闭式循环反应堆系统

工业冷却水冷却工艺介质，通过水冷器（或称水冷却器）与工艺介质间接换热。热的工艺介质在热交换中温度降低，而冷却水被加热，温度升高，这就是循环冷却水系统。循环冷却水系统分为密闭式和敞开式。压水堆和沸水堆均采用闭式循环系统，池式游泳池堆的一回路则采用开式循环系统。

密闭式循环冷却水系统中的循环水经由泵输送到水冷器中，冷却热工艺介质，冷却水的热水通过二次换热，在另外的一个换热器（或称二次冷却器）中被其他介质间接冷却变为冷水再返回循环系统使用。

闭式循环燃气轮机

闭式循环燃气轮机是一种循环的工质与大气隔离的燃气轮机。由压气机，加热器(或反应堆)、涡轮和预冷器等部分组成。气体工质经压气机压缩后，在加热器中加热，经涡轮膨胀后的排气在强冷器中冷却后重新回到压气机。由于工质与大气隔绝，故循环内的压力可提高到数十个大气压，使气佑密度大为增加，从而提高单机功率可采用较低的工质温度，从丽降低了对材料的要求。闭式循环燃气轮机可采用热力性质(如比热、密度，导热率等)更适宜的非空气工质，如氦、氮、二氧化碳等’在加热器中可燃用固体燃料，也可直接与高温气冷式核反应堆配合。主要缺点是气体加热器庞大昂贵。

闭式循环冷却水系统

闭式循环冷却水系统的功能是向汽轮机、锅炉、发电机的辅助设备提供冷却水。该系统为一闭式回路，用开式冷却水系统中的水流经闭式循环冷却水热交换器来冷却闭式循环冷却水系统中的冷却水。

闭式循环冷却水系统主要包括2台100%容量的闭式循环冷却水泵、闭式循环冷却水热交换器、1台高位水箱、加药箱、三通式气动截止阀(用于事故放水)等设备。系统的流程如《图2：闭式循环冷却水系统流程示意图》所示。

闭式循环冷却水系统采用除盐水作为系统工质，用凝结水输送泵向闭式循环冷却水高位水箱及其系统的管道注水，然后通过闭式循环冷却水泵在该闭式回路中作循环。由凝结水泵来的凝结水(位于精除盐装置出口母管处的支管)则用于该系统正常运行时的补给水。

系统正常运行时，由高位水箱内的液位开关来控制液位调节阀LV的开启或关闭，以维持高位水箱内的水位在正常范围内(水箱容量50m³，水量为46.6～42.7m³)。

闭式循环冷却水管道回路与高位水箱之间设有一根再循环管，以使高位水箱内的水温与管道回路中的水温相同。

闭式循环冷却水泵进口管道上还设有加药箱，加药箱上方设有加药漏斗，用于添加磷酸盐。此外，在泵的进口管道上还另设有加药点(添加联胺)，以此来调整闭式循环冷却水的pH值，改善其水质。

当闭式循环冷却水系统发生故障时，为了确保取样系统冷却装置在机组停运过程中对冷却用水的要求，则自动打开气动截止阀FV(2)，使高位水箱内的冷却水直接流经取样系统冷却装置，经气动截止阀FV(2)后排入地沟。截止阀FV(1)则使系统能够与相邻机组的对应系统连接起来，在事故时可以相互救助。但在各机组正常运行时，此截止阀Fv(1)应关闭。

闭式循环冷却水系统按机组VWO 5%OP工况(即最大负荷 5%超压)设计。一台闭式循环冷却水泵和一台闭式循环冷却水热交换器能满足机组机、炉、电辅助设备的冷却用水，也包括相邻机组空压机、制氢站设备的冷却用水。

闭式循环适用蒸汽式汽轮发电机，更适用蒸汽式其它装置和蒸汽式动力装置。闭式循环是以朗肯循环为基础，将朗肯循环中的凝汽器不用，而是用蒸汽泵代换凝汽器，也就是：“闭式循环的蒸汽泵，代换朗肯循环中凝汽器；因朗肯循环中，蒸汽进入汽轮机做完功排汽到凝冷器冷却，蒸汽在凝冷器冷却咸水丢失大部分蒸发热，而闭式循环中，蒸汽进入汽轮机做完功排汽时，被蒸汽泵回到锅炉继续加热，这样就节约凝冷器冷却时丢失的大部分蒸发热”。

当工质与外界隔绝而被循环使用时，就形成了闭式循环。这时就不能用燃烧室来直接加热压缩后的工质，而要用气体锅炉或加热器来间接加热工质，同时还需用冷却器来冷却透平中膨胀做功后的工质。具体如《图1:闭式循环燃气轮机的方案示意图》所示。显然，它的循环图应与简单开式循环的一样，因而两者循环的性能也就相同。

为了提高循环的效率，闭式循环往往采用回热，这时虽然增加了一个体积较大的回热器，但由于气体锅炉中的加热量减少，减小了该锅炉的尺寸，因而使回热后机组的尺寸增加得不太多。

闭式循环和开式循环一样，也分为简单闭式循环和闭式联合循环两种系统。闭式循环一般是以核燃料作为热源。如《简单闭式循环磁流体发电系统简图》所示：

闭式循环磁流体发电系统是用惰性气体(如氦气)作为工作气体，以碱金属铯作为种子添加剂。工作气体在核反应堆内被加热后，流过发电通道发电，输出电能。此后，工作气体并不排入大气，而是通过冷却器冷却后，再经压缩机升压，重新回到核反应堆加热，如此往复循环。这种简单闭式循环系统可用于宇宙航行。

闭式联合循环系统实际上是在简单闭式循环上，再加一个利用排气余热的蒸汽动力系统。蒸汽涡轮可以只用来带动压缩机，也可既带动压缩机又带动发电机输出电能。如《闭式磁体流-蒸汽动力联合循环系统简图》所示，是蒸汽涡轮只用来带动压缩机的闭式联合循环系统简图。这里又可分为不带回热器(a)和带有回热器(b)两种系统。如图《闭式联合循环总效率与磁流体发电机工质进口温度的关系》所示，示出了根据计算绘制的系统总热效率与磁流体发电机工质进口温度的关系。可知，磁流体发电机进口工质温度的提高，能显著地增加循环效率。另外，比较不带回热器和带有回热器的两种循环系统，当进口工质温度在2000 K以下时，带有回热器的循环系统具有更高的效率。