[发明专利]船用压水堆二次侧非能动余热排出系统

说明书

技术领域

本发明涉及核反应堆安全设施，具体地指一种船用压水堆二次侧非能动余热排出系统。

背景技术

海上资源开采，岛屿人员居住环境改善等都面临能源不足问题，而搭载小型压水堆的船舶可为海洋石油开采和偏远岛屿提供安全、有效的能源供给，也适用于大功率船舶和海水淡化领域，对开发新能源具有重大意义。而当压水堆核动力船舶发生全船断电(含应急电源丧失)后，主泵停运，反应堆冷却剂流量急剧降低，同时蒸汽发生器二次侧的给水丧失，造成蒸汽发生器传热能力下降，堆芯产生的热量在反应堆冷却剂系统堆积，导致系统温度升高。发生全船断电事故后，堆芯余热能否长期有效排出，关系到核动力船舶的安全。陆上核电站非能动余热排出系统采用一次侧方案时，会在主管道热段和冷段开孔，对主管道提出了更高的性能要求。舰船上采用二次侧非能动余热排出系统驱动力是冷凝压差和重力位差，要求冷凝器的位置要高于蒸汽发生器液面一定值，而一般舰船吃水深度很难满足利用海水作为冷却水源的条件。此外，船舶受浪潮等环境影响会发生摇摆，影响非能动余热排出系统排热功能。在核电站的设计中，非能动余热排出技术作为一种成熟可靠的先进技术已被广泛认可和应用，而国内船用压水堆非能动余热排出系统没有商业应用，因此，亟需开发一种适用于船用压水堆的非能动余热排出系统。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种船用压水堆二次侧非能动余热排出系统，当发生全船断电时，通过该系统回路的自然循环，实现对船用压水堆堆芯的余热导出。

实现本发明目的采用的技术方案是一种船用压水堆二次侧非能动余热排出系统，包括安全壳，以及位于安全壳外、船体壁面内的高位水箱，该系统还包括：

反应堆压力容器；

蒸汽发生器，其热中心位置高于所述反应堆压力容器的热中心，所述蒸汽发生器一次侧分别通过主管道冷段和主管道热段与反应堆压力容器连通；

非能动余热排出冷凝器，其浸泡在高位水箱水源内，所述非能动余热排出冷凝器通过上下两个封头与高位水箱连接，并通过上下两个封头与外界连通；所述非能动余热排出冷凝器底部高于所述蒸汽发生器内的液面；所述非能动余热排出冷凝器分别通过蒸汽管路和冷凝管路与蒸汽发生器的二次侧连通。

进一步地，所述高位水箱位于安全壳外船体壁面内的隔舱内，内储存有大量淡水，其液面高于所述非能动余热排出冷凝器中换热管顶部一定距离；高位水箱的顶端开有通气孔，所述通气孔壁面竖直方向设有凸出的加高段，所述加高段内设有除湿装置。

在上述技术方案中，该系统还包括：

隔板，其设于所述高位水箱的内部，且高位水箱内部的顶端和底端连通，隔板顶端距离水箱顶端保持一定距离，隔板底端距离水箱底端保持一定距离，且所述隔板上开有通孔。

在上述技术方案中，所述蒸汽管路包括：

第一段管路，其一端与蒸汽发生器的二次侧连通，另一端设有阀门

第二段管路，穿过安全壳，一端与所述第一段管路连通，另一端通过所述上封头与非能动余热排出冷凝器连通；

第一隔离阀，其设于位于安全壳外的第二段管路上，且靠近安全壳

在上述技术方案中，该冷凝管路还包括：

止回阀，其设于安全壳内的冷凝管路上；

第二隔离阀，其设于安全壳外的冷凝管路上；以及，

电磁阀和手动阀，两者并联地设于安全壳外的冷凝管路上。

所述第二隔离阀位于靠近安全壳的一侧，并联的电磁阀和手动阀靠近非能动余热排出冷凝器的一侧。

在上述技术方案中，该系统还包括：

主给水控制阀门，设于蒸汽发生器的主给水管上。

在上述技术方案中，第一隔离阀和第二隔离阀为电动球阀，位于安全壳外靠近安全壳的位置；所述电磁阀和与之并联的手动阀位于安全壳外的隔舱内；所述止回阀位于冷凝回路末端，安全壳内靠近蒸汽发生器。

在上述技术方案中，所述非能动余热排出冷凝器中所用的换热管为C型换热管。

本发明船用压水堆二次侧非能动余热排出系统包括如下几个特点：

1)避免现有技术中非能动余热排出系统设置在一次侧，在主管道上开孔，增加管道应力和主冷却泄露风险的问题，同时缓解安全壳内空间紧张问题。

2)依靠设备位差和介质密度差，在反应堆压力容器和蒸汽发生器一次侧之间回路、蒸汽发生器二次侧和非能动余热排出冷凝器管侧回路、非能动余热排出冷凝器壳侧和高位水箱回路内，通过自然循环导出堆芯余热。