[实用新型]地下核电站安全壳热管非能动冷却系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及核电技术，具体地指一种地下核电站安全壳热管非能动冷却系统。

背景技术

核电站严重事故在核电站设计中属于超设计基准事故，其发生的概率极低，一旦发生，事故后果极其严重。严重事故中核电站一回路压力边界破损，高温高压的冷却剂冲入安全壳内，使安全壳内压力和温度迅速升高，危及安全壳的完整性，如2011年日本福岛核事故。

现有的核电站设计中，针对严重事故下安全壳内温度升高的问题，主要通过引入外部水源对安全壳外壁或安全壳内空气降温，如AP1000核电站利用安全壳顶部设置的水箱对钢制安全壳喷淋冷却。这种设计中，由于采用外部引入水源冷却的方法，存在水腐蚀的问题，而且喷淋水靠重力沿安全壳外壁流下，在安全壳外壁冷却水接触不到的部分容易形成热点区，此外，设置的冷却水箱存在一定的容积，突发事件下，可能出现水源不足的问题，而且在严重事故后期，不能保证持续的给安全壳散热冷却。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，结合地下核电站的布置特点和热管技术，提出一种地下核电站非能动安全壳冷却技术，既能满足严重事故工况下安全壳的冷却要求，又能避免严重事故中冷却水源不足的问题，还可以保证在严重事故后期安全壳持续的非能动冷却。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型所设计的一种地下核电站安全壳热管非能动冷却系统，包括充入工作溶剂的热管，其特殊之处在于，所述热管由蒸发支管和冷凝支管通过主管连接组成，所述蒸发支管环绕紧贴地下洞室中安全壳的外壁，所述冷凝支管置于通风竖井中，所述冷凝支管的水平位置高于蒸发支管，所述主管呈倾斜布置；所述通风竖井底部与地下廊道连通，所述通风竖井顶部与地面上的地面烟囱连通。

在上述技术方案中，所述蒸发支管为多圈环绕安全壳的半圆管。多圈环绕的半圆管使蒸发支管与安全壳的接触表面积最大。

在上述技术方案中，所述冷凝支管有多层，每层呈多圈螺旋形盘旋状排列。多圈螺旋形盘旋状排列的冷凝支管表面积最大，冷凝效果更好。冷凝支管布置至少三层。

在上述技术方案中，所述主管外部设置绝热套管。绝热套管减少热量在传输过程中的散失。

在上述技术方案中，所述主管的倾斜度为15°～45°。主管呈15°～45°向蒸发支管倾斜，使从冷凝支管中流出的低温工作溶剂快速流入蒸发支管中加热。

在上述技术方案中，所述工作溶剂为水或甲醇。水、甲醇为比热容大、容易蒸发的溶剂，具有较好的传热效果。

在上述技术方案中，所述蒸发支管沿安全壳外壁环绕布满整个安全壳。蒸发支管布满整个安全壳可以使安全壳的冷却速度更快。

在上述技术方案中，所述冷凝支管上设置散热翅，所述散热翅呈片状结构，并与冷凝支管垂直。设置散热翅可加速冷凝支管内的工作溶剂冷却。

在上述技术方案中，所述相邻散热翅之间的间隔为10～20cm。散热翅排布密度根据实际需要设置，如间隔10cm等。

本实用新型提供了一种地下核电站严重事故工况下的非能动安全壳冷却系统，严重事故工况下，安全壳内的热量通过热管不断被导出到远离反应堆厂房的通风竖井内，通过通风竖井的烟囱效应不断将热量排出到大气中。本实用新型在核电站严重事故情况下能利用工作溶剂循环吸热放热的自然物理过程导出安全壳热能并排出到大气中，不需要电力驱动，避免事故情况下电力系统供应中断，所引发的安全壳热量导出系统失效。同时，由于采用通风竖井的烟囱效应排热，在整个严重事故过程中，都能保证安全壳的排热和冷却，不必担心冷却源的缺失和不足。并且，由于热管的良好等温特性，避免了安全壳的局部过热缺陷，而且，通过地下岩体和热管本身的隔离作用，避免了地下核电站安全壳冷却过程中放射性的泄漏。

附图说明

图1为本实用新型地下核电站安全壳热管非能动冷却系统的结构示意图；

图中：1.地下洞室，2.安全壳，3.通风竖井，4.热管，4-1.蒸发支管，4-2.主管，4-3.冷凝支管，5.绝热套管，6.散热翅，7.地下廊道，8.地面烟囱，9.地面。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。

严重事故工况下，地下核电站的地下洞室1内的安全壳2的温度持续增加，安全壳2内的压力迅速升高，有可能达到甚至超出安全壳2的设计压力，从而破坏安全壳2的完整性，向环境释放放射性物质。