一种双循环模式反应堆和反应堆运行噪声的控制方法

摘要

本发明公开了一种双循环模式反应堆和反应堆运行噪声的控制方法，该双循环模式反应堆包括主容器、堆芯、换热器、主泵、阀门和汽轮机组，还包括与所述泵并联第一支路，所述第一支路上设有用于控制支路通断的阀门，其中，所述阀门与所述主泵二者之间的切换关系包括：在强迫循环时，所述阀门关闭，冷却剂通过所述主泵；在自然循环时，所述阀门打开，冷却剂通过支路。本反应堆具有结构紧凑，体积小，噪声低，反应堆操作简单，功率调节范围大，且功率可根据需要频繁调节，双循环模式运行的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及反应堆，尤其涉及可降低运行噪声的反应堆和反应堆运行噪声的控制方法。

背景技术

潜艇反应堆是个非常复杂特殊的系统，其不仅要求反应堆结构紧凑，体积小，噪声低，还需要反应堆操作简单，功率调节范围大，功率变化频繁等特点。

现有的潜艇反应堆大多采用压水堆，由于压水堆固有的特点使其小型化比较困难，结构体积庞大，且压水堆运行一般带主泵强迫循环，而主泵在运行时带来了噪声问题。

因而，有必要采取措施对反应堆主泵的运行噪声进行控制。本发明提出的切换反应堆运行模式的措施，能很好的解决上述的问题。

发明内容

本发明目的在于提出一种双循环模式反应堆，以在主泵强迫冷却剂循环的强迫循环模式基础上提供其他的运行模式。

本发明的目的还在于提供一种反应堆运行噪声的控制方法，以通过切换运行模式来降低反应堆运行噪声。

为此，本发明提供了一种双循环模式反应堆，包括主容器、堆芯、换热器、主泵、阀门和汽轮机组，还包括与所述泵并联第一支路，所述第一支路上设有用于控制支路通断的阀门，其中，所述阀门与所述主泵二者之间的切换关系包括：在强迫循环时，所述阀门关闭，冷却剂通过所述主泵；在自然循环时，所述阀门打开，冷却剂通过支路。

进一步地，上述反应堆在设定功率以下采用强迫循环，在所述设定功率以上关闭主泵，并采用自然循环模式运行。

进一步地，上述反应堆采用液态金属作为冷却剂。

进一步地，上述第一支路上设有单向阀，或所述阀门选用止回阀门。

进一步地，上述泵与所述阀门二者之间形成联动关系，在所述主泵运行时所述阀门自动关闭，自然循环模式下所述阀门自动打开。

进一步地，上述汽轮机组为单机双缸结构，包括选择性地运行的第一气缸和第二气缸、以及能量输出系统。

进一步地，上述能量输出系统用于产生电力和/或动力。

进一步地，上述反应堆为池式一体化设计结构。

根据本发明的另一方面，提供了一种反应堆运行噪声的控制方法，该反应堆包括主容器、堆芯、换热器、主泵、阀门和汽轮机组，其特征在于，所述反应堆还包括与所述主泵并联的第一支路，所述第一支路上设有阀门，所述控制方法包括在需要低噪声运行时，由所述主泵强迫冷却剂循环的强迫循环模式切换为自然循环模式，即关闭所述主泵，打开所述阀门，使冷却剂通过所述第一支路自然循环。

进一步地，上述汽轮机组为单机双缸结构，所述控制方法包括根据外界功率需要切换双缸或单机单缸运行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

所述反应堆具有结构紧凑，体积小，噪声低，反应堆操作简单，功率调节范围大，且功率可根据需要频繁调节，双循环模式运行的优点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的双循环模式反应堆的示意图。

附图标记说说明

1、主容器；2、堆芯；

3、换热器；4、主泵；

5、阀门；6、汽轮机发电系统；

7、第一气缸；8、第二气缸；

9、能量输出系统。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明在主泵强迫冷却剂循环的强迫循环模式基础上增加了利用支路令冷却剂自然循环的自然循环模式，当切换到自然循环模式时，主泵关闭，进而从根本上消除了主泵运行噪音。

图1示出了根据本发明的实施例。

如图1所示，双循环模式反应堆包括主容器1、堆芯2、换热器3、主泵4、阀门5、汽轮机发电系统6，在一回路系统中，与主泵4并联一个第一支路，通过阀门5控制，强迫循环时，阀门5关闭，冷却剂通过主泵4，自然循环时，阀门5打开，冷却剂通过支路。

根据本发明的反应堆可在高功率下采用强迫循环，在低功率下关闭主泵，并采用自然循环模式运行。其可根据潜艇的运行状态选择反应堆运行在强迫循环或自然循环模式下，大大减小潜艇潜航时的噪声。

在一实施例中，反应堆采用液态金属作为冷却剂。液态金属作为冷却剂的优点是其可使反应堆结构更加紧凑，体积减小，同时可大大提高自然循环能力。

在一实施例中，阀门5采用止回阀，主泵4运行时阀门5自动关闭，自然循环模式下阀门5自动打开。采用止回阀设计，自然循环状态下冷却剂直接流过管道，减小因停泵给回路带来的阻力，大大增加了反应堆系统的自然循环能力。在一变型实施例中，所述第一支路上设有单向阀，以替换阀门5的止回功能。

在一实施例中，上述反应堆还包括与所述泵并联第二支路，所述第二支路上设有用于控制该支路的阀门，该第二支路作为备用支路，以增加自然循环模式运行的安全性，并且该第二支路与第一支路配合，还能够用于调节冷却剂流量。在其他实施例中，具有三条或三条以上的支路。

在一实施例中，反应堆汽轮机发电系统6由第一气缸7、第二气缸8和能量输出系统9组成，采用单机双缸设计，可根据一回路功率进行单机双缸或单机单缸切换运行。所述反应堆采用该汽轮机发电系统，可根据潜艇的需要方便迅速的调节功率，满足潜艇的战略需求。

在一实施例中，所述反应堆采用池式一体化设计，大大提高了自然循环能力。池式一体化设计，不仅使整个系统结构更加紧凑，而且去除了管道、弯道等回路式设计，减小了整个一回路循环阻力，大大提高了自然循环能力。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

反应堆具有结构紧凑，体积小，噪声低，反应堆操作简单，功率调节范围大，且功率可根据需要频繁调节，双循环模式运行的优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。