熔鹽堆非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)設(shè)計(jì)及排鹽罐換熱特性.pdf

1、任何反應(yīng)堆和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都要把安全問(wèn)題放在首位，在反應(yīng)堆眾多的安全環(huán)節(jié)中，保證停堆后余熱的安全排出是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。本文在美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的10 MW熔鹽實(shí)驗(yàn)堆（MSRE）余熱排出系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過(guò)方案論證，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一套新型空氣冷卻非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，套管式換熱元件內(nèi)的冷卻水將排鹽罐內(nèi)熔鹽的衰變熱導(dǎo)出并轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，蒸汽通過(guò)空冷器冷凝成水返回到汽包并進(jìn)入到換熱元件中，形成完整的自然循環(huán)。
　　根

2、據(jù)系統(tǒng)中換熱元件、空冷器等組件的換熱特性，建立了相應(yīng)的計(jì)算模型，采用自主研發(fā)的C++程序?qū)υ撚?jì)算模型進(jìn)行求解，并將計(jì)算結(jié)果與MSRE實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比。此外，分析了空氣冷卻非能動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行特性，并對(duì)其中換熱元件給水環(huán)腔及氣隙層寬度對(duì)換熱過(guò)程的影響進(jìn)行了研究，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行特性及燃料鹽的溫度要求，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套優(yōu)化的運(yùn)行方案。
　　計(jì)算結(jié)果顯示，系統(tǒng)主要參數(shù)（如換熱元件換熱功率、排鹽罐散熱功率等）的計(jì)算值與 MSRE實(shí)驗(yàn)值之間的

3、誤差在10％以內(nèi)；相對(duì)于氣隙層寬度，給水環(huán)腔的寬度對(duì)換熱元件中自然循環(huán)過(guò)程的影響更明顯一些；空氣冷卻非能動(dòng)系統(tǒng)能很好的滿足余熱排出要求，同時(shí)系統(tǒng)排熱規(guī)律與排鹽罐內(nèi)的衰變熱釋放過(guò)程較為接近，能實(shí)現(xiàn)熔鹽溫度平穩(wěn)降低。
　　系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的結(jié)果表明，在系統(tǒng)運(yùn)行9小時(shí)后將換熱元件數(shù)量減少為8根并在運(yùn)行57小時(shí)后將換熱元件全部撤出的方案最佳。在確保系統(tǒng)安全及熔鹽溫度在合理范圍內(nèi)變化的條件下，該方案能最大限度的推遲系統(tǒng)調(diào)節(jié)的時(shí)間以及排鹽罐加熱器