[发明专利]一种椭球式地下核电站安全壳系统有效
申请号: | 201610651437.0 | 申请日: | 2016-08-10 |
公开(公告)号: | CN106128526B | 公开(公告)日: | 2018-01-16 |
发明(设计)人: | 钮新强;赵鑫;张涛;刘海波;喻飞;杨家胜;潘霄;苏毅;金乾;张顺 | 申请(专利权)人: | 长江勘测规划设计研究有限责任公司 |
主分类号: | G21C15/18 | 分类号: | G21C15/18;G21C13/02 |
代理公司: | 武汉开元知识产权代理有限公司42104 | 代理人: | 陈家安 |
地址: | 430010 湖*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 椭球 地下 核电站 安全 系统 | ||
技术领域
本发明涉及核电技术,具体地指一种椭球式地下核电站安全壳系统。
背景技术
核电安全、清洁、高效,是目前可实现工业化生产的主要新能源。是实现节能减排和绿色发展的重要途径。然而,一旦核电站发生严重事故,当产生的大量放射性物质向环境泄漏时,必然造成巨大的社会、经济、环境灾害(如切尔诺贝利和福岛核灾难)。地下核电站将带放射性的核岛及辅助厂房深埋在地下,可以有效防止严重事故中放射性物质向环境泄漏,增加核电安全性。
安全壳作为核电站最后一层安全屏障,起着包容放射性物质、防止外界人为事件破坏的作用。地面核电站通常在一层或多层安全外设置预应力混凝土层作为防止如飞机撞击等外部人为事件的手段(如专利:体外预应力核安全壳CN201410083127.4、双层混凝土安全壳非能动直接蒸发式冷却系统CN201210214143.3)。地下核电站安全壳位于几十上百米的地下岩层时,来自外部的人为事件干扰较小,但必须考虑来自地下周围岩体的巨大应力,现有核电站安全壳类型不能满足地下布置的要求。
严重事故中安全壳系统还必须担负起将事故中产生的热量带出安全壳系统的作用。无论从安全性还是经济性考虑,以非能动形式导出安全壳热量的方法是大势所趋。地下核电站可方便地利用地势差优势设置非能动安全壳热量导出系统。此外,现有安全壳热量导出技术主要设计集中在将安全壳内热量导出安全壳外这一阶段,通常安全壳内换热通过安全壳内大气与换热器作用(如中国专利非能动安全壳热量导出系统,申请号:CN201110437864.6),这种方式只在换热器位置附近有较好的冷却效果,由于安全壳属于相对密闭系统,且内部设施、设备布置不规则,容易造成安全壳内部温度分布不均和部分区域温度积累,从而加剧事故严重程度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处,结合地下核电站的特点,提出一种椭球式地下核电站安全壳系统,既能满足安全壳位于地下时承载应力的要求,又能在严重事故下迅速排出安全壳内热量,维持安全壳完整性。
本发明的目的是通过如下措施来达到的:一种椭球式地下核电站安全壳系统,包括位于地面上的地面水池和位于地下的安全壳,所述安全壳通过管道与地面水池连接,所述安全壳中包括压力容器,其特殊之处在于,所述安全壳为椭球形,所述安全壳内部上方设置有安全壳大气换热组件,所述安全壳内部下方设置有堆腔冷却组件,所述堆腔冷却组件围绕压力容器布置。
在上述技术方案中,所述安全壳大气换热组件包括从上往下依次设置的安全壳热交换器、安全壳大气导流板和安全壳喷淋,所述安全壳热交换器和安全壳喷淋分别与地面水池通过管道连接,以实现非能动换热过程和非能动喷淋过程的自启动和运行。
在上述技术方案中,所述堆腔冷却组件包括堆腔引流板、堆腔结构和堆腔喷淋组件,所述堆腔引流板环绕压力容器竖直布置,在所述安全壳下方中心形成堆腔,为热空气构造上升通道;所述堆腔喷淋组件布置于堆腔引流板内侧,围绕压力容器四周与底部,以实现对压力容器的充分热交换;所述堆腔结构与安全壳内壁形成环形空间,为冷空气构造下降通道,所述安全壳内壁上设置有循环热交换器,所述循环热交换器位于堆腔结构与安全壳内壁形成环形空间中,加强安全壳内循环空气的热交换。
在上述技术方案中,所述安全壳热交换器为圆锥体结构,圆锥体顶部通过冷却水热段管与地面水池连接,圆锥体底部通过冷却水冷段管与地面水池连接,通过此结构布置增加冷却水密度差,利于非能动循环的建立;所述安全壳喷淋通过冷却水冷段管与地面水池相连。
在上述技术方案中,所述堆腔喷淋组件包括设置于压力容器四周的堆腔喷淋管嘴和设置于压力容器底部的堆腔微雾喷头;所述堆腔喷淋管嘴喷出水滴直径不小于100微米,所述堆腔微雾喷头喷出水滴直径在0.1微米至10微米之间,堆腔喷淋管嘴和堆腔微雾喷头的分区设置在保证了压力容器冷去的同时,为安全壳内大气循环提供足够的驱动力。
在上述技术方案中,所述岩体改造层四周设置强化锚杆,加强洞室的稳定性。
在上述技术方案中,所述安全壳大气导流板下部为圆锥面,上部为圆柱面,圆锥面的角度为不小于10°,此结构可使安全壳大气导流板下部的热空气由导流板汇集并通过上部的圆柱面集中至上层的安全壳热交换器,同时冷却后的空气通过安全壳大气导流板上部分散至安全壳四周并沿侧壁下沉,以此构成安全壳大气循环通道。
在上述技术方案中,所述堆腔喷淋管嘴喷出水滴直径不小于100微米,所述堆腔微雾喷头喷出水滴直径在0.1微米至10微米之间,可增加水与空气接触面积,强化换热能力。
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