[发明专利]非能动安全冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及核电站反应堆安全设备领域，尤其涉及一种适用于混凝土安全壳的非动能安全冷却系统。

背景技术

现役的压水堆核电站，安全壳广泛采用混凝土结构，由于混凝土本身的导热性能很差，且壁厚较厚，因此在事故后，不可能依靠混凝土安全壳本身来将壳内的热量迅速有效地排出至大气环境中。为此，一些核电站设置了能动的余热排出系统来实现堆芯余热的排出，但这些能动系统在发生全场断电等工况下需依赖外部动力，例如依赖昂贵的应急柴油机、整套能动的应急给水系统及整套能动的安全注入系统等，因此大大增加了设备数量，由此增加了设备购买、安装、运行和维修等的费用，相应增加核电厂的建造成本和运维费用。

为此，在新一代反应堆中，提出安全壳非能动余热排出的方法。其中一种方式是建造钢制安全壳，并在钢制安全壳的顶部设置水箱及喷淋系统，在反应堆事故发生后，通过开启喷淋系统的阀门，使水箱内的水布洒到钢制安全壳的外部，通过蒸发或对流带走安全壳内的热量，因此，安全壳外部钢制壁面的水膜对其换热能力至关重要，但水膜能否有效的形成一定规模在业内一直倍受质疑，所以这种方式不仅建造成本高而且安全性能也一直倍受质疑。再者，现有的非能动余热排出系统，在任何事故状态下，都只能将堆芯热量带到安全壳内的内置换料水箱，而不能直接将热量带到安全壳外。

因此，有必要提供一种能够长期、稳定、可靠地将热量导出至安全壳外、并能降低运维成本的非动能冷却系统，以解决上述现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够长期、稳定、可靠地将热量导出至安全壳外、并能降低运维成本的非动能安全冷却系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种非能动安全冷却系统，其包括补水箱、先进安注箱、内置换料水箱、泄压系统、非能动应急给水系统及非能动安全壳冷却系统，所述补水箱、所述先进安注箱、所述内置换料水箱、所述泄压系统均设于安全壳内并分别连通设于所述安全壳内的压力容器，所述非能动应急给水系统密封地贯穿所述安全壳并对应所述安全壳内的蒸汽发生器设置，所述非能动应急给水系统用于实现所述蒸汽发生器的给水回流及热量导出，所述非能动安全壳冷却系统密封地贯穿所述安全壳以将所述安全壳内的热量导出所述安全壳外。

较佳地，所述补水箱、所述先进安注箱、所述内置换料水箱均通过一注入管线连通所述压力容器。

较佳地，所述补水箱高于所述压力容器且一端通过第一管路连通所述注入管线，且所述第一管路上设有第一阀门。当核电厂发生破口类失去冷却水的事故或其他导致反应堆一回路冷却剂质量减少的事故后，补水箱内的浓硼水依靠重力通过第一管路、注入管线注入到压力容器内。

较佳地，所述补水箱的另一端通过压力平衡管线连通所述压力容器的冷管段。由于压力平衡管线的作用，补水箱内的浓硼水依靠重力注入压力容器内，冷管段的冷却剂通过压力平衡管线进入补水箱。

较佳地，所述先进安注箱通过第二管路连通所述注入管线，且所述第二管路上设有第二阀门。当一回路发生失水事故(LOCA)后，先进安注箱内的水力学部件使其实现压力容器下腔室的快速淹没以及堆芯初始段的淹没，同时还提供后续较长时间段内堆芯的淹没。

较佳地，所述注入管线上设有第三阀门。

较佳地，所述先进安注箱内具有一定初始蓄压。

较佳地，所述内置换料水箱高于所述压力容器。丧失冷却剂事故的后期，在一回路充分泄压的情况下，内置换料水箱利用其相对高位的布置，实现对一回路的非能动补水。

较佳地，所述补水箱、所述先进安注箱、所述内置换料水箱内均具有浓硼水。

较佳地，所述泄压系统包括泄压管线及设于所述泄压管线上的泄压阀，所述泄压管线的一端连通所述安全壳内的稳压器或/和所述压力容器的热管段，所述泄压管线的另一端连通所述安全壳的内部空间或所述内置换料水箱。当核电厂一回路冷却剂减少到一定程度时，泄压系统使一回路的压力得到充分降低。

较佳地，所述非能动应急给水系统包括蒸汽管路、给水管路及设于所述安全壳外的蒸汽冷凝器，所述蒸汽冷凝器高于所述安全壳内的蒸汽发生器，所述蒸汽管路密封地贯穿安全壳并连接于所述蒸汽发生器的出口及所述蒸汽冷凝器的入口，所述给水管路密封地贯穿所述安全壳并连接于所述蒸汽冷凝器的出口及所述蒸汽发生器的入口。在设计基准事故或超设计基准事故工况下，蒸汽发生器内的蒸汽通过蒸汽管路到达蒸汽冷凝器，经过换热冷凝成水，再经过给水管路流回至蒸汽发生器，实现蒸汽发生器给水回流和热量导出功能，从而将热量导出至大气环境最终热阱。