PRHR技术方案分析分析

一、 非能动余热排出换热器安全壳内布置1、计算模型余热排出换热器m7.00.7m7.57.0208HS100101102207TDVHS6.5103206104205105H204200S1062035.0HS1072021104.5109108201TDVHS4.0200安全壳0.0

大气环境12.59.5 229228227226225224223222221220安全壳屏蔽水套2、假设条件1）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）2）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DN1003）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（4）计算中不考虑安全壳、屏蔽水套结构物的吸热3、典型数据（1）换热器一次侧进出口温度（2）屏蔽水套水位变化（3）屏蔽水套温度变化（4）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、设计方案变形大气环境余热排出换热器 大气环境m12.57.0空气219229自然对流0.7m9.57.52182282082172277.0100TDV6.5

HS101102207HS216226103206104205215225105H204200S106203214110TDV

5.04.54.0

HS107202213223109108201212222HS211200221海水自然对流210230220安全壳压载水舱安全壳堆舱屏蔽水套1.0m0.0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。二、 非能动余热排出换热器堆舱内布置1、计算模型余热排出换热器

排气阀

大气环境14.0m229713.5.00.7m9.57.52287.0208227HS100101102207TDV226HS6.5103206104205225105H204200S2242031065.0HS107202223110109108201222TDV4.5HS4.0221200疏水阀220安全壳压载水舱堆舱0.01.0m

空气自然对流船体吃水线230海水自然对流2、假设条件1）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）2）换热器布置在堆舱内，通过接管与压载水舱连接，接管规格DN1003）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4）压载水舱初始温度30℃，外海温度30℃3、典型数据（1）换热器一次侧进出口温度（2）压载水舱水位变化（3）压载水舱温度（4）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