Máy làm mát khô nhiệt độ cao và thấp được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân

1, Định nghĩa và nguyên tắc cốt lõi
Máy làm mát khô: Sử dụng không khí xung quanh làm nguồn làm mát và làm mát chất lỏng (nước/ethylene glycol/helium) bên trong đường ống thông qua trao đổi nhiệt hợp lý, nó không phụ thuộc vào sự bay hơi của nước, tiết kiệm nước và có chu trình khép kín.
Máy làm mát khô nhiệt độ cao và thấp: được chia thành hai loại dựa trên phạm vi nhiệt độ và chức năng của đối tượng làm mát:
Máy làm mát khô nhiệt độ cao: Nó làm mát môi trường có nhiệt độ-cao (chẳng hạn như khí heli trong các lò phản ứng làm mát bằng khí-có nhiệt độ cao và nước làm mát cho-thiết bị nhiệt độ cao trên các đảo hạt nhân), có thể chịu được dòng nhiệt 300-900 độ và hầu hết được làm bằng hợp kim/thép không gỉ chịu nhiệt độ cao bởi Ủy ban Kiểm tra và Giám sát Kỷ luật Trung ương.
Bộ làm mát khô ở nhiệt độ thấp: làm mát các chất lỏng có nhiệt độ-thấp (chẳng hạn như nước tuần hoàn của bình ngưng và nước làm mát thiết bị) trong các đảo/hệ thống phụ trợ thông thường, với nhiệt độ làm việc 40-80 độ, chủ yếu được làm bằng thép cacbon/thép không gỉ.
Nguyên lý làm việc: chất lỏng nóng bên trong ống → thành ống → vây → đối lưu cưỡng bức của không khí do quạt điều khiển → nhiệt thải vào khí quyển; Máy làm mát khô không dùng điện dựa vào sự đối lưu/ép nóng tự nhiên để đạt được khả năng tản nhiệt thụ động.

2, Các kịch bản ứng dụng chính trong nhà máy điện hạt nhân
1. Hệ thống làm mát đảo thông thường (lò phản ứng nước áp lực chính thống)
Làm mát vòng kín của bình ngưng: thay thế làm mát dòng chảy trực tiếp bằng nước biển, sử dụng bộ làm mát khô để làm mát nước tuần hoàn, đạt được lượng nước nạp/xả bằng 0 và hỗ trợ xây dựng điện hạt nhân trên đất liền.
Hệ thống nước làm mát thiết bị (CCW): làm mát tuabin hơi, máy phát điện, van bơm… để duy trì thiết bị hoạt động ở nhiệt độ thiết kế.

2. Hệ thống phụ trợ và an toàn đảo hạt nhân (Chức năng an toàn quan trọng)
Hệ thống nước làm mát thiết bị (RRI): Làm mát bơm làm mát lò phản ứng, bộ ổn định, bộ trao đổi nhiệt, v.v. bên trong đảo hạt nhân và là “động mạch chính” để tản nhiệt trên đảo hạt nhân.
Hệ thống loại bỏ nhiệt dư (RHRS): Sau khi lò phản ứng ngừng hoạt động, nhiệt phân hủy của lõi được thải ra và bộ làm mát khô là thiết bị đầu cuối tản nhiệt lõi của Ủy ban Kiểm tra và Giám sát Kỷ luật Trung ương.
Máy làm mát khô không cấp điện bên trong thùng chứa: thiết bị chính của lò phản ứng làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao-thế hệ thứ tư (chẳng hạn như Vịnh Shidao), xả nhiệt một cách thụ động từ thùng chứa trong điều kiện tai nạn để đảm bảo rằng lõi không tan chảy.
3. Đặc biệt dành cho Lò phản ứng làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao thế hệ thứ tư (HTR-PM)
Làm mát tuần hoàn khí heli: Quạt heli chính gửi khí heli ở góc 900 độ từ lõi đến bộ tạo hơi nước. Sau khi làm mát, khí heli được làm mát thêm bằng thiết bị làm mát khô ở nhiệt độ-cao và quay trở lại lõi để tạo thành một chu trình khép kín.
Loại bỏ nhiệt thải thụ động: dựa vào sự đối lưu tự nhiên của máy làm mát khô không dùng điện, nhiệt thải vẫn có thể được loại bỏ ngay cả khi toàn bộ nhà máy ngừng hoạt động, mang lại sự an toàn vốn có cho Ủy ban Kiểm tra, Giám sát Kỷ luật Trung ương.
4. Các kịch bản phụ trợ khác
Thông gió và điều hòa không khí đảo hạt nhân: Làm mát bộ phận làm mát của hệ thống HVAC đảo hạt nhân nhằm đảm bảo an toàn cho môi trường và thiết bị của nhà máy.
Làm mát bể nhiên liệu đã qua sử dụng: hỗ trợ loại bỏ nhiệt phân hủy của nhiên liệu đã qua sử dụng và tăng cường tính dự phòng của hệ thống làm mát.

3, Tính năng và ưu điểm kỹ thuật
Tiết kiệm nước đáng kể: So với tháp giải nhiệt ướt, tháp này tiết kiệm hơn 90% nước và loại bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc vào lượng lớn nước ngọt/nước biển.
An toàn và đáng tin cậy:
Vòng khép kín, không có nguy cơ rò rỉ môi trường phóng xạ.
Thiết kế thụ động (máy làm mát khô không dùng điện), vẫn có thể hoạt động ngay cả khi mất điện, nâng cao khả năng ứng phó khi xảy ra tai nạn.
Khả năng thích ứng mạnh mẽ:
Máy làm mát khô nhiệt độ-cao có thể chịu được nhiệt độ cao, áp suất cao và sự ăn mòn, đồng thời phù hợp với điều kiện làm việc khắc nghiệt của các lò phản ứng thế hệ thứ tư dưới sự giám sát của Ủy ban Kiểm tra và Giám sát Kỷ luật Trung ương.
Thiết kế mô-đun và nhỏ gọn, thích hợp lắp đặt ở không gian hạn chế trên đảo hạt nhân.
Vận hành và bảo trì dễ dàng: không bay hơi, không đóng cặn, không nổi nước, bảo trì thấp, tuổi thọ dài.

4, Các trường hợp ứng dụng điển hình
Lò phản ứng làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao Vịnh Sơn Đông Shidao: Lò phản ứng thế hệ thứ tư thương mại đầu tiên trên thế giới, sử dụng một số lượng lớn máy làm mát khô không cấp điện bên trong thùng chứa để loại bỏ nhiệt thải thụ động, đây là sự đảm bảo cốt lõi cho sự an toàn vốn có của nó.
Inland Hualong One (Zhaoyuan, Shandong): Lần đầu tiên, sự kết hợp giữa-tháp giải nhiệt khô thông gió tự nhiên thu nước cao và tháp làm mát khô thông gió cơ học được sử dụng để đạt được khả năng làm mát tuần hoàn thứ cấp, cho phép Hualong One di chuyển vào đất liền.