[发明专利]一种非能动的核电站破口事故缓解系统

说明书

技术领域

本发明属于核电站安全技术领域，特别涉及一种非能动的核电站破口事故缓解系统。具体说，是由于核电站出现破口事故(LOCA)，导致一回路内的冷却剂喷射到安全壳内，造成安全壳高温高压而可能引发严重事故时，核电站吸湿系统自动动作，利用盐溶液，使之吸湿并降压降温，实现抑制或缓解事故，使事故的危害性降低。

背景技术

在压水堆核电站出现LOCA事故时，一回路中高温高压的水会变成蒸汽，水蒸汽喷射而入安全壳，导致安全壳的压力和温度的升高。如果处理不当，将引发核电厂的严重事故。目前在二代压水堆中，主要的处理方式是，利用安全注射系统的正常运转，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。现有的安全注射系统主要有高压、中压和低压三类安全注射系统。其中除中压安全注射系统是靠压力触发，属于非能动的之外，高压和低压安全注射系统都靠信号触发水泵动力驱动运转。在先进反应堆的设计中，采用可靠的非能动安全措施则是一个重要的标志。如AP1000采用了非能动安全壳冷却系统PCS，利用重力排水和空气自然对流实现对钢制安全壳内的蒸汽冷却和降压。但无论是二代堆采用的能动系统，还是以AP1000采用的非能动系统，主要的实现方式都是由降温开始同时实现降压的原理。要解决在事故工况下更有效地降压降温，从减压开始之目的，就必须设计新型的非能动系统。这种系统必须能够直接处理事故工况下压力场和温度场的变化，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

本发明的目的是针对现有技术的不足而提出一种非能动的核电站破口事故缓解系统，其特征在于，该破口事故缓解系统是一种利用盐溶液的吸湿功能来实现对核电站安全壳内的降温降压的系统；具体是利用溴化锂溶液的强烈的吸湿功能来实现对核电厂安全壳内来降温降压的系统，在安全壳18内上部，第一组记忆合金智能开关装置A连接溴化锂溶液箱1的箱盖，第一组记忆合金智能开关装置A作为开启箱盖的阀门，是由温控记忆合金与相应的阀门串联成一组非能动开关或采用压力自动开关的阀门；第二组记忆合金智能开关装置B安装在溴化锂溶液箱1的上部，并且其一端给料管插入溴化锂溶液箱1的上空间，另一端和安全壳外部的溴化锂溶液填料箱体11连通；第三组记忆合金智能开关装置C安装在溴化锂溶液箱1的靠底端的侧面，并和连接在溴化锂溶液箱1上部的溢流管路14并联，换热器13的进出水管分别连接在溴化锂溶液箱1的上部和靠底端的侧面；在安全壳18内下部，压力容器15和蒸汽发生器16、稳压器17组成串联回路；这样增加了其吸湿效率。

所述溴化锂溶液箱1的箱盖上还安装减压阀门5，作为在第一组记忆合金智能开关失效情况下的备用阀门使用。

所述溴化锂溶液箱内的上空间为空气，下空间装了半箱的溴化锂溶液。

溴化锂溶液填料箱体11提供一定浓度的溴化锂溶液，由于安全壳外部为常温常压，在这种条件下溴化锂溶液的质量浓度不宜超过66％，否则当溶液温度降低时将有结晶析出，并且常温常压下浓度为66％的溴化锂溶液吸湿效果最佳，于是安全壳内溴化锂溶液在事故情况下能够维持在一个相对恒定的浓度水平，有效缓解事故的进程；溴化锂溶液箱还与换热器相连接，溴化锂溶液走壳程，冷却水走管程，进行换热，由于在不断地吸湿过程中溴化锂溶液浓度必将逐渐变稀，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。

所述溴化锂溶液装在安全壳内箱体中，其化学性质稳定，在大气中不易变质不易分解。具有强烈的吸湿性，而且，在常温下饱和溴化锂水溶液的浓度达60％，浓度越大，温度越低，吸湿能力越强，导热系数随温度的升高而增大，是一种高效水蒸气吸收剂和空气湿度调节剂。LOCA事故情况下，可以大量吸收充满于安全壳中高温高压水蒸气，从而有效降低安全壳内压力、温度及湿度。

所述记忆合金智能开关装置A、B、C结构一样，由记忆合金2、四杆机构3和阀门4组成；所述记忆合金是温度敏感元件，记忆合金2和阀门之间采用四杆机构机械连接，从而达到一种非能动的控制效果，安装在安全壳内合适的位置，在LOCA事故安全壳内充满高温高压水蒸气的情况下，执行相应制动动作。

所述四杆机构为在直角、活动连接的水平杆3.1和竖直杆3.2上，记忆合金2分别通过水平连杆2.1和竖直杆3.2活动连接，通过竖直连杆2.2和水平杆3.1活动连接，在水平杆3.1和竖直杆3.2的另一端之间活动连接长杆3.3和短杆3.4，形成非矩形四杆机构，阀门4连接在短杆3.4和水平杆3.1的连接点上。