[发明专利]利用盐溶液吸湿特性缓解核电站严重事故的装置

说明书

技术领域

本发明属于核电站安全设备技术领域，特别涉及核电站发生严重事故时的一种利用盐溶液吸湿特性缓解核电站严重事故的装置。具体说，是在核电站出现事故，特别是LOCA(冷却剂跑失事故，在轻水反应堆中也称为失水事故)、或是安全壳内蒸汽管道破裂的情况下，造成安全壳高温高压时，就有可能引起蒸汽爆炸事故，此时，核电站吸湿系统自动动作，利用具有吸湿特性的盐溶液，吸收大量湿蒸气，从而降低安全壳的压力和温度，实现抑制或减缓事故，使事故的危害降低，保障核电站第三道屏障行使正常功能。

背景技术

在压水堆核电站出现事故，特别是LOCA事故或者安全壳内蒸汽管道破裂后，一回路中高温高压的水会变成蒸汽。由此，大量湿蒸汽喷射进入安全壳，导致安全壳的压力和温度的升高。如果处理不当，有可能引起蒸汽爆炸事故，将进一步使事故恶化。目前在二代压水堆中，主要的处理方式是，设置安全注射系统、安全壳喷淋系统以及辅助给水系统，可以实现对事故的抑制，并能够在某种程度减轻事故的危害。相比二代压水堆，三代核电站AP1000和EPR针对这些严重事故，也设置了相应的事故处理系统。AP1000的突出特点是引入安全系统非能动化理念，设置了非能动堆芯冷却系统、非能动安全壳冷却系统、非能动安全壳裂变产物去除与控制系统等诸多非能动安全系统。而EPR安全系统的设计更加简化，实现了4重冗余，并在设计上考虑了严重事故预防和事故后果的缓解。EPR的专设安全设施主要包括安全壳系统、应急堆芯冷却系统、应急给水系统等。虽然当今乃至未来的压水堆都设有针对处理严重事故的专设安全设施，但这些设施大都只是通过安注、喷淋等方式或非能动冷却缓解事故进程，技术路线主要是先降温再导致降压的思路。但随着事故进一步发展，实际上，安全壳内必将大量充满高温高压的湿蒸汽，湿蒸汽是对反应堆造成新的威胁主导介质。所以，如果能除去湿蒸汽，就能解决在事故工况下更有效地降压，从而必然引起降温。因此，必须设计一种新型的降压降温系统，以增加安全壳的安全系数。这种系统必须能够吸收蒸汽，直接处理事故工况下流场的特性，带来压力场和温度场的变化。能够直接快速地触发系统，以有效缓解事故，保证核电站乃至周围环境的安全。

发明内容

本发明的目的是提供针对现有技术的不足提出一种利用盐溶液吸湿特性缓解核电站严重事故的装置，其特征在于，所述缓解核电站严重事故的装置是利用盐溶液的吸湿功能来实现对核电厂安全壳内降压、降温并能防止蒸汽爆炸；缓解核电站严重事故的装置，该装置被设计成外置式，从而有效地节省了安全壳内部空间，也方便于对整体系统的控制；采用以温度感应开关的形式控制电路的运行，实现对阀门的运转控制，是一种非能动与能动相结合的方式；具体结构是在安全壳16的顶部固定由温度传感器2、控制电路3和阀门4串联组成的第一组智能开关，在第一组智能开关下面连接吸气漏斗5；阀门4与安全壳16外部的抽气泵6连接，填料箱10通过填料阀门9及管道插入盐溶液箱1上部空间，在盐溶液箱1上部的管道插入处固定盐溶液箱温度传感器7，填料阀门9上安装填料阀控制电路8，填料阀控制电路8通过盐溶液箱温度传感器7得到的盐溶液箱1的温度信号控制填料阀门9的开关；盐溶液箱1的一侧通过管道与换热器12，另一侧上部连接盐溶液箱1的底部连接液压调节阀11，另一各相连接抽气泵6；安全壳16内下部安装压力容器13；蒸汽发生器14和稳压器15与压力容器13串联连接。

所述盐溶液箱1的上空间为的空气，下半空间注入氯化锂溶液，填料箱10提供67％体积浓度的氯化锂溶液注入盐溶液箱1；氯化锂溶液与安全壳16换热，冷却水通过管路与换热器12进行换热。由于氯化锂溶液在过程中不断地吸湿，浓度必将逐渐变稀，温度也逐渐升高，从而造成密度和温度差，产生自然循环，达到一种非能动换热效果，因此该缓解装置通过引出并吸收湿蒸汽，降低系统压力，也降低系统温度，同时对脱除反应堆严重事故所产生的安全壳内颗粒物十分有益处。

所述氯化锂溶液装在安全壳内箱体中，它是一种常用于溶液调湿空调中的除湿剂，属于无机盐溶液；化学性质稳定，常压下沸点高达1200℃，且随着温度的升高，氯化锂的溶解度会逐渐增大，氯化锂溶液浓度越大，温度越低，吸湿能力越强，除湿效果越好。可以大量吸收充满于安全壳中高温高压湿蒸气，从而有效降低安全壳内压力、温度及湿度。所使用的氯化锂溶液可用溴化锂等卤族盐溶液代替。