[发明专利]一种非能动安全壳冷却系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及核电站的安全系统，更具体地说，涉及一种非能动安全壳冷却系统及方法。

背景技术

随着技术的成熟核电站的安全性的不断提高，核电站的建设逐渐的成为国家发展的重要能源保障。

目前的核电站中，核反应堆的结构是：在安全壳中形成反应堆堆腔，在堆腔中设置压力容器。压力容器连接有冷管段和热管段，蒸汽发生器连接在热管段和冷管段直接，通过冷管段注入冷却剂，对压力容器(反应堆堆芯)进行常规的冷却，然后通过热管段排出。

为了实现冷却系统的热量导出功能，传统的冷却系统主要采用以下技术手段：安全壳内设置存储有冷凝水的冷凝换热器，冷凝换热器吸收压力容器(安全壳内的大气)的热量后，蒸发成水蒸气上升至外部的冷凝水箱冷凝后回流至冷凝换热器中以上两种方法均可以实现安全壳内热量的导出，但冷凝换热器设置在安全壳中，导致安全壳内的布置困难，非常不方便；而第二种方法中将冷凝换热器置于安全壳外，但混合气体中的不可凝气体无法排出又会回到安全壳内将会降低其换热效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中冷凝换热器难以设置、换热效率低等缺陷，提供一种冷凝换热器布置方便、换热效率高的非能动安全壳冷却系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种非能动安全壳冷却系统，包括安全壳，所述安全壳外部设置有敞口的用于存储冷凝水的冷凝水箱，所述冷凝水箱底部设置有冷凝换热器；所述冷凝换热器设置有管侧入口和管侧出口，所述冷凝换热器的管侧入口高于所述冷凝换热器的管侧出口；

所述管侧入口连接有进口管道，所述管侧入口通过所述进口管道与所述安全壳内的大气连通；所述管侧出口连接有出口管道，所述管侧出口通过所述出口管道与所述安全壳内的换料水池或地坑连通；

所述冷凝换热器上方设置有过滤排放器，所述过滤排放器设置有进气口和出气口，所述过滤排放器还设置有进气管道和出气管道，所述进气管道一端连接所述进气口，另一端与所述进口管道连通；所述出气管道一端连接所述出气口，另一端连接外界大气。

在本发明所述的非能动安全壳冷却系统中，所述冷凝水箱中竖直设置有空气导流板，所述空气导流板将所述冷凝水箱分隔成底部连通的第一箱体和第二箱体，所述冷凝换热器设置在所述第一箱体内。

在本发明所述的非能动安全壳冷却系统中，所述空气导流板上端高出所述冷凝水箱初始状态时的水面。

在本发明所述的非能动安全壳冷却系统中，所述出气管道上设置有排气控制阀。

在本发明所述的非能动安全壳冷却系统中，所述冷凝换热器上设置有三通阀，所述三通阀的三个口分别连接所述进口管道、所述进气管道和所述管侧入口。

在本发明所述的非能动安全壳冷却系统中，所述进气口的位置低于所述出气口的位置。

在本发明所述的非能动安全壳冷却系统中，所述冷凝换热器位于上端低于所述冷凝水箱初始状态时的水面。

在本发明所述的非能动安全壳冷却系统中，所述进口管道上设置有进口控制阀，所述出口管道上设置有出口控制阀。

在本发明所述的非能动安全壳冷却系统中，所述安全壳设置在安全厂房内，所述冷凝水箱设置在所述安全厂房顶部。

本发明还提供一种非能动安全壳冷却方法，包括以下步骤：将进口控制阀、出口控制阀和排气控制阀同时全部打开，安全壳内带有大量水蒸汽的混合气体经由进口控制阀从管侧入口进入冷凝换热器中，冷凝换热器设置在存储有冷凝水的冷凝水箱内，混合气体中水蒸气经由冷凝水冷凝，所述水蒸气冷凝后在重力作用下从管侧出口经由所述出口控制阀流回到安全壳内的换料水池或者地坑中，混合气体中剩余的不可凝气体在所述冷凝换热器入口处聚集后，向上流经过滤排放器进行过滤处理后，经由排气控制阀排向外界大气；

随着所述冷凝水箱中的冷凝水的温度不断上升并不断蒸发，所述冷凝换热器露出水面，外界冷空气进入第一箱体中，对所述冷凝换热器进行风冷；所述冷凝水箱中的冷凝水被蒸干后，所述第一箱体内的空气被冷凝换热器加热后变为热空气，第二箱体内的冷空气从空气导流板下端进入所述第一箱体，所述第一箱体内的热空气进入外界大气中，外界大气中的冷空气又向所述第二箱体内持续补充，形成循环。