)，輸送被引射流體，只消耗工作流體的能量而無需外加動(dòng)力，直接利用蓄壓箱中貯存的氮?dú)饧訅旱睦鋮s水高速射流作為引射管中的工作介質(zhì)。選擇噴射泵的另外一個(gè)重要原因在于噴射泵中的噴嘴截面積小對(duì)管道中自然循環(huán)的流體影響也小，比泵驅(qū)動(dòng)冷卻系統(tǒng)中的葉輪對(duì)流體的影響要小很多。蓄壓箱內(nèi)的冷卻劑在氮?dú)鈮毫ο陆?jīng)過引射管噴嘴以高速度射出時(shí)，混合室內(nèi)產(chǎn)生低壓，被引射的流體吸入混合室，與從噴嘴噴射出的冷卻劑相混合，一同進(jìn)入擴(kuò)壓管。在經(jīng)過擴(kuò)壓管時(shí)，混合流體的壓力逐漸上升，然后排出管外。影響噴射泵性能的是混合室喉部與噴嘴喉部截面面積比，而且隨著截面面積比的增加相對(duì)的壓縮比降低而引射系數(shù)增加，為了在熱量導(dǎo)出回路中產(chǎn)生大流量小流速的流體循環(huán)，采用較大的喉部截面積。如圖3所示，引射管8布置在熱交換器7出口管線上，通過閥門12與蓄壓箱9相連，蓄壓箱9內(nèi)上部為加壓氮?dú)?0，下部為冷卻水11。當(dāng)閥門12打開，蓄壓箱9內(nèi)的冷卻劑將在氮?dú)鈮毫ο略谝涔軆?nèi)產(chǎn)生高速射流帶動(dòng)冷卻劑在余熱導(dǎo)出回路中循環(huán)。為便于熱交換器中自然循環(huán)的建立，選用C型立式傳熱管熱交換器（見圖5），熱交換器入口管與入口封頭17相連接，入口封頭17和管板通過一個(gè)外伸法蘭固定在冷卻水池的壁面上，熱交換器由一個(gè)固定在冷卻水池22上的框架19所支撐，傳熱管束20設(shè)置在傳熱管束支承件21上。外伸法蘭的設(shè)計(jì)可以適應(yīng)熱膨脹。入口和出口封頭管板設(shè)置有用于檢查和維修的人口。蓄壓箱為碳鋼并內(nèi)襯不銹鋼的球形水箱，其大部分空間由冷卻水占據(jù)并由氮?dú)饧訅?，蓄壓箱通過閥門連接到非能動(dòng)受迫循環(huán)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)管線上，當(dāng)該系統(tǒng)需要投運(yùn)時(shí)，閥門打開，冷卻水靠氣壓注入系統(tǒng)管道。蓄壓箱靠壓縮氮?dú)馓峁?qū)動(dòng)壓力，在核電廠正常運(yùn)行期間可根據(jù)要求調(diào)解壓力。通常，蓄壓箱與氮?dú)夤?yīng)管道隔離。蓄壓箱的氣體釋放閥可防止超壓。如果需要，系統(tǒng)也能遠(yuǎn) 距離實(shí)現(xiàn)安注箱氣體排放。非能動(dòng)受迫循環(huán)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)將蓄壓箱和傳統(tǒng)的自然循環(huán)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)相結(jié)合，克服了兩者單獨(dú)工作時(shí)存在著的不足，即蓄壓箱冷卻劑注射持續(xù)時(shí)間短，傳統(tǒng)的自然循環(huán)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)在復(fù)雜的管路系統(tǒng)中自然循環(huán)建立的不確定性和脆弱性。通過引入引射管，利用蓄壓箱向熱量導(dǎo)出系統(tǒng)中注入小流量高流速的射流提供驅(qū)動(dòng)壓頭，結(jié)合密度差帶來的驅(qū)動(dòng)壓頭實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的熱量導(dǎo)出能力。實(shí)施例如圖6所示，將本發(fā)明應(yīng)用于非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)中，在內(nèi)置換料水箱23內(nèi)設(shè)有熱交換器7，熱交換器7通過熱量導(dǎo)出環(huán)路25與反應(yīng)堆26連接，反應(yīng)堆26連接蒸汽發(fā)生器24。在熱交換器7的出口管線上設(shè)置引射管8，引射管8通過閥門與蓄壓箱9連接。內(nèi)置換料水箱23作為冷源，反應(yīng)堆作為熱源，可通過熱量導(dǎo)出環(huán)路25進(jìn)行自然循環(huán)換熱。當(dāng)由于某些外在原因?qū)е伦匀谎h(huán)的建立和維持受到影響時(shí)，通過開啟控制閥門，由蓄壓箱9內(nèi)的壓縮氮?dú)馓峁?qū)動(dòng)壓力，在引射管8內(nèi)形成噴射流，強(qiáng)化冷卻劑循環(huán)運(yùn)行，從而形成“非能動(dòng)受迫循環(huán)”熱量導(dǎo)出系統(tǒng)。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。