[发明专利]适用于浮动堆安全壳非能动冷却结构及其设计方法

说明书

本发明公开了一种适用于浮动堆安全壳非能动冷却结构及其设计方法，包括安全壳，安全壳内部设置有反应堆压力容器、主管道、蒸汽发生器、稳压器和主泵，安全壳上方设置顶部水箱，顶部水箱用于提供大破口失水事故工况下安全壳的冷却功能及作为安全壳屏蔽水层，安全壳底部设置用于调节平衡船体且具有冷却安全壳底部的功能的压载水箱，安全壳两侧设置用于冷却安全壳侧壁及作为安全壳屏蔽水层的侧壁水箱。本发明不仅可以减少换热器、过滤器、管道和阀门等附件的配置，结构简单、安装、维修方便，有利于船上设备的空间布置，而且可以不需要提供电力持续供给，依靠水箱以非能动的方式长期导热，节约了大量的电力消耗。

技术领域

本发明涉及海上浮动堆专设安全设施技术领域，具体地指一种适用于浮动堆安全壳非能动冷却结构及其设计方法。

背景技术

海上浮动堆的发展越来越快，但是海上浮动堆相对于陆上核电站而言，有诸多限制因素，如空间有限、安全壳材料选择、设备重量、吃水深度等，因此，合理优化配置海上浮动堆的系统设计方案尤为关键。海上浮动堆的安全问题一直备受大家关注，尤其在大破口失水事故情况下，大量的高温高压介质和放射性介质会释放到安全壳内，安全壳承担着包容这些高温高压的放射性介质的作用，因此必须有措施对安全壳进行降温降压，以确保安全壳的完整性。基于上述问题，对浮动堆安全壳的冷却设计方法开展了一系列研究，首先调研了陆上核电站的技术方法，发现陆上核电站多采取安全壳喷淋再循环的方式进行冷却，此时需要配置两台喷淋热交换器、过滤器和相连接的管道、阀门等附件，确保再循环阶段喷淋泵的入口不能吸入颗粒碎片杂质，而且必须给喷淋泵配置可靠电源，这样会增加系统的复杂度。在船上有限的空间，如果采取陆上核电站的安全壳冷却系统设计方案，设备布置和供电需求会增加负担。

基于这些问题，考虑对浮动堆的安全壳冷却设计进行优化，针对船上空间有限、液舱较多的环境要求，提出一种新的适用于浮动堆安全壳非能动冷却系统设计方案。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，而提出的一种适用于浮动堆安全壳非能动冷却结构及其设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明所设计的适用于浮动堆安全壳非能动冷却结构，包括安全壳，其特殊之处在于，所述安全壳内部设置有反应堆压力容器、主管道、蒸汽发生器、稳压器和主泵，所述安全壳上方设置顶部水箱，所述顶部水箱用于提供大破口失水事故工况下安全壳的冷却功能及作为安全壳屏蔽水层，所述安全壳底部设置用于调节平衡船体且具有冷却安全壳底部的功能的压载水箱，所述安全壳两侧设置用于冷却安全壳侧壁及作为安全壳屏蔽水层的侧壁水箱。

进一步地，所述主管道用于连接反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器和主泵，构成封闭的环路，同时作为一回路系统压力边界的组成部分，参与构成了包容放射性物质的一道安全屏障。

更进一步地，所述顶部水箱上表面均匀设置有顶部水箱开孔，所述顶部水箱开孔用于导出顶部水箱中的水受到安全壳顶部壁面加热蒸发的热量。

更进一步地，所述侧壁水箱上表面均匀设置有侧壁水箱开孔，所述侧壁水箱开孔用于导出侧壁水箱中的水受到安全壳侧壁加热蒸发的热量。

更进一步地，所述顶部水箱、侧壁水箱与压载水舱通过流道连通，所述侧壁水箱与水箱补水系统有一个接口，并设置有补水闸阀进行隔离，补水闸阀用于对顶部水箱和侧壁水箱及压载水舱的充水后，关闭使其与安全壳周围的水空间隔离。

更进一步地，所述顶部水箱开孔的孔径为1.0～1.5m，间距为1.2～1.8m。

更进一步地，所述侧壁水箱开孔的孔径为0.5～0.75m，间距为0.6～0.9m。

更进一步地，所述侧壁水箱内设置有液位表，所述液位表用于测量顶部水箱和侧壁水箱的水位变化，所述顶部水箱内设置有温度计，所述温度计用于测量顶部水箱中的水温度变化。