PRHR技术方案分析详解.doc

非能动余热排出换热器安全壳内布置 1、计算模型 2、假设条件 余热排出一次侧流量25.2t/h，余热排出换热器面积27平方米，一次侧进口285℃，传热管规格15×1.2（θ19Tai31制作大C型换热器弯管处由于材料本身物理特性，应力过于集中，甚至考核出现了裂管现象） 换热器布置在安全壳内，通过接管与安全壳屏蔽水套连接，接管规格DN100 屏蔽水套出口接膨胀水箱，避免水受热膨胀后的溢出，膨胀水箱通过放气阀与大气相同，实现向环境的释然 计算中不考虑安全壳、屏蔽水套结构物的吸热 3、典型数据 换热器一次侧进出口温度 屏蔽水套水位变化 屏蔽水套温度变化 蒸汽排放量 4、结论 （1）采用非能动余热排出换热器安全壳内布置的技术方案，水源选择安全壳屏蔽水套，在技术上是可行的，可以保证有效的余热排出能力； （2）与AP1000非能动余热排出换热器相类似，大约2小时左右，安全壳屏蔽水套内的水达到饱和状态，呈现单相自然对流和容积沸腾换热两种模式，期间过冷沸腾可以不予考虑； （3）依据衰变热曲线，72小时大约需要蒸发52吨水（常压下水蒸发），屏蔽水套7.5米以上，大约有60吨水，可保证72小时内的载热，72小时后需要进行补水以满足后续冷却的需求； （4）换热器设计不用考虑海洋生物防护、积盐等问题，材质上可以选用成熟且经济性好的INCONEL690材料； （5）计算中仅采用固定的一回路边界，想要获得系统完整的运行特性，需要建立完整的反应堆及主冷却剂系统，耦合安全壳结构物的吸热，准确评价系统的可靠性。 5、设计方案变形 换热器仍然布置在安全壳内，压载水舱通过上下接管连通，通过换热器与屏蔽水套、屏蔽水套与压载水舱之间的自然循环将热量传输到压载水中，压载水通过船体实现向环境海水和环境大气的释热。 该方案可以实现长期非能动冷却，减少了高能管道贯穿安全壳、堆舱和船体耐压客体，但布置上需要与安全壳内的主设备协调统一，相关能力分析可参照后面布置在堆舱内的方案。 非能动余热排出换热器堆舱内布置 1、计算模型 2、假设条件 余热排出一次侧流量25.2t/h，余热排出换热器面积27平方米，一次侧进口285℃，传热管规格15×1.2（θ19Tai31制作大C型换热器弯管处由于材料本身物理特性，应力过于集中，甚至考核出现了裂管现象） 换热器布置在堆舱内，通过接管与压载水舱连接，接管规格DN100 外海范围100m，海水静止不动，上部空气与环境大气相连通，不考虑船体对环境的辐射换热 压载水舱初始温度30℃，外海温度30℃ 3、典型数据 换热器一次侧进出口温度 压载水舱水位变化 压载水舱温度 船体向环境散热强度 4、结论 （1）采用非能动余热排出内置的技术方案，水源选择压载水舱，在技术上是可行的，可以保证72小时的非能动余热排出； （2）采用非能动余热排出内置的技术方案，又有利于在役检查、检修方面的工作开展，而且换热器设计不用考虑海洋生物防护、积盐等问题，材质上可以选用成熟且经济性好的INCONEL690材料； （3）目前的假设条件是异常保守的，按照一次侧固定传热量（3MW），而随着时间的推移，72小时的内的总衰变热远低于计算值，系统可用时间更长； （4）目前计算仅考虑的是压载水舱单侧向海洋环境散热，其侧面和底部通过钢结构体向环境的散热量不可小觑； （5）下一步建议结合总体设计，建立完整的分析模型，将反应堆及一回路系统、非能动余热排出换热器、压载水舱及其相关联的结构部件详细建模，确认实现长期非能动导出的可能性和可行性。