本發明涉及一種反應堆冷卻劑輔助加熱與余熱排出裝置技術，特別涉及一種用于池式液態重金屬冷卻反應堆的輔助加熱與余熱排出復合型裝置。
背景技術：
池式液態重金屬冷卻反應堆停止運行時，液態重金屬冷卻劑溫度降低，由于液態重金屬熔點較高當液態重金屬冷卻劑溫度低于其熔點時極容易引起凝固事故，即使液態重金屬冷卻劑溫度高于其熔點較小范圍，也有可能出現液態重金屬冷卻劑的局部凝固事故，所以有必要設計能夠實現主容器內液態重金屬冷卻劑加熱的輔助加熱系統。目前，池式液態重金屬冷卻反應堆中的輔助加熱系統，主要有以下幾種類型：第一種是在反應堆主容器與安全容器間的環形空腔內通入高溫氮氣，通過高溫氮氣與主容器的換熱實現對主容器內液態重金屬冷卻劑的加熱功能，但是這種方式傳熱效率較低，并會導致環形空腔內氣體壓力的變化影響安全容器的安全功能。第二種是在堆芯下方裝入加熱絲來實現對主容器內液態重金屬冷卻劑的加熱功能，但是在反應堆長期的高溫輻照腐蝕環境影響下，加熱絲的可用性將會受到一定影響。池式液態重金屬冷卻反應堆事故停堆后，主泵停止運行，二回路循環泵停止運行，通過堆芯的冷卻劑流量急劇減少，堆芯功率降低，主回路冷卻劑溫度升高，存在燃料包殼融化的風險，為保證及時將堆芯余熱帶走，有必要設計余熱排出系統保證堆芯的冷卻能力。目前，池式液態重金屬冷卻反應堆中的余熱排出系統，主要有以下幾種類型：第一種是在主容器外壁面裝設換熱管，通過換熱管內空氣的自然循環能力依靠輻射換熱將主容器壁面的熱量帶走，從而降低主容器內冷卻劑溫度，帶走堆芯余熱，但是這種方法的換熱效率較低。第二種是在主容器內裝設余熱換熱器，通過與主回路冷卻劑的直接換熱降低主回路冷卻劑溫度，帶走堆芯熱量，但是這種方法需要在主容器內額外裝設余熱換熱器，增加了主容器內設備布置的復雜性。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種用于池式液態重金屬冷卻反應堆的輔助加熱與余熱排出復合型裝置。本發明技術解決方案如下：一種用于池式液態重金屬冷卻反應堆的輔助加熱與余熱排出復合型裝置，包括：水池、螺旋管、截止閥一、截止閥二、截止閥三、截止閥四、截止閥五、截止閥六、加熱器、水泵、儲水罐、熱交換器的二回路冷卻劑出口端、熱交換器的二回路冷卻劑進口端、二回路冷卻劑系統的入口端和二回路冷卻劑系統的出口端；復合型裝置與二回路冷卻劑系統為一個并聯環路，二回路冷卻劑系統的入口端通過截止閥五與熱交換器的二回路冷卻劑出口端相連，二回路冷卻劑系統的出口端通過截止閥六與熱交換器的二回路冷卻劑進口端相連，加熱器的一端依次通過截止閥二和截止閥四與熱交換器的二回路冷卻劑出口端相連，加熱器的另一端通過水泵與儲水罐的一端相連，儲水罐的另一端通過截止閥三與熱交換器的二回路冷卻劑進口端相連，螺旋管的一端依次通過截止閥一和截止閥四與熱交換器的二回路冷卻劑出口端相連，螺旋管的另一端與儲水罐相連，螺旋管浸泡在水池中，截止閥二、加熱器和水泵與截止閥一和螺旋管為一個并聯環路。進一步的，反應堆運行時，與二回路冷卻劑系統的入口端和二回路冷卻劑系統的出口端相連的截止閥五、截止閥六打開，與儲水罐和加熱器相連的截止閥三、截止閥四關閉，與加熱器相連的截止閥二關閉，與螺旋管相連的截止閥一關閉，通過二回路冷卻劑系統帶走主容器內堆芯產生的熱量；反應堆停止運行時，與二回路冷卻劑系統的入口端和二回路冷卻劑系統的出口端相連的截止閥五、截止閥六關閉，與儲水罐和加熱器相連的截止閥三、截止閥四打開，與加熱器相連的截止閥二打開，與螺旋管相連的截止閥一關閉，通過輔助加熱裝置對主容器內液態重金屬冷卻劑進行加熱，防止液態重金屬冷卻劑發生凝固；反應堆二回路冷卻劑系統功能失效時，與二回路冷卻劑系統的入口端和二回路冷卻劑系統的出口端相連的截止閥五、截止閥六關閉，與儲水罐和加熱器相連的截止閥三、截止閥四打開，與加熱器相連的截止閥二關閉，與螺旋管相連的截止閥一打開，通過余熱排出裝置將主容器內堆芯產生的余熱排出。與現有技術相比，本發明的特點是：本發明輔助加熱與余熱排出復合型裝置結構簡單，不需要在主容器內增加額外部件，有效提高反應堆的可靠性和安全性。輔助加熱與余熱排出復合型裝置的運行不會影響其他系統的安全性，換熱效率較高。輔助加熱與余熱排出復合型裝置具有加熱容器內液體重金屬冷卻劑的功能與排出堆芯余熱的功能。附圖說明圖1為本發明提供的一種用于池式液態重金屬冷卻反應堆的輔助加熱與余熱排出復合型裝置示意圖，其中，1為水池，2為螺旋管，3為截止閥一，4為截止閥二，5為加熱器，6為水泵，7為儲水罐，8為截止閥三，9為截止閥四，10為截止閥五，11為截止閥六，12熱交換器的二回路冷卻劑出口端、13熱交換器的二回路冷卻劑進口端、14二回路冷卻劑系統的入口端，15二回路冷卻劑系統的出口端。具體實施方式下面結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步詳細描述：如圖1所示，本發明一種用于池式液態重金屬冷卻反應堆的輔助加熱與余熱排出復合型裝置，包括水池1、螺旋管2、截止閥3、截止閥4、截止閥8、截止閥9、截止閥10、截止閥11、加熱器5、水泵6、儲水罐7、熱交換器的二回路冷卻劑出口端12、熱交換器的二回路冷卻劑進口端13、二回路冷卻劑系統的入口端14和二回路冷卻劑系統的出口端15；復合型裝置與二回路冷卻劑系統為一個并聯環路，二回路冷卻劑系統的入口端14通過截止閥10與熱交換器的二回路冷卻劑出口端12相連，二回路冷卻劑系統的出口端15通過截止閥11與熱交換器的二回路冷卻劑進口端13相連，加熱器5的一端通過截止閥4、截止閥9與熱交換器的二回路冷卻劑出口端12相連，加熱器5的另一端通過水泵6與儲水罐7的一端相連，儲水罐7的另一端通過截止閥8與熱交換器的二回路冷卻劑進口端13相連，螺旋管2的一端通過截止閥3、截止閥9與熱交換器的二回路冷卻劑出口端12相連，螺旋管2的另一端與儲水罐7相連，螺旋管2浸泡在水池1中，截止閥4、加熱器5、水泵6與截止閥3、螺旋管2為一個并聯環路。反應堆運行時，與二回路冷卻劑系統的入口端14和二回路冷卻劑系統的出口端15相連的截止閥10、截止閥11打開，與儲水罐7和加熱器5相連的截止閥8、截止閥9關閉，與加熱器5相連的截止閥4關閉，與螺旋管2相連的截止閥3關閉，低溫的二回路冷卻劑從二回路冷卻劑系統的出口端15通過截止閥11后進入熱交換器的二回路冷卻劑進口端13，在熱交換器中吸收一回路冷卻劑的熱量后溫度升高，從熱交換器的二回路冷卻劑出口端12流出，然后經過截止閥10后進入二回路冷卻劑系統的入口端14，在二回路冷卻劑系統中將二回路冷卻劑吸收的熱量帶走，完成一個循環；反應堆停止運行時，與二回路冷卻劑系統的入口端14和二回路冷卻劑系統的出口端15相連的截止閥10、截止閥11關閉，與儲水罐7和加熱器5相連的截止閥8、截止閥9打開，與加熱器5相連的截止閥4打開，與螺旋管2相連的截止閥3關閉，加熱器5開始運行，將儲水罐7及環路中的水加熱到一定溫度，然后水泵6開始運行，將高溫的水通過截止閥8送入熱交換器的二回路冷卻劑進口端13，在熱交換器中將熱量傳遞給一回路冷卻劑后溫度降低，從熱交換器的二回路冷卻劑出口端12流出，然后經過截止閥9、截止閥4流入加熱器5中繼續加熱，完成一個循環，通過輔助加熱系統對主容器內液態重金屬冷卻劑進行加熱，達到防止液態重金屬冷卻劑發生凝固的目的。反應堆二回路冷卻劑系統功能失效時，與二回路冷卻劑系統的入口端14和二回路冷卻劑系統的出口端15相連的截止閥10、截止閥11關閉，與儲水罐7和加熱器5相連的截止閥8、截止閥9打開，與加熱器5相連的截止閥4關閉，與螺旋管2相連的截止閥3打開，在主容器中吸收堆芯熱量后的高溫水從熱交換器的二回路冷卻劑出口端12流出，通過截止閥9、截止閥3后流入螺旋管2，螺旋管2中的高溫水在水池1中釋放熱量后通過儲水罐7與截止閥8流入熱交換器的二回路冷卻劑進口端13，繼續在主容器中吸收堆芯產生的熱量，完成一個循環，通過余熱排出裝置達到將主容器內堆芯產生的余熱排出的目的。與現有技術相比，本發明輔助加熱與余熱排出復合型裝置結構簡單，不需要在主容器內增加額外部件，有效提高反應堆的可靠性和安全性。輔助加熱與余熱排出復合型裝置的運行不會影響其他系統的安全性，換熱效率較高。