一種不需要常規島投入的池式鈉冷快堆低功率運行方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于池式鈉冷快堆設計技術，具體涉及一種不需要常規島投入的池式鈉冷 快堆低功率運行方法。
【背景技術】
[0002] 池式鈉冷快堆正常運行時，反應堆堆芯產生的熱量正常情況下由主熱傳輸系統 (由一回路、二回路、三回路構成）導出，并通過汽輪發電機組將熱能轉化為電能。其中三回 路，包含汽輪機和發電機等都位于常規島。中國實驗快堆(CEFR)作為研究堆，很多情況下在 低功率下運行并開展試驗，此時汽輪機等設備沒有達到運行條件。由于常規島設備多、操作 繁瑣，具有投入費用高、準備時間長的特點，面對低功率即可滿足試驗需求的情況，亟需一 種可以在中低功率情況下，不投入常規島系統設備而運行的方案，以提高經濟性和靈活性。
[0003] 常規島是正常運行主熱傳輸系統的下游環節。不使用常規島時，需要考慮這些熱 量通過其它途徑排出，并且確定反應堆溫度等參數不超過相應限值。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是在滿足核安全的前提并且不降低安全裕量的條件下，提供一種不 需要常規島投入的池式鈉冷快堆低功率運行方法，適當提高經濟性和可靠性。
[0005] 本發明的技術方案如下：一種不需要常規島投入的池式鈉冷快堆低功率運行方 法，包括如下步驟：
[0006] (1)確定反應堆除主熱傳輸系統以外其他系統的排熱能力，包括：
[0007] (1-1)根據一回路冷卻劑凈化系統的流量和冷阱進出口溫差計算一回路冷卻劑凈 化系統的排熱量；
[0008] (1-2)根據事故余熱排出系統流量和空冷器進出口溫差計算事故余熱排出系統的 排熱能力；
[0009] (1-3)根據堆坑通風系統風量和保護容器外表面溫度計算堆坑通風系統的排熱 量；
[0010] (1-4)根據中間熱交換器二次側鈉出入口溫度差，計算二回路主輔系統的排熱量；
[0011] (2)根據反應堆一、二回路冷卻劑熱容計算溫升限制，包括：
[0012] (2-1)確定一、二回路冷卻劑初始溫度；
[0013] (2-2)根據核發熱確定整體溫升速率；
[0014] (3)常規島不投入的情況下，反應堆低功率運行，反應堆提升功率不大于1%額定 功率，監測中間熱交換器一次側入口鈉溫不超過365°C，維持此區間不同核功率臺階運行；
[0015] (4)根據步驟(1)、（2)的計算結果，以及步驟(3)的試驗結果，對控制保護系統的相 關整定值進行修改，以滿足安全裕量的要求。
[0016] 進一步，如上所述的不需要常規島投入的池式鈉冷快堆低功率運行方法，步驟(1-1)中，計算一回路冷卻劑凈化系統的排熱量公式如下：
[0017] Qi = Gi(Hi-Ho)
[0018] 其中：
[0019] Qi為一回路冷卻劑(鈉)凈化系統排熱量；
[0020] 6!為流量；
[0021] Hi為鈉入口焓值；
[0022] H。為鈉返回焓值。
[0023]進一步，如上所述的不需要常規島投入的池式鈉冷快堆低功率運行方法，步驟(1- 2)中，事故余熱排出系統的排熱能力計算模型如下：
[0024]事故余熱排除系統中間回路管道內的熱交換模型：
[0026] 其中：
[0027] τ -時間，s;
[0028] tNa-冷卻劑溫度，。C;
[0029] ts-冷卻劑周圍管壁中的平均溫度，°C;
[0030] tB〇-管壁周圍空氣溫度，。C;
[0031 ] Z-沿冷卻劑流向的坐標，m;
[0032] UNa-冷卻劑流速，m/s;
[0033] VNa -單位長度管道內的冷卻劑體積，m3;
[0034] Vs-單位長度管道內的冷卻劑周圍管壁的體積，m3;
[0035] K3-從冷卻劑到管壁的傳熱系數，W/m2 · °C;
[0036] K4-從管壁到周圍空氣的傳熱系數，W/m2 · °C;
[0037] F3-單位長度管道上冷卻劑和管壁之間的熱交換面積，m2;
[0038] F4-單位長度管道上管壁和周圍空氣之間的熱交換面積，m2;
[0039] CNa-冷卻劑體積熱容，J/m3 · °C;
[0040] Cs-冷卻劑周圍的所有管壁的平均有效體積熱容，J/m3 · °C;
[0041] 空氣冷卻器的熱交換模型：
[0044] tNa-空氣熱交換器管束中的冷卻劑溫度，°C;
[0045] tB-空氣熱交換器中的空氣溫度，°C;
[0046] ts-空氣熱交換器管束金屬的溫度，°C;
[0047] tSK-考慮到保溫層作用的空氣熱交換器容器的溫度，°C;
[0048] tBQ-管壁周圍空氣溫度，°C;
[0049] Z-沿空氣熱交換器管束長度方向上的坐標，m;
[0050] -沿空氣熱交換器管束間空間長度方向上的坐標，m;
[0051] UNa-空氣熱交換器管束內鈉流動速度，m/s;
[0052] UB-空氣熱交換器內空氣流動速度，m/s;
[0053] 心一鈉與空氣熱交換器管束間的傳熱系數，W/m2 · °C;
[0054] K2-管束與管束間空氣的傳熱系數，W/m2 · °C;
[0055] K3-空氣熱交換器管束間空氣與空氣熱交換器容器間的傳熱系數，W/m2 · °C;
[0056] K4-空氣熱交換器容器與周圍空氣間的傳熱(考慮到絕熱層)系數，W/m 2 · °C;
[0057] Fi-單位長度上鈉和空氣熱交換器管束之間的換熱面積，m2;
[0058] F2-單位長度上空氣熱交換器管道和管束間空氣的換熱面積，m2;
[0059] F3-單位長度上空氣熱交換器管束間空氣與空氣熱交換器容器間的換熱面積，m 2;
[0060] F4-單位長度上空氣熱交換器容器和周圍空氣之間的熱交換面積，m2;
[0061] Cs-空氣熱交換器管束的有效體積熱容，J/m3 · °C;
[0062] CB-空氣體積熱容，J/m3 · °C;
[0063] CSK-考慮到空氣熱交換器管束的空氣熱交換器容器的平均有效體積熱容，J/m 3 · °c；
[0064] CNa-冷卻劑體積熱容，J/m3 · °C;
[0065] VNa"單位長度上空氣熱交換器管束內的冷卻劑體積，m3;
[0066] Vs-單位長度上空氣熱交換器管束的體積，m3;
[0067] VB-空氣熱交換器管束間空間內單位長度上的空氣體積，m3;
[0068] VSK-考慮到保溫層的空氣熱交換器容器單位長度上空氣熱交換器容器的體積， m 3；
[0069] 事故余熱排除系統中間回路的流體力學模型：
[0071] 其中：
[0072] τ -時間，s;
[0073] ?這一描述￡回路單元的矢量，m;
[0074] dPL(O-單元d_￡.上的驅動壓頭，Pa;
[0075] d|L( τ)-單元d ￡上的流體阻力系數，相對單位；
[0076] Pl(t)-單元dL上的冷卻劑密度，kg/m3;
[0077] <⑴一單元d Z上的冷卻劑速度，m/s ;
[0078] # 一重力加速度，m/s2;
[0079] 事故余熱排除系統空氣流道換熱模型：
[0081] 其中：
[0082] τ -時間，s;
[0083] tB-空氣流道中的空氣溫度，°C;
[0084] ts-考慮到保溫層和混凝土結構的空氣流道的溫度，°C;
[0085] tB。一空氣流道周圍空氣的溫度，°C;
[0086] uB-空氣管道的空氣流速，m/s;
[0087] K3-空氣管道內空氣與管壁間的傳熱系數，W/m2 · °C;
[0088] K4-空氣管道與周圍空氣間的傳熱系數，W/m2 · °C;
[0089] F3-空氣管道單位長度上空氣和管道之間的換熱面積，m2;
[0090] F4-空氣管道單位長度上管道和周圍空氣之間的換熱面積，m2;
[0091 ] CB-空氣體積熱容，J/m3 · °C;
[0092] Cs-空氣管道的所有管層的平均有效體積熱容，J/m3 · °C;
[0093] VB-空氣管道單位長度上的空氣體積，m3;
[0094] Vs-空氣管道單位長度上的空氣管道結構的體積，m3;
[0095] 事故余熱排除系統空氣流道流體力學模型：
[0097] 其中 [0098] τ -時間，s;
[0099] 述一描述￡回路單元的矢量，m;
[0100] Δ Pwind-在空氣流道人口和出口上形成的氣體壓差，Pa;
[0101] ΔΡν(Ν，δ) -空氣熱交換器出口風門上的壓差，Pa;