[发明专利]用于核电站压力容器的换热增强装置和方法、事故缓解设备

说明书

本发明涉及用于核电站压力容器的换热增强装置，包括：光催化功能层，其内表面适于热连接到压力容器的外壁面，光催化功能层的外表面包括光催化材料；与光催化功能层相对且间隔开布置的催化光源，催化光源发出的光照射到光催化功能层的外表面上，基于来自催化光源的光的照射，光催化功能层的外表面的亲水性增强。本发明还涉及用于核电站压力容器排热的事故缓解设备，包括：外壳，围绕压力容器的外壁面且与所述外壁面间隔开设置以形成冷却流体流道；和上述的换热增强装置，其中：所述压力容器的外壁面构成所述待冷却壁面；且所述催化光源设置在冷却流体流道中以与光催化功能层直接面对。本发明也涉及一种核电站压力容器的外壁增强换热的方法。

技术领域

本发明的实施例涉及核电站安全领域，涉及热交换的改进，尤其涉及一种用于核电站压力容器的换热增强装置和方法，以及一种用于用于核电站压力容器的压力容器排热的事故缓解设备。

背景技术

在控制全球气候变暖和减少温室气体排放的压力下，大规模发展核电以替代石化燃料发电。

为提高经济性，核电站的反应堆功率有进一步增大的趋势。然而反应堆功率提高，将对其安全性提出更高的要求。一旦发生严重事故，有可能导致堆芯融化、压力容器熔穿、安全壳失效等事故，从而严重威胁公众及环境的安全。

压力容器作为严重事故发生时的安全屏蔽，能够防止放射性物质和裂变产物等污染物大规模释放。及时迅速的排出压力容器内部的热量是保证核电站正常运行或者核电站安全的重要问题，也是实现高功率核电站设计中需要着重研究的问题。

要解决在严重事故工况下的事故缓解问题，必须有一种能够在发生严重事故的工况下，快速直接实现对核电站压力容器中能量的排出，防止堆芯融化、压力容器熔穿和严重事故蔓延，进而实现对放射性物质释放等关键要素的控制，以保证公众及周围环境的安全。

发明内容

对于沸腾这类有气液相变现象的传热过程来说，利用超亲水传热表面，相变传热效率可以被极大地强化，临界热流密度可以提高1-2个数量级，超亲水传热表面的应用能够有效强化压力容器的排热能力。更具体地，超亲水传热表面对于液膜蒸发传热过程，能够加速液膜铺展速度、增大液膜浸润面积，防止形成局部干涸，强化水和空气之间的热质交换，同时液膜快速均匀地流动能够减少液膜厚度，从而又有效降低热阻，进一步提高了压力容器换热效率，改善了压力容器换热能力。因此，一种能够实现超亲水的压力容器外壁面对于提高核电站安全裕度具有重要的意义。

为此，本发明的一个目的是提出一种用于核电站压力容器的换热增强装置，其通过在待冷却壁面设置光催化功能层以及通过设置催化光源来照射该光催化功能层来增强该光催化功能层的亲水性，来加强冷却水与待冷却壁面之间的换热。

本发明的再一个目的在于提出一种核电站严重事故时增强压力容器排热性能的事故缓解设备，在核电站发生严重事故时，该事故缓解设备将压力容器内压力和温度降低至可接受的水平，以保持压力容器的完整性，防止核污染物大规模扩散。

根据本发明的实施力的一个方面，提出了一种用于核电站压力容器的换热增强装置，所述压力容器的外壁面适于利用冷却水冷却，所述换热增强装置包括：光催化功能层，光催化功能层的内表面适于热连接到压力容器的外壁面，光催化功能层的外表面包括光催化材料；和与光催化功能层相对且间隔开布置的催化光源，所述催化光源发出的光照射到所述光催化功能层的外表面上，其中，基于来自催化光源的光的照射，所述光催化功能层的外表面的亲水性增强。

可选地，所述光催化功能层为由光催化材料构成的单层结构。