本發(fā)明屬于聚變反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚變反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
聚變反應(yīng)堆是提供人類社會(huì)未來能源的主體反應(yīng)堆，其主要由等離子體產(chǎn)生裝置、包裹等離子體的數(shù)百個(gè)包層、冷卻系統(tǒng)和提氚系統(tǒng)等組成。包層是面向等離子體的主要部件，來自于等離子體的高熱流密度和中子通量負(fù)載將在包層內(nèi)加以利用，并在包層內(nèi)產(chǎn)生大量核熱沉積。冷卻系統(tǒng)即是通過冷卻劑將包層內(nèi)核熱沉積帶出并加以利用的系統(tǒng)設(shè)施。
為加快聚變能的研發(fā)步伐，中國(guó)加入了國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(iter)。iter的一個(gè)重要功能就是通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證包層的相關(guān)技術(shù)，為研發(fā)聚變反應(yīng)堆包括中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆(cfetr)，示范堆(demo)等提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。根據(jù)iter協(xié)議，中國(guó)將在2號(hào)窗口進(jìn)行測(cè)試包層模塊(tbm)的熱工、機(jī)械、中子學(xué)、電磁等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。為保證tbm能夠在iter的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下安全、穩(wěn)定、有效的運(yùn)行，針對(duì)tbm相關(guān)參數(shù)，并結(jié)合iter的各實(shí)驗(yàn)工況，需要設(shè)計(jì)和建造冷卻系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要提供一種聚變反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)聚變發(fā)生裝置的運(yùn)行調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，保證包層以及裝置的安全；能夠?yàn)榘鼘犹峁┓€(wěn)定的冷卻劑，以便包層能夠在聚變發(fā)生裝置中的高輻射、高熱流密度等惡劣環(huán)境下進(jìn)行相關(guān)的熱工水力學(xué)實(shí)驗(yàn)、電磁實(shí)驗(yàn)、氚提取實(shí)驗(yàn)、中子輻照實(shí)驗(yàn)等。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種聚變反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)，包括主回路；所述主回路包括了風(fēng)機(jī)pb-5002、加熱器ht-5001、tbm模塊、冷卻器hx-5002以及連接上述設(shè)備的管路；風(fēng)機(jī)pb-5002出口連接加熱器ht-5001，加熱器ht-5001與tbm模塊相連，tbm模塊與冷卻器hx-5002連接，冷卻器hx-5002再與風(fēng)機(jī)pb-5002的入口相連；
主回路中冷卻劑通過風(fēng)機(jī)pb-5002增壓后，流入加熱器ht-5001加熱，將冷卻劑溫度升高到滿足tbm模塊對(duì)冷卻劑入口冷卻劑溫度的要求，冷卻劑流入tbm模塊，帶出tbm模塊的產(chǎn)熱，然后流入冷卻器hx-5002中降溫，將冷卻劑溫度降低到滿足風(fēng)機(jī)pb-5002對(duì)冷卻劑入口溫度的要求，冷卻劑再流入風(fēng)機(jī)pb-5002，如此循環(huán)，冷卻tbm模塊。
進(jìn)一步所述主回路還包括混合器ta-5001、冷卻器hx-5002、過濾器fl-5001；流量調(diào)節(jié)閥vc-5027、流量調(diào)節(jié)閥vc-5028；開關(guān)閥vg-5006、開關(guān)閥vg-5007；止回閥vk-5017以及連接上述設(shè)備的管路；
風(fēng)機(jī)pb-5002出口依次連接開關(guān)閥vg-5007和止回閥vk-5017，止回閥vk-5017與回?zé)崞鱤x-5001第一進(jìn)氣口相連，回?zé)崞鱤x-5001第一出氣口、加熱器ht-5001依次串聯(lián)后與tbm模塊相連；tbm模塊隨后分為tbm模塊主路和tbm模塊旁路，tbm模塊主路中，tbm模塊依次通過流量調(diào)節(jié)閥vc-5028，與混合器ta-5001第一進(jìn)氣口連接；tbm模塊旁路中，tbm模塊依次通過流量調(diào)節(jié)閥vc-5027，與混合器ta-5001第二進(jìn)氣口連接；混合器ta-5001出氣口與回?zé)崞鱤x-5001的第二進(jìn)氣口相連，回?zé)崞鱤x-5001的第二出氣口與冷卻器hx-5002第一進(jìn)口連接，冷卻器hx-5002第一出口依次經(jīng)過過濾器fi-5001和開關(guān)閥vg-5006后與風(fēng)機(jī)pb-5002的入口相連。
進(jìn)一步所述主回路還包括備用風(fēng)機(jī)pb-5001、開關(guān)閥vg-5004和止回閥vk-5018；備用風(fēng)機(jī)pb-5001出口依次連接開關(guān)閥vg-5004和止回閥vk-5018，止回閥vk-5018與回?zé)崞鱤x-5001第一進(jìn)氣口相連，備用風(fēng)機(jī)pb-5001入口經(jīng)過開關(guān)閥vg-5015與過濾器fi-5001相連。
進(jìn)一步所述主回路還包括主回路旁路；主回路旁路包括流量調(diào)節(jié)閥vc-5003和開關(guān)閥vg-5050；流量調(diào)節(jié)閥vc-5003和開關(guān)閥vg-5050串聯(lián)后，流量調(diào)節(jié)閥vc-5003與回?zé)崞鱤x-5001第一進(jìn)氣口相連，開關(guān)閥vg-5050與回?zé)崞鱤x-5001第二出口和冷卻器hx-5002第一進(jìn)口之間的管路相連。
進(jìn)一步所述主回路還包括回?zé)崞髋月罚换責(zé)崞髋月钒髁空{(diào)節(jié)閥vc-5016和開關(guān)閥vg-5025；流量調(diào)節(jié)閥vc-5016和開關(guān)閥vg-5025串聯(lián)后，流量調(diào)節(jié)閥vc-5016與加熱器ht-5001相連，開關(guān)閥vg-5025與回?zé)崞鱤x-5001第一進(jìn)氣口相連。
進(jìn)一步所述主回路還包括tbm模塊旁路；tbm模塊旁路包括開關(guān)閥vg-5030、開關(guān)閥vg-5001和開關(guān)閥vg-5016；tbm模塊旁路運(yùn)行時(shí)，開關(guān)閥vg-5030打開，開關(guān)閥vg-5001和開關(guān)閥vg-5016關(guān)閉，將主回路tbm模塊與主回路其他設(shè)備隔開。
進(jìn)一步所述主回路還包括隔離閥vg-5901、隔離閥vg-5902、隔離閥vg-5903、隔離閥vg-5904、隔離閥vg-5905和隔離閥vg-5906；隔離閥vg-5901和隔離閥vg-5902串聯(lián)后設(shè)置在tmb模塊與流量調(diào)節(jié)閥vc-5028之間的回路上；隔離閥vg-5903和隔離閥vg-5904串聯(lián)后設(shè)置在tmb模塊與流量調(diào)節(jié)閥vc-5027之間的回路上；隔離閥vg-5905和隔離閥vg-5906串聯(lián)后設(shè)置在tmb模塊與加熱器ht-5001之間的回路上；當(dāng)tbm模塊出現(xiàn)事故時(shí)，隔離閥vg-5901、隔離閥vg-5902、隔離閥vg-5903、隔離閥vg-5904、隔離閥vg-5905和隔離閥vg-5906關(guān)閉，緊急切斷tbm模塊與主回路。
進(jìn)一步該系統(tǒng)還包括補(bǔ)氣與壓力控制系統(tǒng)；所述補(bǔ)氣與壓力控制系統(tǒng)包括冷卻劑源、壓縮機(jī)pc-5001、高壓罐ta-5003、低壓罐ta-5004；
壓縮機(jī)pc-5001為隔膜壓縮機(jī)，用于給主回路補(bǔ)充冷卻劑、高壓罐ta-5003增壓以及將低壓罐ta-5004中的冷卻劑抽到高壓罐ta-5003中；高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004在主回路停止運(yùn)行時(shí)，用作儲(chǔ)存罐，儲(chǔ)存回收主回路中的冷卻劑；在主回路正常運(yùn)行過程中，高壓罐ta-5003的壓力高于主回路設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力，低壓罐ta-5004的壓力低于主回路設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力；當(dāng)主回路壓力高于主回路設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力時(shí)，主回路冷卻劑流入低壓罐ta-5004，當(dāng)主回路壓力低于主回路設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力時(shí)，高壓罐ta-5003冷卻劑流入主回路，保持主回路壓力穩(wěn)定；當(dāng)主回路充氣升壓時(shí)，高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004作為壓縮機(jī)pc-5001的下游，作為緩沖罐來保持主回路壓力平穩(wěn)上升。
進(jìn)一步所述補(bǔ)氣與壓力控制系統(tǒng)還包括開關(guān)閥vg-5013、開關(guān)閥vg-5012、開關(guān)閥vg-5014、開關(guān)閥vg-5041、開關(guān)閥vg-5042、開關(guān)閥vg-5043、開關(guān)閥vg-5044；流量調(diào)節(jié)閥vc-5008、流量調(diào)節(jié)閥vc-5009、流量調(diào)節(jié)閥vg-5040；止回閥vk-5015；
冷卻劑源與開關(guān)閥vg-5013相連后分成兩路：第一路依次與開關(guān)閥vg-5042、壓縮機(jī)pc-5001、開關(guān)閥vg-5041、止回閥vk-5015、開關(guān)閥vg-5014后與高壓罐ta-5003的進(jìn)氣口相連；第二路依次與開關(guān)閥vg-5012和流量調(diào)節(jié)閥vc-5040相連后，與低壓罐ta-5004的進(jìn)氣口相連；低壓罐ta-5004出口與開關(guān)閥vg-5043和流量調(diào)節(jié)閥vc-5009相連，之后與截止閥vk-5017和回?zé)崞鱤x-5001之間的管路連接；高壓罐ta-5003出氣口依次與開關(guān)閥vg-5044和流量調(diào)節(jié)閥vc-5008相連，之后與開關(guān)閥vg-5006和過濾器fi-5001之間的管路相連。
進(jìn)一步所述補(bǔ)氣與壓力控制系統(tǒng)還包括開關(guān)閥vg-5017，開關(guān)閥vg-5017一端與流量調(diào)節(jié)閥vc-5009和回?zé)崞鱤x-5001之間的管路相連，另一端與開關(guān)閥vg-5012和開關(guān)閥vg-5042之間的管路相連。
進(jìn)一步所述補(bǔ)氣與壓力控制系統(tǒng)還包括開關(guān)閥vg-5015，開關(guān)閥vg-5015一端與開關(guān)閥vg-5012和流量調(diào)節(jié)閥vc-5040之間的管路相連，另一端與開關(guān)閥vg-5014和止回閥vk-5015之間的管道相連。
進(jìn)一步所述補(bǔ)氣和壓力控制系統(tǒng)為主回路補(bǔ)充冷卻劑時(shí)：
首先，關(guān)閉開關(guān)閥vg-5017、開關(guān)閥vg-5012、開關(guān)閥vg-5043、開關(guān)閥vg-5044、流量調(diào)節(jié)閥vc-5009、流量調(diào)節(jié)閥vc-5008；并開啟開關(guān)閥vg-5042、開關(guān)閥vg-5041、開關(guān)閥vg-5013、開關(guān)閥vg-5014、開關(guān)閥vg-5015、流量調(diào)節(jié)閥vc-5040；
然后，開啟壓縮機(jī)pc-5001，從冷卻劑源補(bǔ)充冷卻劑，將高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004加壓到不低于主回路設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力；
之后，開啟開關(guān)閥vg-5043和開關(guān)閥vg-5044，并小幅開啟流量調(diào)節(jié)閥vc-5008和流量調(diào)節(jié)閥vc-5009，緩慢向主回路充氣，隨著主回路壓力的增加，可逐步增加流量調(diào)節(jié)閥vc-5008和流量調(diào)節(jié)閥vc-5009的開度，使主回路壓力穩(wěn)步升高；主回路升壓過程中，維持高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004中壓力不低于主回路目標(biāo)壓力；
隨后，當(dāng)主回路壓力達(dá)到目標(biāo)壓力時(shí)，關(guān)閉壓縮機(jī)pc-5001，并關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥vc-5009、流量調(diào)節(jié)閥vc-5008，開關(guān)閥vg-5042，開關(guān)閥vg-5041，開關(guān)閥vg-5013，開關(guān)閥vg-5014，開關(guān)閥vg-5015和流量調(diào)節(jié)閥vc-5040，完成主回路的充氣。
進(jìn)一步所述補(bǔ)氣和壓力控制系統(tǒng)對(duì)高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004的壓力進(jìn)行調(diào)整時(shí)：
首先，關(guān)閉開關(guān)閥vg-5043、開關(guān)閥vg-5044、開關(guān)閥vg-5017、開關(guān)閥vg-5015和開關(guān)閥vg-5013，開啟開關(guān)閥vg-5012、開關(guān)閥vg-5042、開關(guān)閥vg-5041、開關(guān)閥vg-5014以及流量調(diào)節(jié)閥vc-5040；
然后，打開壓縮機(jī)pc-5001，將低壓罐ta-5004中的冷卻劑抽到高壓罐ta-5003中，當(dāng)?shù)蛪汗辴a-5004降低到低壓罐ta-5004的目標(biāo)壓力后，關(guān)閉開關(guān)閥vg-5012，打開開關(guān)閥vg-5013，將高壓罐ta-5004加壓到高壓罐ta-5004的目標(biāo)壓力；
之后，關(guān)閉開關(guān)閥vg-5013、開關(guān)閥vg-5042、開關(guān)閥vg-5041、開關(guān)閥vg-5014以及流量調(diào)節(jié)閥vc-5040，并關(guān)閉壓縮機(jī)pc-5001，完成高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004的壓力調(diào)整。
進(jìn)一步所述補(bǔ)氣和壓力控制系統(tǒng)對(duì)主回路壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)：
當(dāng)主回路壓力高于主回路設(shè)計(jì)波動(dòng)壓力上限時(shí)，打開低壓罐ta-5004旁的開關(guān)閥vg-5043，然后緩慢打開流量調(diào)節(jié)閥vc-5009，將主回路壓力調(diào)整到設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力，之后關(guān)閉開關(guān)閥vg-5043和流量調(diào)節(jié)閥vc-5009；
當(dāng)主回路壓力低于主回路設(shè)計(jì)波動(dòng)壓力下限時(shí)，打開高壓罐ta-5003旁邊的開關(guān)閥vg-5044，并緩慢打開流量調(diào)節(jié)閥vc-5008，將主回路壓力調(diào)整到設(shè)計(jì)運(yùn)行壓力，之后關(guān)閉開關(guān)閥vg-5044和流量調(diào)節(jié)閥vc-5008。
進(jìn)一步所述補(bǔ)氣和壓力控制系統(tǒng)對(duì)主回路中冷卻劑進(jìn)行儲(chǔ)存時(shí)：
首先，關(guān)閉開關(guān)閥vg-5043、開關(guān)閥vg-5044、開關(guān)閥vg-5012、開關(guān)閥vg-5013以及流量調(diào)節(jié)閥vc-5008和流量調(diào)節(jié)閥vc-5009，打開開關(guān)閥vg-5017、開關(guān)閥vg-5042、開關(guān)閥vg-5041、開關(guān)閥vg-5014、開關(guān)閥vg-5015以及流量調(diào)節(jié)閥vc-5040；
然后，啟動(dòng)壓縮機(jī)pc-5001，將主回路中的冷卻劑抽到高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004中；
之后，關(guān)閉壓縮機(jī)pc-5001、開關(guān)閥vg-5017、開關(guān)閥vg-5042、開關(guān)閥vg-5041、開關(guān)閥vg-5014、開關(guān)閥vg-5015以及流量調(diào)節(jié)閥vc-5040，完成主回路冷卻劑的儲(chǔ)存。
進(jìn)一步該系統(tǒng)還包括抽真空系統(tǒng)；所述抽真空系統(tǒng)包括真空泵pv-5001、開關(guān)閥vg-5019、止回閥vk-5020；
所述真空分子泵pv-5001一端與開關(guān)閥vg-5019相連，之后連接到開關(guān)閥vg-5006和過濾器fi-5001之間的管道，另一端與止回閥vk-5020相連后，連接到除氚通風(fēng)系統(tǒng)的入口段。
進(jìn)一步該系統(tǒng)還包括過壓保護(hù)系統(tǒng)；所述過壓保護(hù)系統(tǒng)包括泄壓閥vr-5021、泄壓閥vr-5022和泄壓閥vr-5023；
所述泄壓閥vr-5021進(jìn)氣口與流量調(diào)節(jié)閥vc-5003和開關(guān)閥vg-5050之間的管路相連，連通主回路；泄壓閥vr-5022與低壓罐ta-5003的泄壓出口相連，泄壓閥vr-5023與高壓罐ta-5004的泄壓出口相連，之后泄壓閥vr-5021、泄壓閥vr-5022和泄壓閥vr-5023的出口匯合后與除氚通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)口相連。
進(jìn)一步該系統(tǒng)還包括冷卻水系統(tǒng)；冷卻水系統(tǒng)與冷卻器hx-5002的第二進(jìn)口和第二出口相連。
進(jìn)一步該系統(tǒng)還包括過冷水系統(tǒng)；過冷水系統(tǒng)分別與備用風(fēng)機(jī)pb-5001和風(fēng)機(jī)pb-5002的過冷水進(jìn)口連接，之后從備用風(fēng)機(jī)pb-5001和風(fēng)機(jī)pb-5002的過冷水出口流出，匯合后流回過冷水系統(tǒng)。
進(jìn)一步該系統(tǒng)還包括冷卻劑凈化系統(tǒng)；冷卻劑凈化系統(tǒng)一端與止回閥vk-5017和回?zé)崞鱤x-5001之間的管路相連，另一端與開關(guān)閥vg-5006和過濾器pi-5001之間的管路相連。
進(jìn)一步所述冷卻劑為惰性氣體。
進(jìn)一步所述冷卻劑為氦氣。
本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：
本發(fā)明一種聚變反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)能夠根據(jù)聚變發(fā)生裝置的運(yùn)行情況自動(dòng)調(diào)整冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，能夠?yàn)榘鼘犹峁┓€(wěn)定恰當(dāng)?shù)睦鋮s劑，以便包層能夠在聚變發(fā)生裝置的高輻射、高熱流密度等惡劣環(huán)境下進(jìn)行相關(guān)的熱工水力學(xué)實(shí)驗(yàn)、電磁實(shí)驗(yàn)、氚提取實(shí)驗(yàn)、中子輻照實(shí)驗(yàn)等。
本發(fā)明一種聚變反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)能保證運(yùn)行過程中主要設(shè)備及人員的安全；同時(shí)，所述冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便，提供的冷卻劑穩(wěn)定且數(shù)值精確，能有效提高實(shí)驗(yàn)的精確性。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一種聚變反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)示意圖；
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明一種聚變反應(yīng)堆的冷卻系統(tǒng)，包括主回路、冷卻水系統(tǒng)、過冷水系統(tǒng)、補(bǔ)氣和壓力控制系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、過壓保護(hù)系統(tǒng)以及冷卻劑凈化系統(tǒng)；
主回路系統(tǒng)主要為測(cè)試包層模塊(tbm模塊)提供冷卻劑，并帶出其內(nèi)產(chǎn)生的熱量；
冷卻水系統(tǒng)主要用于冷卻主回路中冷卻劑，帶出主回路內(nèi)冷卻劑熱量；
過冷水系統(tǒng)主要用于冷卻風(fēng)機(jī)pb-5002和備用風(fēng)機(jī)pb-5001；
補(bǔ)氣和壓力控制系統(tǒng)主要為主回路補(bǔ)充冷卻劑以及穩(wěn)定主回路壓力；
抽真空系統(tǒng)主要用于排除主回路內(nèi)的空氣、水蒸汽等雜質(zhì)氣體，提高冷卻劑純度；
過壓保護(hù)系統(tǒng)主要用于主回路和高壓罐ta-5004，低壓罐ta-5003超壓時(shí)，進(jìn)行壓力釋放，保證系統(tǒng)安全；
冷卻劑凈化系統(tǒng)主要用于凈化冷卻劑；
冷卻劑優(yōu)選惰性氣體，優(yōu)選氦氣。
主回路包括了風(fēng)機(jī)pb-5002、備用風(fēng)機(jī)pb-5001、回?zé)崞鱤x-5001、加熱器ht-5001、tbm實(shí)驗(yàn)?zāi)K、混合器ta-5001、冷卻器hx-5002、過濾器fl-5001；
隔離閥vg-5901、隔離閥vg-5902、隔離閥vg-5903、隔離閥vg-5904、隔離閥vg-5905、隔離閥vg-5906；
流量調(diào)節(jié)閥vc-5016、流量調(diào)節(jié)閥vc-5027、流量調(diào)節(jié)閥vc-5028；
開關(guān)閥vg-5001、開關(guān)閥vg-5004、開關(guān)閥vg-5006、開關(guān)閥vg-5007、開關(guān)閥vg-5015、開關(guān)閥vg-5026、開關(guān)閥vg-5025、開關(guān)閥vg-5030；
止回閥vk-5017、止回閥vk-5018；
以及連接上述設(shè)備的管路；
風(fēng)機(jī)pb-5002是主回路的動(dòng)力源，為主回路提供動(dòng)力壓頭，保證tbm模塊各種工況所需的冷卻劑流量；
回?zé)崞鱤x-5001位于風(fēng)機(jī)pb-5002和加熱器ht-5001之間，風(fēng)機(jī)pb-5002流出的低溫冷卻劑和tbm模塊流出的高溫冷卻劑在回?zé)崞鱤x-5001中進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流換熱，一方面升高了低溫冷卻劑的溫度，降低了加熱器ht-5001功率的需求，提高了熱量的利用率，另一方面降低了高溫冷卻劑的溫度，降低了冷卻器hx-5002冷卻高溫冷卻劑的需求；
加熱器ht-5001用于加熱冷卻劑，以滿足tbm模塊相應(yīng)工況對(duì)入口冷卻劑溫度的要求；
tbm模塊用于放在iter實(shí)驗(yàn)裝作上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)包層模塊，其內(nèi)將產(chǎn)生大量核熱；
混合器ta-5001用于將tbm模塊主出口的高溫冷卻劑和旁路出口的溫度相對(duì)較低的冷卻劑進(jìn)行混合的裝置，其需要防止高溫冷卻劑和低溫冷卻劑因溫度差異過大而造成的熱應(yīng)力過大、熱疲勞等問題，保證混合器的機(jī)械性能，同時(shí)應(yīng)當(dāng)保證冷卻劑在混合器中能夠得到充分混合；
冷卻器hx-5002是主回路中的熱量導(dǎo)出設(shè)備，其主要目的是把回?zé)崞鱤x-5001中流出的高溫冷卻劑進(jìn)一步冷卻，使其達(dá)到風(fēng)機(jī)pb-5002入口溫度的需求；
過濾器fl-5001用于過濾主回路中的懸浮雜質(zhì)，保證冷卻劑的潔凈度，過濾器fl-5001需要每隔一段工作時(shí)間之后，更換其濾網(wǎng)；
風(fēng)機(jī)pb-5002與壓力控制系統(tǒng)連接，壓力控制系統(tǒng)為主回路提供冷卻劑源，并控制和穩(wěn)定主回路中的壓力；
所述主回路，風(fēng)機(jī)pb-5002出口依次連接了開關(guān)閥vg-5007和止回閥vk-5017，止回閥vk-5017與回?zé)崞鱤x-5001第一進(jìn)氣口相連，回?zé)崞鱤x-5001第一出氣口、加熱器ht-5001、開關(guān)閥vg-5026、隔離閥vg-5905和vg-5906依次串聯(lián)后與tbm模塊相連；tbm模塊隨后分為tbm模塊主路和tbm模塊旁路，tbm模塊主路中，tbm模塊依次通過隔離閥vg-5901、隔離閥vg-5902和流量調(diào)節(jié)閥vc-5028，與混合器ta-5001第一進(jìn)氣口連接；tbm模塊旁路中，tbm模塊依次通過隔離閥vg-5903、隔離閥vg-5904和流量調(diào)節(jié)閥vc-5027，與混合器ta-5001第二進(jìn)氣口連接；混合器ta-5001出氣口經(jīng)過開關(guān)閥vg-5001之后與回?zé)崞鱤x-5001的第二進(jìn)氣口相連，回?zé)崞鱤x-5001的第二出氣口與冷卻器hx-5002第一進(jìn)口連接，冷卻器hx-5002第一出口依次經(jīng)過過濾器fi-5001和開關(guān)閥vg-5006后與風(fēng)機(jī)pb-5002的入口相連。
為了防止主回路中風(fēng)機(jī)pb-5002因故障，不能為主回路冷卻劑提供動(dòng)力，主回路還設(shè)置了備用風(fēng)機(jī)pb-5001，在風(fēng)機(jī)pb-5002出現(xiàn)故障時(shí)，備用風(fēng)機(jī)pb-5001代替風(fēng)機(jī)pb-5002作為主回路的動(dòng)力源；備用風(fēng)機(jī)pb-5001出口依次連接了開關(guān)閥vg-5004和止回閥vk-5018，止回閥vk-5018與回?zé)崞鱤x-5001第一進(jìn)氣口相連，備用風(fēng)機(jī)pb-5001入口經(jīng)過開關(guān)閥vg-5015與過濾器fi-5001相連。
主回路中還包含了3個(gè)旁通支路，分別是主回路旁路、回?zé)崞髋月贰bm模塊旁路；
主回路旁路是指流量調(diào)節(jié)閥vc-5003和開關(guān)閥vg-5050連通的管路，主要用于調(diào)節(jié)主回路中的流量，按照tbm模塊所需流量對(duì)主回路流量進(jìn)行精確調(diào)控；
回?zé)崞髋月分肥侵噶髁空{(diào)節(jié)閥vc-5016和開關(guān)閥vg-5025連通的管路，主要用于調(diào)節(jié)經(jīng)過回?zé)崞鱤x-5001的冷卻劑的流量，結(jié)合加熱器ht-5001實(shí)現(xiàn)tbm模塊入口溫度的精確調(diào)節(jié)；
tbm模塊旁路指開關(guān)閥vg-5030連通的管路，開關(guān)閥vg-5030打開，開關(guān)閥vg-5001和開關(guān)閥vg-5016關(guān)閉，將主回路tbm模塊與其他設(shè)備隔開；主要用于主回路關(guān)鍵設(shè)備(例如風(fēng)機(jī)pb-5002)的啟動(dòng)，以及主回路系統(tǒng)的預(yù)測(cè)試等。
主回路運(yùn)行時(shí)：風(fēng)機(jī)pb-5002為主回路冷卻劑提供動(dòng)力源，使其流量大致達(dá)到tbm模塊所需流量，再通過主回路旁路進(jìn)行進(jìn)一步流量精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，主回路旁路中的冷卻劑進(jìn)入冷卻器hx-5002，而調(diào)節(jié)后的冷卻劑流量將是tbm模塊所需的準(zhǔn)確流量；該流量進(jìn)入回?zé)崞鱤x-5001及回?zé)崞髋月罚ㄟ^調(diào)節(jié)進(jìn)入回?zé)崞鱤x-5001以及回?zé)崞髋月分械牧髁?，使得冷卻劑進(jìn)入加熱器時(shí)達(dá)到指定的溫度；通過加熱器ht-5001加熱或者調(diào)節(jié)冷卻劑溫度，使其滿足tbm模塊進(jìn)口溫度的要求；達(dá)到tbm模塊要求的冷卻劑流入tbm模塊，對(duì)tbm模塊進(jìn)行冷卻，帶走tbm模塊產(chǎn)生的熱量，然后經(jīng)過混合器ta-5001，流入回?zé)崞鱤x-5001進(jìn)行換熱，與主回路旁路中的冷卻劑混合后流入冷卻器hx-5002，冷卻降溫后再次流入風(fēng)機(jī)pb-5002，實(shí)現(xiàn)冷卻劑的循環(huán)使用。
補(bǔ)氣與壓力控制系統(tǒng)包括冷卻劑源、壓縮機(jī)pc-5001、高壓罐ta-5003、低壓罐ta-5004；
開關(guān)閥vg-5013、開關(guān)閥vg-5012、開關(guān)閥vg-5014、開關(guān)閥vg-5015、開關(guān)閥vg-5041、開關(guān)閥vg-5042、開關(guān)閥vg-5043、開關(guān)閥vg-5044；
流量調(diào)節(jié)閥vc-5008、流量調(diào)節(jié)閥vc-5009、流量調(diào)節(jié)閥vg-5040；
止回閥vk-5015；
壓縮機(jī)pc-5001為隔膜壓縮機(jī)，用于給主回路補(bǔ)充冷卻劑、高壓罐ta-5003增壓以及將低壓罐ta-5004中的冷卻劑抽到高壓罐ta-5003中；高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004在主回路停止運(yùn)行時(shí)，用作儲(chǔ)存罐，儲(chǔ)存回收主回路中的冷卻劑；在主回路運(yùn)行過程中，高壓罐ta-5003壓力高于主回路運(yùn)行壓力，低壓罐ta-5004壓力低于主回路運(yùn)行壓力；當(dāng)主回路壓力高于主回路運(yùn)行壓力時(shí)，主回路冷卻劑流入低壓罐ta-5004，當(dāng)主回路壓力低于主回路運(yùn)行壓力時(shí)，高壓罐ta-5003冷卻劑流入主回路，以此來保持主回路壓力穩(wěn)定；此外，當(dāng)主回路充氣升壓時(shí)，高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004作為壓縮機(jī)的下游，作為緩沖罐來保持主回路壓力平穩(wěn)上升。
所述補(bǔ)氣與壓力控制系統(tǒng)，冷卻劑源與開關(guān)閥vg-5013相連后分成兩路：第一路依次經(jīng)過開關(guān)閥vg-5042、壓縮機(jī)pc-5001、開關(guān)閥vg-5041、止回閥vk-5015、開關(guān)閥vg-5014后與高壓罐ta-5003的進(jìn)氣口相連；第二路依次經(jīng)過開關(guān)閥vg-5012和流量調(diào)節(jié)閥vc-5040后與低壓罐ta-5004的進(jìn)氣口相連；低壓罐ta-5004出口與開關(guān)閥vg-5043和流量調(diào)節(jié)閥vc-5009相連，之后與截止閥vk-5017和回?zé)崞鱤x-5001之間的管路連接；高壓罐ta-5003出氣口依次與開關(guān)閥vg-5044和流量調(diào)節(jié)閥vc-5008相連，之后與開關(guān)閥vg-5006和過濾器fi-5001之間的管路相連；
補(bǔ)氣與壓力控制系統(tǒng)還包括開關(guān)閥vg-5017，開關(guān)閥vg-5017一端與流量調(diào)節(jié)閥vc-5009和回?zé)崞鱤x-5001之間的管路相連，另一端與開關(guān)閥vg-5012和開關(guān)閥vg-5042之間的管路相連；
補(bǔ)氣與壓力控制系統(tǒng)還包括開關(guān)閥vg-5015，開關(guān)閥vg-5015一端與開關(guān)閥vg-5012和流量調(diào)節(jié)閥vc-5040之間的管路相連，另一端與開關(guān)閥vg-5014和止回閥vk-5015之間的管道相連。
壓縮機(jī)pc-5001啟動(dòng)時(shí)，首先保證壓縮機(jī)pc-5001兩側(cè)的開關(guān)閥vg-5041和開關(guān)閥vg-5042處于關(guān)閉狀態(tài)，壓縮機(jī)pc-5001啟動(dòng)之后，按照需要，再打開開關(guān)閥vg-5041和開關(guān)閥vg-5042。
補(bǔ)氣和壓力控制系統(tǒng)根據(jù)其不同功能需要可以分為多個(gè)運(yùn)行狀態(tài)：
1、為主回路補(bǔ)充冷卻劑
主回路補(bǔ)充冷卻劑過程主要由以下幾個(gè)步驟：
首先，關(guān)閉開關(guān)閥vg-5017、開關(guān)閥vg-5012、開關(guān)閥vg-5043、開關(guān)閥vg-5044、流量調(diào)節(jié)閥vc-5009、流量調(diào)節(jié)閥vc-5008；并開啟開關(guān)閥vg-5042、開關(guān)閥vg-5041、開關(guān)閥vg-5013、開關(guān)閥vg-5014、開關(guān)閥vg-5015、流量調(diào)節(jié)閥vc-5040；
然后，開啟壓縮機(jī)pc-5001，從冷卻劑源補(bǔ)充冷卻劑，將高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004內(nèi)壓力加到不低于主回路目標(biāo)壓力；
之后，開啟開關(guān)閥vg-5043和開關(guān)閥vg-5044，并小幅開啟流量調(diào)節(jié)閥vc-5008和流量調(diào)節(jié)閥vc-5009，緩慢向主回路充氣，隨著主回路壓力的增加，可逐步增加流量調(diào)節(jié)閥vc-5008和流量調(diào)節(jié)閥vc-5009的開度，使主回路壓力穩(wěn)步升高；主回路升壓過程中，維持高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004中壓力不低于主回路目標(biāo)壓力；
隨后，當(dāng)主回路壓力達(dá)到目標(biāo)壓力時(shí)，關(guān)閉壓縮機(jī)pc-5001，并關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥vc-5009、流量調(diào)節(jié)閥vc-5008，開關(guān)閥vg-5042，開關(guān)閥vg-5041，開關(guān)閥vg-5013，開關(guān)閥vg-5014，開關(guān)閥vg-5015和流量調(diào)節(jié)閥vc-5040，完成主回路的充氣。
2、高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004的壓力調(diào)整
當(dāng)主回路充氣完成后、以及補(bǔ)氣與壓力控制系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間之后，高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004中的壓力需要進(jìn)行調(diào)整；壓力調(diào)整過程如下：
首先，關(guān)閉開關(guān)閥vg-5043、開關(guān)閥vg-5044、開關(guān)閥vg-5017、開關(guān)閥vg-5015和開關(guān)閥vg-5013，開啟開關(guān)閥vg-5012、開關(guān)閥vg-5042、開關(guān)閥vg-5041、開關(guān)閥vg-5014以及流量調(diào)節(jié)閥vc-5040；
然后，打開壓縮機(jī)pc-5001，將低壓罐ta-5004中的冷卻劑抽到高壓罐ta-5003中，當(dāng)?shù)蛪汗辴a-5004降低到低壓罐ta-5004的目標(biāo)壓力后，關(guān)閉開關(guān)閥vg-5012，打開開關(guān)閥vg-5013，將高壓罐ta-5004加壓到高壓罐ta-5004的目標(biāo)壓力；
之后，關(guān)閉開關(guān)閥vg-5013、開關(guān)閥vg-5042、開關(guān)閥vg-5041、開關(guān)閥vg-5014以及流量調(diào)節(jié)閥vc-5040，并關(guān)閉壓縮機(jī)pc-5001，完成高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004的壓力調(diào)整。
3、主回路壓力控制
當(dāng)主回路壓力出現(xiàn)變動(dòng)時(shí)，需要對(duì)主回路壓力進(jìn)行調(diào)整，使主回路壓力維持在目標(biāo)壓力；
當(dāng)主回路壓力高于主回路設(shè)計(jì)波動(dòng)壓力上限時(shí)，打開低壓罐ta-5004旁的開關(guān)閥vg-5043，然后緩慢打開流量調(diào)節(jié)閥vc-5009，將主回路壓力調(diào)整到目標(biāo)壓力，之后關(guān)閉開關(guān)閥vg-5043和流量調(diào)節(jié)閥vc-5009；
當(dāng)主回路壓力低于主回路設(shè)計(jì)波動(dòng)壓力下限時(shí)，打開高壓罐ta-5003旁邊的開關(guān)閥vg-5044，并緩慢打開流量調(diào)節(jié)閥vc-5008，將主回路壓力調(diào)整到目標(biāo)壓力，之后關(guān)閉開關(guān)閥vg-5044和流量調(diào)節(jié)閥vc-5008。
4、主回路冷卻劑儲(chǔ)存
當(dāng)tbm模塊完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要對(duì)主回路中的冷卻劑進(jìn)行儲(chǔ)存和回收，補(bǔ)氣與壓力控制系統(tǒng)運(yùn)行過程如下：
首先，關(guān)閉開關(guān)閥vg-5043、開關(guān)閥vg-5044、開關(guān)閥vg-5012、開關(guān)閥vg-5013以及流量調(diào)節(jié)閥vc-5008和流量調(diào)節(jié)閥vc-5009，打開開關(guān)閥vg-5017、開關(guān)閥vg-5042、開關(guān)閥vg-5041、開關(guān)閥vg-5014、開關(guān)閥vg-5015以及流量調(diào)節(jié)閥vc-5040；
然后，啟動(dòng)壓縮機(jī)pc-5001，將主回路中的冷卻劑抽到高壓罐ta-5003和低壓罐ta-5004中；
之后，關(guān)閉壓縮機(jī)pc-5001、開關(guān)閥vg-5017、開關(guān)閥vg-5042、開關(guān)閥vg-5041、開關(guān)閥vg-5014、開關(guān)閥vg-5015以及流量調(diào)節(jié)閥vc-5040，完成主回路冷卻劑的儲(chǔ)存。
抽真空系統(tǒng)包括真空泵pv-5001、開關(guān)閥vg-5019、止回閥vk-5020；
開關(guān)閥vg-5019用于隔斷抽真空系統(tǒng)與主回路，止回閥vk-5020用于防止空氣倒流；
抽真空系統(tǒng)用于抽出主回路中的氣體、包括空氣，水汽等其他成分，保證主回路中注入冷卻劑后，冷卻劑的純度大于99％；
所述抽真空系統(tǒng)真空分子泵pv-5001一端與開關(guān)閥vg-5019相連，之后連接到開關(guān)閥vg-5006和過濾器fi-5001之間的管道，另一端與止回閥vk-5020相連后，連接到除氚通風(fēng)系統(tǒng)的入口段；
抽真空前，主回路壓力為大氣壓力，關(guān)閉主回路與其他系統(tǒng)相連的閥門，切斷主回路和其他系統(tǒng)的連接，并打開主回路中所有的開關(guān)閥和流量調(diào)節(jié)閥；
之后，打開開關(guān)閥vg-5019，然后打開真空泵pv-5001，將主回路中的雜質(zhì)氣體抽到除氚通風(fēng)系統(tǒng)中，當(dāng)主回路中雜質(zhì)氣體濃度降低到滿足要求時(shí)，關(guān)閉開關(guān)閥vg-5019，完成主回路的抽真空。
過壓保護(hù)系統(tǒng)包括泄壓閥vr-5021、泄壓閥vr-5022和泄壓閥vr-5023；
過壓保護(hù)系統(tǒng)主要用于卸掉主回路、高壓罐ta-5004和低壓罐ta-5003的壓力，起到保護(hù)整個(gè)聚變反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)不因壓力過高而造成設(shè)備和人員損傷的作用；
所述過壓保護(hù)系統(tǒng)，泄壓閥vr-5021進(jìn)氣口與流量調(diào)節(jié)閥vc-5003和開關(guān)閥vg-5050之間的管路相連，連通主回路；泄壓閥vr-5022與低壓罐ta-5003的泄壓出口相連，泄壓閥vr-5023與高壓罐ta-5004的泄壓出口相連，之后泄壓閥vr-5021、泄壓閥vr-5022和泄壓閥vr-5023的出口匯合后與除氚通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)口相連；
當(dāng)主回路壓力超過主回路設(shè)計(jì)壓力、高壓罐ta-5004或低壓罐ta-5003的壓力超過設(shè)計(jì)壓力時(shí)，與其相應(yīng)的泄壓閥打開，主回路、高壓罐ta-5004和低壓罐ta-5003中的冷卻劑排到除氚通風(fēng)系統(tǒng)中，起到卸除主回路、高壓罐ta-5004和低壓罐ta-5003的壓力進(jìn)而保護(hù)整個(gè)聚變反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)安全的目的。
冷卻水系統(tǒng)與冷卻器hx-5002的第二進(jìn)口和第二出口相連，起到冷卻主回路中冷卻劑，將主回路中的熱量導(dǎo)出的作用。
過冷水系統(tǒng)分別與備用風(fēng)機(jī)pb-5001和風(fēng)機(jī)pb-5002的過冷水進(jìn)口連接，之后從備用風(fēng)機(jī)pb-5001和風(fēng)機(jī)pb-5002的過冷水出口流出，匯合后流回過冷水系統(tǒng)；過冷水系統(tǒng)起到冷卻備用風(fēng)機(jī)pb-5001和風(fēng)機(jī)pb-5002的作用。
冷卻劑凈化系統(tǒng)一端與止回閥vk-5017和回?zé)崞鱤x-5001之間的管路相連，另一端與開關(guān)閥vg-5006和過濾器pi-5001之間的管路相連，對(duì)回路中冷卻劑進(jìn)行凈化。
此外，對(duì)于上述實(shí)施例中涉及到的部分閥門的作用在下表1中統(tǒng)一予以說明。
表1