一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置及其冷却方法

本发明属于池式低温供热堆，特别是涉及一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置及其冷却方法。

背景技术：

1、池式低温供热堆在提升运行参数后，其池水内平均温度势必会显著升高，高温的池水对水池外混凝土的承载力会产生影响，因此，需要设计一种可靠可行的隔热方案以降低混凝土的温度。在池式低温供热堆领域，目前所进行的研究没有提出过相关的隔热方案，但在建筑领域，水流窗是一种较为广泛应用的隔热方案，用以降低由户外传入屋内的热量，其原理是通过水的流动带走窗内的热量，经外部冷却后低温水再流入窗内重新吸热，另外，在建筑领域也有一些涂层或保温材料隔热的方案被一些学者提出。

2、但根据传热学理论分析，混凝土外的土壤在传热过程中被视为“半无限大物体”，也即堆内向土壤的传热并非是没有限制的，这会是一个复杂的非稳态过程，这种现象也被一些学者称为“热堆积”现象，即堆内产生的热量会逐渐堆积在堆内、混凝土等处，换句话说，由于土壤的存在，在没有冷源的前提下只凭借涂层或者保温材料进行隔热的方案会随着时间逐渐失效。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置及其冷却方法,以解决现有技术中不能长时间对供热堆混凝土进行冷却的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置，包括堆芯、池水、衬筒、一回路净化系统、一回路、一回路净化系统回注水管以及一回路回注水管，所述堆芯设置在池水内，所述池水填充于衬筒内，所述衬筒安装在池水内，所述衬筒的外部与混凝土的内部之间设有间隙，所述衬筒的外部与混凝土之间的间隙内设有水层，所述水层与混凝土的接触面为水池壁面，所述一回路的输入端与一回路回注水管连接，所述一回路回注水管的输出端位于池水内，所述一回路净化系统的输出端与一回路净化系统回注水管连接，所述一回路净化系统回注水管的输出端位于水层内，所述一回路净化系统的输入端与一回路连接，所述衬筒上设有流动孔。

4、更进一步的，所述一回路净化系统的管路上设有净化泵。

5、更进一步的，所述堆芯上安装有中吊篮，所述中吊篮与出水管的输入端连接。

6、更进一步的，所述出水管的输出端与第一换热器的输入端连接，所述第一换热器的输出端与一回路回注水管连接，出水管与第一换热器连接之间设有主泵，第一换热器的另一侧与二回路连接。

7、更进一步的，所述二回路上设有二回路泵。

8、更进一步的，所述二回路连接有两个第二换热器，两个第二换热器的另一侧与热网连接。

9、更进一步的，所述衬筒底部设有联通孔。

10、更进一步的，所述衬筒的流动孔的位置处设置有盖板。

11、更进一步的，所述盖板上设有开关。

12、更进一步的，一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置的冷却方法，它包括以下步骤：

13、步骤1：将冷却装置安装在供热堆混凝土的池水内；

14、步骤2：根据需求，打开设置在衬筒上相应位置上的流动孔的盖板；

15、步骤3：一回路净化系统的回注水经一回路净化系统回注水管注入水层内；

16、步骤4：注入的流体向下流动经过衬筒上的流动孔流入池水内，流入供热堆内的流体经过原有的循环之后，依次经过堆芯、中吊篮以及出水管流入一回路；

17、步骤5：在换热完成后重新流入池水内，由于回注的流体在外部经过不断换热后，温度一定小于水层内的流体温度，实现对水层的冷却。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、1、本发明衬筒上设有流动孔，保证了在正常运行工况下对水层的冷却效果。在正常运行工况时，低温回注水注入水层后会与其内部的高温流体混合，并在水层和池水两侧液位差所形成的重位水头驱动下由流动孔流入池水内。水层内流体的不断流动保证了该方案对水池壁面及混凝土的冷却效果。

20、2、本发明衬筒在底部设有联通孔，保证了在事故工况下水层对池水的冷却效果，在全场断电的事故工况下，水层侧没有回注水注入，联通孔保证了池水和水层两侧液位保持一致，事故工况下，堆内池水温度逐渐升高，蒸发量也会显著增大，池水内的水容量会显著减少，衬筒底部联通孔可以保证水层内的全部流体均可以流入池水内，以降低池水温度。

21、3、本发明衬筒流动孔上设有盖板，通过盖板的开关可以控制开孔的位置及数量，调节水层内的流场分布进而优化隔热效果。

技术特征：

1.一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置，其特征在于：包括堆芯(1)、池水(2)、衬筒(3)、一回路净化系统(6)、一回路(4)、一回路净化系统回注水管(10)以及一回路回注水管(14)，所述堆芯(1)设置在池水(2)内，所述池水(2)填充于衬筒(3)内，所述衬筒(3)安装在池水(2)内，所述衬筒(3)的外部与混凝土(17)的内部之间设有间隙，所述衬筒(3)的外部与混凝土(17)之间的间隙内设有水层(11)，所述水层(11)与混凝土(17)的接触面为水池壁面(15)，所述一回路(4)的输入端与一回路回注水管(14)连接，所述一回路回注水管(14)的输出端位于池水(2)内，所述一回路净化系统(6)的输出端与一回路净化系统回注水管(10)连接，所述一回路净化系统回注水管(10)的输出端位于水层(11)内，所述一回路净化系统(6)的输入端与一回路(4)连接，所述衬筒(3)上设有流动孔(16)。

2.根据权利要求1所述的一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置，其特征在于：所述一回路净化系统(6)的管路上设有净化泵(13)。

3.根据权利要求1所述的一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置，其特征在于：所述堆芯(1)上安装有中吊篮(18)，所述中吊篮(18)与出水管(20)的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置，其特征在于：所述出水管(20)的输出端与第一换热器的输入端连接，所述第一换热器的输出端与一回路回注水管(14)连接，出水管(20)与第一换热器连接之间设有主泵(9)，第一换热器的另一侧与二回路(5)连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置，其特征在于：所述二回路(5)上设有二回路泵(12)。

6.根据权利要求4所述的一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置，其特征在于：所述二回路(5)连接有两个第二换热器，两个第二换热器的另一侧与热网(8)连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置，其特征在于：所述衬筒(3)底部设有联通孔(19)。

8.根据权利要求1所述的一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置，其特征在于：所述衬筒(3)的流动孔(16)的位置处设置有盖板(21)。

9.根据权利要求8所述的一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置，其特征在于：所述盖板(21)上设有开关。

10.一种如权利要求1-9中任意一项所述的用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置的冷却方法，其特征在于：它包括以下步骤：

技术总结
本发明提出了一种用于池式低温供热堆混凝土的冷却装置及其冷却方法，属于池式低温供热堆技术领域。解决了现有技术中不能长时间对供热堆混凝土进行冷却的问题。它包括堆芯、池水、衬筒、一回路净化系统、一回路、一回路净化系统回注水管以及一回路回注水管，所述堆芯设置在池水内，所述池水填充于衬筒内，所述衬筒安装在混凝土内，所述衬筒的外部与混凝土的内部之间设有间隙，所述衬筒的外部与混凝土之间的间隙内设有水层，所述水层与混凝土的接触面为水池壁面，所述一回路的输入端与一回路回注水管连接，所述一回路回注水管的输出端位于池水内。它主要用于池式低温供热堆的冷却。

技术研发人员：范广铭,郝帅,李宗坤,李佳明,马富兵,阎昌琪,关世聪
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15