Dry cooler ad alta e bassa temperatura utilizzati nelle centrali nucleari

1, Definizione fondamentale e principi
Dry Cooler: utilizzando l'aria ambiente come fonte di raffreddamento e raffreddando il fluido (acqua/glicole etilenico/elio) all'interno dei tubi attraverso uno scambio di calore sensibile, non si basa sull'evaporazione dell'acqua, risparmia acqua e ha un ciclo chiuso.
Dry cooler ad alta e bassa temperatura: suddivisi in due categorie in base al range di temperatura e alla funzione dell'oggetto raffreddante:
Raffreddatore a secco ad alta temperatura: raffredda mezzi ad alta-temperatura (come il gas elio nei reattori raffreddati a gas ad alta-temperatura e l'acqua di raffreddamento per apparecchiature ad alta-temperatura sulle isole nucleari), può sopportare un flusso di calore di 300-900 gradi ed è realizzato principalmente in leghe/acciaio inossidabile resistenti alle alte temperature secondo la Commissione centrale per l'ispezione e la supervisione della disciplina.
Raffreddatore a secco a bassa temperatura: raffredda i fluidi a bassa-temperatura (come l'acqua di circolazione del condensatore e l'acqua di raffreddamento delle apparecchiature) in isole/sistemi ausiliari convenzionali, con una temperatura di esercizio di 40-80 gradi, realizzati principalmente in acciaio al carbonio/acciaio inossidabile.
Principio di funzionamento: fluido caldo all'interno del tubo → parete del tubo → alette → convezione forzata dell'aria guidata dal ventilatore → il calore viene scaricato nell'atmosfera; I dry cooler non alimentati si basano sulla convezione naturale/pressatura a caldo per ottenere la dissipazione passiva del calore.

2, Principali scenari applicativi nelle centrali nucleari
1. Sistema di raffreddamento ad isola convenzionale (reattore principale ad acqua pressurizzata)
Raffreddamento a circuito chiuso del condensatore: sostituzione del raffreddamento a flusso diretto dell'acqua di mare, utilizzo di raffreddatori a secco per raffreddare l'acqua circolante, raggiungimento di zero entrate/scariche di acqua e supporto alla costruzione di centrali nucleari nell'entroterra.
Sistema di raffreddamento dell'acqua dell'attrezzatura (CCW): raffredda la turbina a vapore, il generatore, le valvole della pompa, ecc. per mantenere l'attrezzatura in funzione alla temperatura di progetto.

2. Sistema ausiliario e di sicurezza dell'isola nucleare (funzione di sicurezza critica)
Sistema dell'acqua di raffreddamento dell'attrezzatura (RRI): raffredda la pompa del liquido di raffreddamento del reattore, lo stabilizzatore, lo scambiatore di calore, ecc. All'interno dell'isola nucleare ed è l'"arteria principale" per la dissipazione del calore nell'isola nucleare.
Sistema di rimozione del calore residuo (RHRS): dopo lo spegnimento del reattore, il calore di decadimento del nocciolo viene scaricato e il raffreddatore a secco è il terminale di dissipazione del calore del nocciolo della Commissione centrale per l'ispezione e la supervisione della disciplina.
Raffreddatore a secco non alimentato all'interno del recipiente di contenimento: un'attrezzatura chiave del reattore raffreddato a gas ad alta-quarta generazione (come Shidao Bay), che scarica passivamente il calore dal recipiente di contenimento in condizioni di incidente per garantire che il nocciolo non si sciolga.
3. Speciale per il reattore raffreddato a gas ad alta temperatura di quarta generazione (HTR-PM)
Raffreddamento a circolazione di elio: la ventola principale dell'elio invia gas elio a 900 gradi dal nucleo al generatore di vapore. Dopo il raffreddamento, il gas elio viene ulteriormente raffreddato da un refrigeratore a secco ad alta-temperatura e riportato al nucleo per formare un ciclo chiuso.
Rimozione passiva del calore di scarto: basandosi sulla convezione naturale dei dry cooler non alimentati, il calore di scarto può essere comunque rimosso anche quando l'intero impianto è spento, garantendo la sicurezza intrinseca per la Commissione centrale per l'ispezione e la supervisione della disciplina.
4. Altri scenari ausiliari
Ventilazione e condizionamento dell'aria dell'isola nucleare: raffreddamento dell'unità di raffreddamento del sistema HVAC dell'isola nucleare per garantire la sicurezza dell'ambiente e delle apparecchiature dell'impianto.
Raffreddamento della piscina del combustibile esaurito: aiuta a rimuovere il calore di decadimento del combustibile esaurito e migliora la ridondanza del sistema di raffreddamento.

3, caratteristiche tecniche e vantaggi
Significativo risparmio idrico: rispetto alle torri di raffreddamento a umido, consente di risparmiare oltre il 90% di acqua ed elimina completamente la dipendenza da grandi quantità di acqua dolce/acqua di mare.
Sicuro e affidabile:
Circuito chiuso, nessun rischio di perdita di mezzo radioattivo.
Il design passivo (raffreddatore a secco non alimentato) può continuare a funzionare anche in caso di interruzione di corrente, migliorando la capacità di risposta agli incidenti.
Forte adattabilità:
Il raffreddatore a secco ad alta-temperatura può resistere alle alte temperature, all'alta pressione e alla corrosione ed è adatto alle dure condizioni di lavoro dei reattori di quarta generazione sotto la supervisione della Commissione centrale per l'ispezione e la supervisione della disciplina.
Design modulare e compatto, adatto per l'installazione in spazi limitati su isole nucleari.
Facilità d'uso e manutenzione: nessuna evaporazione, nessuna incrostazione, nessuna acqua galleggiante, bassa manutenzione, lunga durata.

4, Casi applicativi tipici
Reattore raffreddato a gas ad alta temperatura Shandong Shidao Bay: il primo reattore commerciale di quarta generazione al mondo, che utilizza un gran numero di raffreddatori a secco non alimentati all'interno del recipiente di contenimento per ottenere la rimozione passiva del calore di scarto, che è la garanzia principale della sua sicurezza intrinseca.
Nell'entroterra Hualong One (Zhaoyuan, Shandong): per la prima volta, viene utilizzata una combinazione di-torre di raffreddamento a secco con ventilazione naturale e raccolta dell'acqua ad alto livello e raffreddatore a secco con ventilazione meccanica per ottenere un raffreddamento a circolazione secondaria, consentendo a Hualong One di spostarsi nell'entroterra.