一种熔盐堆停堆系统的制作方法

本实用新型属于熔盐堆设计领域，具体涉及一种熔盐堆停堆系统。

背景技术：

熔盐堆作为六种第四代反应堆之一。最早的研究开始于二十世纪五十年代。熔盐堆在固有安全性、经济性、核燃料可持续发展及防核扩散等方面具有独特优势。熔盐堆为高温堆，采用熔融的氟化盐混合物作为燃料，由于核燃料的特殊性，熔盐堆在反应堆设计方面与传统固体燃料反应堆有着较大区别。熔盐堆可用于停堆的方式较多，除控制棒外，往套管中注入中子毒物、改变燃料盐成分等都可以实现熔盐堆停堆。其中往套管中注入中子毒物是在控制棒失效的情况下很好的替换停堆方式；改变燃料盐成分是熔盐堆特有的停堆方法。

以上的停堆方法都能阻止熔盐堆高功率运行、持续升温。但是，由于事故原因，熔盐堆可能持续降温，燃料盐进入凝固状态，堆芯有可能重返临界，使反应堆处于不安全状态。若靠加热器对熔盐堆进行加热，阻止熔盐堆降温，加热系统需为安全级系统，大大增加了熔盐堆建设成本。还有一种熔盐堆特有的停堆方法就是排空堆芯的燃料盐。把燃料盐排放到排盐罐中，不仅可以使熔盐堆处于次临界，而且可以通过排盐罐的余热排出功能带走燃料盐的余热，并包容放射性产物。

现有的排燃料盐方式，主要是通过冷冻阀排走燃料盐，如在20世纪60年代美国的熔盐堆实验堆(molten-saltreactorexperiment，msre)。但是，采用冷冻阀排盐，需要在反应堆容器最下端开贯穿孔，使反应堆容器增加破口的风险，再有，冷冻阀开启需要时间、结构复杂。

因此，需一种有效、可靠地熔盐堆停堆系统，使熔盐堆处于安全状态。

技术实现要素：

为了克服上述现有熔盐堆停堆设计中存在的问题，本实用新型提供了一种熔盐堆停堆系统，改变现有的排盐方式，使熔盐堆处于安全状态。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供了一种熔盐堆停堆系统，所述熔盐堆停堆系统包括排盐罐、反应堆容器、排盐管道；

所述排盐管道上还设有排盐管阀门，所述反应堆容器、所述排盐罐的燃料盐液面以上的气体空间分别通过一排气管与一熔盐堆气阀、一排盐罐气阀连接；所述排盐管道设于所述反应堆容器与所述排盐罐之间；所述排盐管道伸入所述反应堆容器的底部；所述反应堆容器的底部高于所述排盐罐的顶部。

所述的熔盐堆停堆系统优选包括压缩气体储罐和储罐气阀；所述储罐气阀设于所述压缩气体储罐与所述反应堆容器之间，所述压缩气体储罐用于向所述反应堆容器通入压缩气体；所述储罐气阀所在的气体管道伸入所述反应堆容器中燃料盐液面以上的气体空间。

所述的熔盐堆停堆系统还优选包括气体净化系统；所述气体净化系统分别与所述熔盐堆气阀所在的气体管道的一端和所述排盐罐气阀所在的气体管道的一端连接；所述气体净化系统用于净化具有放射性的气体。

所述排盐罐气阀所在的气体管道优选伸入所述排盐罐中燃料盐液面以上的气体空间；即，所述排盐罐气阀所在的气体管道伸入所述排盐罐顶部，不伸入到燃料盐液面下。

所述排盐管道优选伸入所述排盐罐的底部。

所述反应堆容器中的燃料盐，通过虹吸的方式，经过排盐管道，注入到排盐罐中。排盐模式分为排盐模式i，排盐模式ii。所述排盐模式i中，压缩气体储罐中的气体，通过压力差注入到反应堆容器中，使反应堆容器中覆盖气体增压，反应堆容器中的燃料盐克服排盐管道最高点与燃料盐液位面的压差后，通过虹吸的方式，使反应堆容器中的燃料盐注入到排盐罐中。所述排盐模式ii中，排盐管道中充满燃料盐，开启排盐管阀门，燃料盐直接通过虹吸的方式，从反应堆容器中注入到排盐罐中。

在上述技术方案中，所述排盐模式i中压缩气体储罐中气体的存量和压力足够排走排盐管道中的气体。已知覆盖气体体积v1、压力为p1、气体物质的量为n1，排盐管道中气体体积v2、压力为p2、气体物质的量为n2。气体净化系统压力为p0，排盐管道最高点与燃料盐液位面的高度差形成的燃料盐压差为p4，r为摩尔气体常数，t为温度。假设压缩气体储罐中气体体积v3、压力为p3、气体物质的量为n3。根据理想气体状态方程，则满足虹吸条件时有：

n＝(p0+p4)×(v1+v2+v3)/(r×t)

则，压缩气体储罐中气体的存量和压力需满足：

n3>n-n1-n2

p3>(r×t)/(n-n1-n2)/v3

本实用新型的积极进步效果在于：

1、本实用新型提供的熔盐堆停堆系统，利用虹吸原理，将反应堆容器中的燃料盐排放到排盐罐中，使反应堆有效停堆。

2、本实用新型提供的熔盐堆停堆系统，采用气压排盐，为非能动安全停堆系统，达到停堆的目的。

3、本实用新型提供的熔盐堆停堆系统，系统简单，安全可靠，经济性高。

附图说明

图1为本实用新型熔盐堆停堆系统示意图。

上述附图中，1、排盐罐、2、反应堆容器、3、压缩气体储罐、4、排盐管道、5、气体净化系统、6、排盐管阀门、7、排盐罐气阀、8、储罐气阀、9、熔盐堆气阀，虚线表示气体管道，实线表示排盐管道。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1

本实施例以熔盐堆停堆系统排盐模式i为例。

如图1所示的熔盐堆停堆系统，该熔盐堆停堆系统包括1个排盐罐1、1个反应堆容器2、1个压缩气体储罐3、1个排盐管道4、1个气体净化系统5、1个排盐管阀门6、1个排盐罐气阀7、1个储罐气阀8、一个熔盐堆气阀9。

反应堆容器2中覆盖气体体积1.6立方米、压力为1.5个大气压、气体物质的量为35.4mol；排盐管道4中气体体积0.06立方米、压力为1.5个大气压、气体物质的量为1.3mol；压缩气体储罐3中气体体积4立方米、压力为2.2个大气压、气体物质的量为127.3mol。气体净化系统5压力为1.5个大气压，排盐管道4最高点与燃料盐液位面的高度差形成的燃料盐压差为0.5个大气压，系统温度为550度。

排盐管道4中为气体。反应堆正常运行时，以上阀门都是闭合状态。在排盐模式i中，需要排盐时，先打开排盐罐气阀7和排盐管阀门6，后打开储罐气阀8，使反应堆容器2中燃料盐通过排盐管道4开始注入排盐罐1中，这时关闭储罐气阀8，开启熔盐堆气阀9，使反应堆容器2中燃料盐通过虹吸方式注入排盐罐1中，直到反应堆容器2中所有燃料盐排干，关闭所有阀门，从而实现了安全有效的停堆效果。

实施例2

本实施例以熔盐堆停堆系统排盐模式ii为例。

如图1所示的熔盐堆停堆系统，该熔盐堆停堆系统包括1个排盐罐1、1个反应堆容器2、1个排盐管道4、1个气体净化系统5、1个排盐管阀门6、1个排盐罐气阀7、1个储罐气阀8、一个熔盐堆气阀9。

反应堆容器2中覆盖气体体积1.6立方米、压力为1.5个大气压、气体物质的量为35.4mol；排盐管道4中体积0.06立方米；压缩气体储罐3中气体体积4立方米、压力为2.2个大气压、气体物质的量为127.3mol。气体净化系统5压力为1.5个大气压，排盐管道4最高点与燃料盐液位面的高度差形成的燃料盐压差为0.5个大气压，系统温度为550度。

排盐管道4中为燃料盐。反应堆正常运行时，以上阀门都是闭合状态。在排盐模式ii中排盐管道4中充满燃料盐，需要排盐时，先打开排盐罐气阀7，后打开排盐管阀门6，使反应堆容器2中燃料盐通过排盐管道4开始注入排盐罐1中，这时开启熔盐堆气阀9，使反应堆容器2中燃料盐通过虹吸方式注入排盐罐1中，直到反应堆容器2中所有燃料盐排干，关闭所有阀门，达到了停堆的目的。