[发明专利]一种非能动安全壳热量导出系统的液态水回收和冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及反应堆安全系统设计技术，具体涉及一种非能动安全壳热量导出系统的液态水回收和冷却装置。

背景技术

从上世纪八十年代开始，美国、日本、法国、德国、俄罗斯等国家开展了非能动技术的研究，非能动安全壳热量导出系统的研发成为重要的研究热点领域。

一种非能动安全壳热量导出系统可以采用非能动方式把安全壳内的热量散发到最终热阱——大气，申请人同期递交了一份名称为“一种非能动安全壳热量导出系统”的专利申请，该安全壳热量导出系统的结构如图1所示，包括设置在安全壳8内部的换热器9和设置在安全壳8外部的水箱5，所述水箱5的布置位置高于所述换热器9，换热器9设有上升管段7和下降管段17，所述水箱5底部通过所述下降管段17与换热器9入口相连接，所述上升管段7向上穿过所述水箱5，上升管段的最上端出口3与水箱5上方的液态水回收和冷却装置10相连接，在所述上升管段7位于水箱5内的管体上不同液面高度处设有若干个上升段出口13、14、15和阀门装置。在运行工况下，非能动安全壳热量导出系统设置在安全壳内部的换热器9，可以通过壁面冷凝和对流传热，将安全壳内高温湿空气的热量带出，借助自然循环驱动力（下降管段17与上升管段7之间的密度差），将被加热的管内冷却水排向安全壳外。产生的高温冷却水，一部分以蒸汽形式排往大气，另一部分以液态水的形式被重新收集，汇入水箱。

为确保非能动安全壳热量导出系统可维持较长时间的安全功能，需要确保冷却水的充分利用和回收，为了最大程度的提高非能动安全壳热量导出系统的排热能力，显著降低安全壳失效的安全风险，需要尽量强化冷却水在收集过程中的冷却效果。

发明内容

本发明的目的在于针对核电站安全设计的需要，提供一种非能动安全壳热量导出系统的液态水回收和冷却装置，在核电站发生存在安全壳内升温升压现象的事故工况（包括设计基准事故和严重事故）时，为非能动安全壳热量导出系统提供尽量多且温度低的回水，确保其安全功能的长期维持和高效表现，进而将安全壳压力和温度降低至可接受的水平，以保持安全壳的完整性。

本发明的技术方案如下：一种非能动安全壳热量导出系统的液态水回收和冷却装置，设置在安全壳外冷却水箱的上方，包括风力强化装置、液态水收集和蒸发过滤装置以及风道，所述的风力强化装置设置在风道的顶端，液态水收集和蒸发过滤装置设置在风道内部，在风道的底部设置引风口，所述的液态水收集和蒸发过滤装置位于安全壳热量导出系统的热水排出口和水箱注水口之间。

进一步，如上所述的非能动安全壳热量导出系统的液态水回收和冷却装置，其中，所述的风力强化装置包括安装于风道外壁面的太阳能电池板以及安装在风道内的风机。

进一步，如上所述的非能动安全壳热量导出系统的液态水回收和冷却装置，其中，所述的风道为呈圆锥形的引流罩，引流罩内壁面上设有若干个用以引发风道内横向流动的二次流搅混翼。

更进一步，如上所述的非能动安全壳热量导出系统的液态水回收和冷却装置，其中，所述引流罩与其内部的液态水收集和蒸发过滤装置之间形成环形空间，环形空间的厚度为10-50cm；所述的若干个二次流搅混翼与引流罩的轴截面成一定角度向顺时针方向偏离，偏角的值为30-60度。

进一步，如上所述的非能动安全壳热量导出系统的液态水回收和冷却装置，其中，所述的液态水收集和蒸发过滤装置包括液态水收集板和螺旋式液膜蒸发冷凝板，所述螺旋式液膜蒸发冷凝板呈螺旋式下降结构，螺旋式液膜蒸发冷凝板的底端与多孔过滤集水板连接，所述多孔过滤集水板连接水箱注水口。

更进一步，如上所述的非能动安全壳热量导出系统的液态水回收和冷却装置，其中，所述的液态水收集和蒸发过滤装置的整体高度在0.2-0.8m之间，所述的螺旋式液膜蒸发冷凝板的下降倾角在2-10度之间。

本发明的有益效果如下：（1）本发明采用非能动的方案强化了高温水回收过程中的蒸发冷却效果，明显降低了回水温度，提高了非能动安全壳热量导出系统的排热能力；（2）能够最大限度的回收液态水，使之回流至非能动安全壳热量导出系统的水箱，确保冷却水源的长期维持，从而保证了在设计基准和超设计基准事故情况下安全壳的长期排热，保证了核电厂的安全性；（3）可以实现水箱内冷却剂的充分利用，为赢得更长的事故后不干预时间提供了装备基础。

附图说明

图1为非能动安全壳热量导出系统结构示意图；

图2为本发明液态水回收和冷却装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。