本發(fā)明涉及核能領(lǐng)域，具體涉及利用有保障的余熱排出系統(tǒng)來確保帶有重液態(tài)金屬冷卻劑的核反應(yīng)堆的安全，包括在斷電條件下。更具體地，本發(fā)明涉及帶有重液態(tài)金屬冷卻劑的核反應(yīng)堆的被動(dòng)冷卻系統(tǒng)或被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，其原理是利用在直流模式下運(yùn)行的蒸汽發(fā)生器。

背景技術(shù)：

1、在所有當(dāng)前運(yùn)行的第三代核電站內(nèi)，為了將余熱排出到最終熱阱(外部水庫、水塔、噴射式冷卻池)，均需要泵的運(yùn)行。在這種情況下，利用多通道安全系統(tǒng)達(dá)到此目的，所述系統(tǒng)包括可靠供電系統(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)，從而確保提供冷卻水泵運(yùn)行所需的電能。

2、與此同時(shí)，福島第三代核電站-1事故和早期安全分析表明，當(dāng)完全斷電時(shí)，所有安全系統(tǒng)都可能會(huì)由于常見原因而出現(xiàn)故障，因此，為了確保安全，需要為第三代核電站配備一個(gè)無需電力即可運(yùn)行的被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)。

3、俄羅斯聯(lián)邦專利ru2050025公開了一種核反應(yīng)堆緊急冷卻系統(tǒng)，包括反應(yīng)堆、循環(huán)管道、帶管束的蒸汽發(fā)生器、電動(dòng)給料泵的給料管道、帶快速截止閥和安全閥的蒸汽管道、應(yīng)急排熱管、帶表面冷凝器的冷卻槽、起泡裝置、溢流管路和冷卻回路、排水管路，以及帶被動(dòng)控制裝置的應(yīng)急閥。發(fā)生完全斷電事故時(shí)，所述系統(tǒng)通過被動(dòng)冷卻方式對(duì)核反應(yīng)堆緊急排熱，其中，蒸汽通過位于冷卻槽內(nèi)的冷凝器啟動(dòng)。被動(dòng)控制裝置開啟應(yīng)急閥，進(jìn)而開啟冷凝器，被動(dòng)控制裝置只有在核反應(yīng)堆完全斷電時(shí)才會(huì)啟動(dòng)，為了防止應(yīng)急閥在帶電情況下開啟，其控制裝置設(shè)有阻止其開啟的輔助元件。

4、俄羅斯聯(lián)邦專利ru2646859公開了一種被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，包括采用升降支管相互連接的換熱加熱器和換熱冷卻器，以及采用管道與下降支管相連接的儲(chǔ)槽。所述系統(tǒng)還設(shè)有非冷凝氣體收集容器，所述容器連接至位于換熱冷卻器和儲(chǔ)槽之間的下降支管。儲(chǔ)槽和非冷凝氣體收集容器之間設(shè)有止回閥，所述止回閥和換熱冷卻器之間設(shè)有控制閥。在發(fā)生冷卻劑喪失事故時(shí)，本技術(shù)方案可以提高被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)的可靠性和核反應(yīng)堆的安全性。

5、為了提高運(yùn)行可靠性，俄羅斯聯(lián)邦專利ru2713747公開了一種被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，包括一條循環(huán)回路，所述回路包括帶有蒸汽容器和水容積的蒸汽發(fā)生器，所述蒸汽容器和所述水容積通過冷卻介質(zhì)供給管和排放管連接，所述冷卻介質(zhì)供給管和排放管設(shè)有能動(dòng)-被動(dòng)截止閥，并且?guī)в锌諝鈸Q熱器。所述被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)還包括熱電發(fā)生器、經(jīng)由冷卻介質(zhì)供給管連接至空氣換熱器的氣體收集器、杜瓦容器，以及連接至由空氣換熱器引出的冷卻介質(zhì)排放管的循環(huán)泵。

6、俄羅斯聯(lián)邦專利ru2740786公開了一種被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，包括蒸汽發(fā)生器、汽水噴射器、換熱器、儲(chǔ)槽和啟動(dòng)罐，其中，所述蒸汽發(fā)生器帶有蒸汽支管和水支管；所述換熱器設(shè)在蒸汽發(fā)生器下方，并且由最終熱阱冷卻；所述儲(chǔ)槽設(shè)在蒸汽發(fā)生器上方，經(jīng)由帶截止閥的水支管連接至蒸汽發(fā)生器，經(jīng)由供給支管連接至換熱器的供給管道，且其頂部容器由輔助支管連接至蒸汽發(fā)生器的蒸汽支管；并且，所述啟動(dòng)罐設(shè)在汽水噴射器上方，且其頂部連接至換熱器的供給管道。所述蒸汽發(fā)生器的水支管連接至儲(chǔ)槽的側(cè)面，其水平位與汽水噴射器的水平位相對(duì)應(yīng)，并且在蒸汽支管連接至汽水噴射器入口的位置，儲(chǔ)槽的輔助支管連接至蒸汽發(fā)生器的蒸汽支管。所述發(fā)明提高了余熱排出的可靠性和持續(xù)時(shí)間，以及核反應(yīng)堆的運(yùn)行安全性，余熱以被動(dòng)模式在經(jīng)過換熱器之后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，無時(shí)間限制，也無需外部能源。

7、還公開了一種被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，其開發(fā)用于vver-1200反應(yīng)堆(aes-2006)，所述反應(yīng)堆在新沃羅涅日核電站和列寧格勒核電站項(xiàng)目(以下分別稱為“nvnpp-2”和“l(fā)npp-2”)中使用。在兩種情況下，通過蒸汽發(fā)生器冷卻，當(dāng)蒸汽發(fā)生器中的水沸騰時(shí)，其中形成的蒸汽在冷卻換熱器中冷凝，所形成的冷凝水在重力作用下進(jìn)入蒸汽發(fā)生器的水容積內(nèi)。

8、對(duì)于nvnpp-2，設(shè)在保護(hù)殼后面的被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)的冷卻換熱器采用大氣自然循環(huán)的方式在環(huán)狀圍板內(nèi)冷卻(參見：《俄羅斯核動(dòng)力》第4期，2008年4月，第20-27頁)。在這種情況下，不干預(yù)期無時(shí)間限制。

9、對(duì)于lnpp-2，采用應(yīng)急冷卻換熱器對(duì)蒸汽進(jìn)行冷凝，所述應(yīng)急冷卻換熱器浸入在應(yīng)急排熱槽內(nèi)，所述應(yīng)急排熱槽設(shè)在保護(hù)殼后面的環(huán)狀圍板內(nèi)(參見：《俄羅斯核動(dòng)力》第4期，2008年4月，第28-33頁)。冷凝蒸汽通過應(yīng)急排熱槽中的水蒸發(fā)排熱，蒸汽被排放到大氣中。在這種情況下，由于應(yīng)急排熱槽的水容量有限，所以不干預(yù)期有時(shí)間限制。

10、由于蒸汽發(fā)生器內(nèi)有水是被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)通過蒸汽發(fā)生器運(yùn)行的必要條件，備用快速截止閥將蒸汽發(fā)生器中的蒸汽排出并向其供供水，只有在停止向蒸汽發(fā)生器供供水時(shí)或能源單元斷電時(shí)，所述快速截止閥才會(huì)啟動(dòng)。

11、與此同時(shí)，上述已公開的技術(shù)方案只有在一回路中帶有水冷卻劑的核反應(yīng)堆裝置內(nèi)才能使用，由于在冷卻過程中余熱排出功率下降，水沸騰/蒸汽冷凝溫度在大氣壓下仍然為100℃，明顯超過水凝固和結(jié)冰溫度，從而防止設(shè)備損壞。

12、在一回路中帶有重液態(tài)金屬冷卻劑的反應(yīng)堆裝置中，不得使用此技術(shù)方案。這是因?yàn)?，在冷卻過程中，當(dāng)蒸汽壓力下降而導(dǎo)致水沸騰溫度下降至低于重液態(tài)金屬冷卻劑的熔化(凝固)溫度時(shí)，余熱排出功率下降，重液態(tài)金屬冷卻劑在蒸汽發(fā)生器中可能會(huì)發(fā)生凝固。進(jìn)而，這會(huì)導(dǎo)致重液態(tài)金屬冷卻劑停止循環(huán)和排熱。

13、重液態(tài)金屬冷卻劑是由具有不同鉍含量的各種組合物組成的鉛鉍合金，其熔化/凝固溫度主要取決于鉍含量。對(duì)于鉍含量為56.5％的共晶合金，其熔化溫度最低，為123.5℃；當(dāng)鉍含量減少到40％、30％和20％時(shí)，熔化溫度會(huì)相應(yīng)上升到180℃、230℃和270℃；對(duì)于純鉛，熔化溫度為327℃(參見：《鉛與鉛鉍共晶合金手冊(cè)：性能、材料相容性、熱工水力學(xué)和技術(shù)》，2015年版，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織核能署(oecd?nea)，第7268期，核能)。在大氣壓下，這些溫度超過了水沸騰/蒸汽凝結(jié)溫度(100℃)。重液態(tài)金屬冷卻劑的鉍含量減少也導(dǎo)致其價(jià)值降低，但在這種情況下，提高重液態(tài)金屬冷卻劑的熔化溫度會(huì)使得運(yùn)行變得復(fù)雜，當(dāng)正常運(yùn)行條件被破壞時(shí)，這種模式還會(huì)增加重液態(tài)金屬冷卻劑凝固的可能性。

14、根據(jù)以上原因，用于歐盟鉛冷示范快堆(alfred)的被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)(參見：《歐盟鉛冷商用快堆(elfr)和鉛冷示范快堆(alfred)》，alemberti?alessandro、luigimansani、monica?frogheri和ansaldo?nucleare，意大利，“核技術(shù)中的重液態(tài)金屬冷卻劑(hlmt-2013)”第四屆國際會(huì)議報(bào)告，奧布寧斯克，2013年9月23-26日，會(huì)議論文匯編，第1卷(共2卷)，第92頁，俄羅斯聯(lián)邦國家科學(xué)中心萊朋斯基物理與動(dòng)力工程研究所(ssc?rf-ippe)，奧布寧斯克，2014年，isbn?978-5-906512-39-0(第1卷))可使得蒸汽發(fā)生器內(nèi)含鉛重液態(tài)金屬冷卻劑凝固，并停止余熱排出。

15、為了防止重液態(tài)金屬冷卻劑在蒸汽發(fā)生器中凝固，并在余熱排出功率下降時(shí)，冷卻換熱器中的蒸汽冷凝壓力不低于所需值，冷凝溫度應(yīng)低于重液態(tài)金屬冷卻劑的熔化溫度。此外，為了達(dá)到上述目的，以及為了防止對(duì)蒸汽發(fā)生器管板造成熱沖擊，當(dāng)通過直流式蒸汽發(fā)生器的被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)從待機(jī)模式進(jìn)入運(yùn)行模式時(shí)，若蒸汽發(fā)生器至冷卻換熱器的回路中沒有循環(huán)，必須防止冷凝水從冷卻換熱器中進(jìn)入蒸汽發(fā)生器。為了防止這些不利影響，應(yīng)采用適當(dāng)技術(shù)方案，結(jié)合直流式蒸汽發(fā)生器的運(yùn)行模式。

16、另外，當(dāng)堆芯內(nèi)無發(fā)熱且反應(yīng)堆裝置的二回路處于干燥狀態(tài)時(shí)，為了使通過直流式蒸汽發(fā)生器的被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)進(jìn)入工作模式，必須加注適當(dāng)容量的水，以防止蒸汽發(fā)生器中的重液態(tài)金屬冷卻劑凝固。

17、因此，目前正面臨開發(fā)通過直流式蒸汽發(fā)生器的被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)的問題，需考慮到直流式蒸汽發(fā)生器運(yùn)行模式的特點(diǎn)，所述運(yùn)行應(yīng)適用于帶有重液態(tài)金屬冷卻劑的反應(yīng)堆裝置，同時(shí)，當(dāng)輸入功率下降時(shí)，特別是檢測(cè)到冷卻換熱器內(nèi)的蒸汽冷凝表面下降時(shí)，應(yīng)防止冷卻換熱器出口上的冷凝水溫度降低。

18、本發(fā)明的技術(shù)效果在于：在無外部電源時(shí)，提高帶重液態(tài)金屬冷卻劑和直流式蒸汽發(fā)生器的核反應(yīng)堆的運(yùn)行安全性和被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決所面臨的問題和實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，擬在被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)的槽下方但在蒸汽發(fā)生器上方的位置設(shè)置蒸汽分離器，并在所述槽內(nèi)的水位下設(shè)有冷卻換熱器，所述冷卻換熱器作為蒸汽冷凝器運(yùn)行，所述蒸汽分離器用于分離核反應(yīng)堆在冷卻模式下運(yùn)行所產(chǎn)生的汽水混合物，蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的過熱蒸汽通過管道進(jìn)入冷卻模式，當(dāng)核反應(yīng)堆斷電且蒸汽管道和供水管道上的快速截止閥關(guān)閉后，蒸汽(汽水混合物)將沿排出管道進(jìn)入蒸汽分離器。鑒于反應(yīng)堆緊急停止時(shí)的暫態(tài)過程，包括反應(yīng)堆功率下降的最終速率和余熱排出功率，確定冷卻換熱器的額定(最大)功率。所述功率值不超過額定功率的10％。

2、被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)運(yùn)行以后，蒸汽發(fā)生器轉(zhuǎn)為汽水混合物發(fā)生模式。通過自然對(duì)流實(shí)現(xiàn)回路循環(huán)，所述回路包括蒸汽發(fā)生器、蒸汽分離器、含有來自蒸汽分離器的鍋爐水的下降管段、含有進(jìn)入蒸汽分離器的汽水混合物的上升管段。在這種情況下，為了使上述回路運(yùn)行，同時(shí)關(guān)閉快速截止閥，應(yīng)開啟位于快速截止閥之后的蒸汽分離器與供水管道之間管段上的閥門。

3、在這種情況下，從蒸汽分離器頂部分離出來的蒸汽將進(jìn)入冷卻換熱器頂部入口。在從蒸汽發(fā)生器到冷卻換熱器的冷凝水排放管道上安裝截止調(diào)節(jié)裝置，用于排放冷凝水，其工作機(jī)構(gòu)(閥門)例如在力差的作用下移動(dòng)，作用力由蒸汽壓力和截止調(diào)節(jié)裝置內(nèi)的彈簧形成。彈簧力采用以下方式調(diào)節(jié)：當(dāng)蒸汽壓力下降至低于設(shè)定值時(shí)，所述設(shè)定值因重液態(tài)金屬冷卻劑的鉍含量和凝固溫度不同而不同，截止調(diào)節(jié)裝置的閥門完全關(guān)閉，冷凝水填充冷卻換熱器的整個(gè)殼程或者管程，隨后，蒸汽凝結(jié)且排熱停止，達(dá)到無需組織排熱的余熱排出功率。在達(dá)到所述余熱排出功率時(shí)，需要轉(zhuǎn)換到另一種模式—熱保持模式，這種模式可以啟動(dòng)反應(yīng)堆外部加熱系統(tǒng)，對(duì)蒸汽發(fā)生器執(zhí)行干燥或其他所需措施。

4、當(dāng)反應(yīng)堆中的殘余余熱排出功率處于中間水平時(shí)，冷卻換熱器中的冷凝水部分填充殼程或管程，使得剩余熱交換表面可以對(duì)進(jìn)入的蒸汽進(jìn)行冷凝，并在維持蒸汽壓力設(shè)定值和相對(duì)應(yīng)的飽和溫度的同時(shí)確保所需的輸出功率水平，所述飽和溫度超過重液態(tài)金屬冷卻劑的凝固溫度設(shè)定值，從而防止在冷卻過程中重液態(tài)金屬冷卻劑凝固。在這種情況下，在蒸汽發(fā)生器回路中，由于回路下降管段上的水腔與回路上升管段上的汽水混合物腔之差而形成了移動(dòng)增壓，在移動(dòng)增壓的作用下，蒸汽分離器產(chǎn)生了自然循環(huán)。

5、為了確保暫態(tài)過程的穩(wěn)定性，優(yōu)選地，在運(yùn)行期間，蒸汽分離器中的水位不會(huì)發(fā)生明顯變化。蒸汽分離器內(nèi)最初(準(zhǔn)備運(yùn)行時(shí)貯備的)的水容量應(yīng)大于帶有下降管段的冷卻換熱器內(nèi)的水容積和從蒸汽發(fā)生器到蒸汽分離器的上升管段容量之和。所貯備的水容量可應(yīng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的最不利運(yùn)行情況，即冷卻換熱器在冷卻模式下以最高生產(chǎn)效率運(yùn)行且蒸汽發(fā)生器在直流模式下以發(fā)電功率水平運(yùn)行。第二種極端情況冷卻換熱器以最小功率運(yùn)行，此時(shí)其中充滿水，蒸發(fā)量最低，并且從蒸汽發(fā)生器到蒸汽分離器的上升管段的蒸汽含量最低。此外，在第一種情況下，所貯備和冷凝的水不得超過蒸汽分離器的一定部分(例如，一半容量)；在第二種情況下，水位不得低于冷卻換熱器的排水管。

6、在截止調(diào)節(jié)裝置后的冷凝水與分離出來的水混合，形成鍋爐水。鍋爐水從蒸汽分離器的底部沿管道(帶有在斷電后開啟的截止閥)進(jìn)入供水管道和蒸汽發(fā)生器的入口。

7、由于在待機(jī)模式(核反應(yīng)堆的能量運(yùn)行模式)，從蒸汽分離器到蒸汽發(fā)生器的供水管道上的截止閥關(guān)閉，由于隔熱的熱損失，蒸汽分離器內(nèi)的蒸汽會(huì)冷凝。由于蒸汽分離器通過管道與過熱蒸汽管道相連，蒸汽分離器內(nèi)的壓力將近似于過熱蒸汽的壓力。在同樣壓力下會(huì)發(fā)生冷凝，在過熱蒸汽的壓力下，冷凝水的溫度將等于飽和溫度。蒸汽分離器的熱損失將導(dǎo)致進(jìn)入的過熱蒸汽不斷冷凝，因此熱損失功率將等于冷凝水流量與蒸汽分離器內(nèi)過熱蒸汽和水的焓差的乘積?？紤]到熱損失的有限性，冷凝水流量不會(huì)超過1％，這是可接受的數(shù)值。與此同時(shí)，蒸汽分離器和管道的自由容量將連續(xù)下降并逐漸冷卻，直至降到環(huán)境溫度。當(dāng)被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行且蒸汽發(fā)生器內(nèi)的重液態(tài)金屬冷卻劑冷凍時(shí)，這可能會(huì)造成熱沖擊。為了防止這些不利情況，在待機(jī)模式下，蒸汽分離器內(nèi)的水溫應(yīng)高于重液態(tài)金屬冷卻劑的凝固溫度。此外，為了使被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)保持在待機(jī)模式并準(zhǔn)備切換到冷卻模式，蒸汽分離器中應(yīng)保持設(shè)定水位。

8、為了達(dá)到上述目的，擬在待機(jī)模式下通過設(shè)在蒸汽分離器內(nèi)的溢流管排放蒸汽分離器內(nèi)積聚的冷凝水，所述溢流管在所需水位處設(shè)有頂端開口。溢流管在蒸汽分離器的底部密封，且其底端與冷凝水排放器相連，從冷凝水排放器排放的冷凝水通過帶有截止閥的管道流入冷凝水供給管道內(nèi)，例如，流入高壓加熱器。

9、為了防止蒸汽分離器內(nèi)的水溫下降，在低于溢流管水位的位置設(shè)有換熱器，供供水通過所述換熱器流出。所述換熱器可以確保蒸汽分離器內(nèi)的水溫接近供供水的水溫，使得在供供水?dāng)嚅_和轉(zhuǎn)為從蒸汽分離器到蒸汽發(fā)生器供水模式時(shí)不會(huì)出現(xiàn)熱沖擊。

10、因此，同時(shí)解決了兩個(gè)技術(shù)問題：確保蒸汽分離器內(nèi)所需的水位和確保待機(jī)模式下的水溫。

11、具體地，根據(jù)本發(fā)明的通過蒸汽發(fā)生器的被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)主要用于帶有重液態(tài)金屬冷卻劑的核反應(yīng)堆，包括：直流式蒸汽發(fā)生器、蒸汽分離器和連接所述直流式蒸汽發(fā)生器和所述蒸汽分離器的管道，所述蒸汽分離器內(nèi)置有由供水加熱的換熱器且設(shè)在溢流管水位下方；冷卻換熱器，位于所述蒸汽分離器上方，用于冷凝蒸汽；從所述蒸汽分離器向所述冷卻換熱器供給蒸汽的管道；將冷凝水從所蒸汽出口管道排放到所述蒸汽分離器的管道；快速截止閥,位于從所述蒸汽發(fā)生器排放蒸汽的管道上和向所述蒸汽發(fā)生器供水的供水管道上；向所述蒸汽發(fā)生器供水的供水管道；冷凝水排熱裝置，所述冷凝水排熱裝置用于從所述冷卻換熱器向最終熱阱排放冷凝熱，例如排放到位于所述蒸汽分離器上方的被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)的槽；截止閥，位于從所述蒸汽分離器至所述蒸汽發(fā)生器的供水管道的鍋爐水供給管道上；以及溢流換熱管，所述溢流換熱管位于所述蒸汽分離器內(nèi)，在所述蒸汽分離器處于待機(jī)模式下的水位上方設(shè)有開放頂端，并且在所述蒸汽分離器的出口與例如冷凝水排放器相連。

12、冷卻換熱器中的冷凝水水位決定其生產(chǎn)效率和余熱排出功率。因此，在從冷卻換熱器中排出冷凝水的管道上安裝有壓力直動(dòng)式截止調(diào)節(jié)裝置，以根據(jù)回路中的壓力調(diào)節(jié)冷凝水的流量。冷卻換熱器在蒸汽冷凝速率方面具有可變的生產(chǎn)效率，相應(yīng)地，由于冷卻換熱器中可以維持冷凝水水位，所述水位可以完全或部分關(guān)閉使蒸汽發(fā)生冷凝的換熱表面，因此在輸入功率方面，蒸汽發(fā)生器也具有可變的生產(chǎn)效率。

13、壓力直動(dòng)式截止調(diào)節(jié)裝置與帶有輸出功率(基于冷凝水水位)反饋的冷卻換熱器一起組成基于系統(tǒng)內(nèi)壓力的排熱設(shè)備調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器基于被動(dòng)原理。在這種情況下，截止調(diào)節(jié)裝置還可以通過專用管道提供供水壓力的方式和/或利用電磁鐵強(qiáng)制移動(dòng)閥桿的方式進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，因此，降低供水壓力或電磁鐵斷電會(huì)使得截止調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入壓力調(diào)節(jié)器的狀態(tài)。

14、在編寫安全控制反應(yīng)堆裝置的算法時(shí)，對(duì)于最危險(xiǎn)的始發(fā)事件，如斷電或供水停止，可以考慮截止調(diào)節(jié)裝置的上述特點(diǎn)。

15、根據(jù)本發(fā)明的通過蒸汽發(fā)生器的被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)只有在蒸汽發(fā)生器內(nèi)有足夠容量的水時(shí)才能運(yùn)行。因此，在從蒸汽發(fā)生器中排放蒸汽的管道上和向蒸汽發(fā)生器供水的供水管道上，安裝有備用快速截止閥，在vver核電站的核反應(yīng)堆上就安裝了同樣的截止閥。在正常運(yùn)行條件下，通過蒸汽發(fā)生器的被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)處于待機(jī)模式，在供水泵的水壓和/或電磁鐵的作用下，截止調(diào)節(jié)裝置的閥門可能會(huì)被強(qiáng)制關(guān)閉，使得位于從蒸汽分離器到供水管道上的截止閥關(guān)閉。在所有模式下，冷凝水排放器只排放多余的水，并且防止蒸汽從溢流管上方的蒸汽分離器排放。

16、在冷卻模式下，當(dāng)蒸汽發(fā)生器采用管件與渦輪裝置系統(tǒng)斷開時(shí)，蒸汽分離器中的蒸汽進(jìn)入冷卻換熱器，在冷卻換熱器中形成的冷凝水通過截止調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入蒸汽分離器底部的槽，在槽中與分離出的水混合，分離出的水的飽和溫度明顯比重液態(tài)金屬冷卻劑的凝固溫度高，并以鍋爐水的形式從蒸汽發(fā)生器入口進(jìn)入。這防止在被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)對(duì)蒸汽發(fā)生器管板產(chǎn)生熱沖擊。

17、蒸汽發(fā)生器的生產(chǎn)效率與其內(nèi)的冷凝水水位有關(guān)。在最高冷凝水水位且換熱表面被完全淹沒時(shí)，冷卻換熱器的輸出功率最小，主要由熱損失水平?jīng)Q定。當(dāng)冷凝水水位低于換熱表面的水平位時(shí)，冷卻換熱器的生產(chǎn)效率最大。

18、利用具有調(diào)節(jié)彈簧的波紋管組件將截止調(diào)節(jié)裝置的水腔和閥桿液壓機(jī)械連接，截止調(diào)節(jié)裝置可在被動(dòng)模式下運(yùn)行，因?yàn)楫?dāng)蒸汽壓力上升時(shí)，作用到截止調(diào)節(jié)裝置的閥門上的力大于調(diào)節(jié)彈簧的力，使得閥桿移動(dòng)，閥門開啟。

19、被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)的槽可以使用鋼制特殊容器，也可以使用反應(yīng)堆建筑物的相應(yīng)工藝室的容積，所述工藝室的墻壁和底部隔板有耐水腐蝕的不銹鋼金屬襯里。

20、在被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)的槽內(nèi)還可以設(shè)有冷卻水換熱器，所述冷卻水換熱器可以對(duì)反應(yīng)堆進(jìn)行能動(dòng)冷卻，并且無需與渦輪裝置連接。

21、本發(fā)明還提供了一種向通過蒸汽發(fā)生器的被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)加注工作介質(zhì)的方法，所述方法解決了所面臨的問題并可以實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，根據(jù)所述方法，當(dāng)溫度高于重液態(tài)金屬冷卻劑的熔化溫度時(shí)，將帶有干燥蒸汽發(fā)生器的二回路的蒸汽供給閥門開啟，并以超過飽和壓力設(shè)定值的供給壓力供給蒸汽，例如從啟動(dòng)鍋爐房供給蒸汽，所述飽和壓力與加熱系統(tǒng)提供的重液態(tài)金屬冷卻劑的溫度相對(duì)應(yīng)。同時(shí)，蒸汽壓力應(yīng)低于截止調(diào)節(jié)裝置的閥門的開啟壓力。當(dāng)根據(jù)水位指示器所示，蒸汽分離器內(nèi)的水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，或當(dāng)冷凝水排放器的冷凝液排放管道溫度升高達(dá)到二回路壓力時(shí)的蒸汽飽和溫度時(shí)，關(guān)閉蒸汽供給閥。在這種情況下，被動(dòng)余熱排出系統(tǒng)的槽內(nèi)的水明顯具有更低溫度，冷卻換熱器采用所述槽內(nèi)的水冷卻，蒸汽分離器的熱損失明顯低于冷卻換熱器的熱交換，因此，冷卻換熱器內(nèi)的水優(yōu)先冷凝。因此，冷凝水先充滿冷卻換熱器，隨后充滿蒸汽分離器內(nèi)的水容積。當(dāng)渦輪裝置為冷態(tài)時(shí)，來自冷凝水排放器內(nèi)的水通過冷卻器排放到工藝?yán)淠鲀?nèi)。

22、下面將結(jié)合附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，附圖示出了本發(fā)明的可能實(shí)施例。