[发明专利]地下核电站钢制安全壳非能动外置管网冷却系统

说明书

本发明涉及地下核电站技术领域，公开了一种地下核电站钢制安全壳非能动外置管网冷却系统，包括应急冷却水池和设置在安全壳钢衬里外侧壁面上的冷却管网，还包括分别与应急冷却水池和冷却管网连通的冷却水流量分配环管，冷却管网包括相连通的上部穹顶半球状管网和下部柱状管网，下部柱状管网的最下部环管通过排水管与地下核电站排水系统连通。本发明地下核电站钢制安全壳非能动外置管网冷却系统，安全、高效、稳定，确保在发生事故时，有效降低事故工况下洞室型安全壳内的温度和压力。

技术领域

本发明涉及地下核电站技术领域，具体涉及一种地下核电站钢制安全壳非能动外置管网冷却系统。

背景技术

地下核电站将反应堆等带有放射性的系统置于地下，为核设施增加了除常规安全措施外的又一道安全屏障——洞室围岩。与地面电站双层安全壳中外层混凝土安全壳作用相同，地下洞室围岩具有为内层钢制安全壳提供保护性屏障的作用，以免受外部事件(飓风、飞射物等)的影响，且洞室围岩层厚度更大，在适当的工程措施下可达到优于地面安全壳的密封性，更利于放射性物质包容。因此，地下核电站洞室型安全壳可利用反应堆厂房洞室加钢衬里替代现有地面核电站安全壳，从而大大降低地下核电站建设成本。此外，洞室型安全壳也具有外部事件影响小、承压能力强和放射性包容性好的特点，可作为最后一道放射性屏障提高地下核电站应对极端事故的能力。

在发生LOCA或安全壳内蒸汽管道破裂事故情况下，高温、高压的蒸汽喷放出来，使地下核电站洞室型安全壳内压力和温度升高。需要通过地下核电站安全壳冷却系统使安全壳内压力和温度降低到可接受的水平，确保安全壳的完整性。

常见地面核电站的安全壳冷却方式有安全壳内喷淋冷却和安全壳外液膜冷却两种方式。由于安全壳喷淋冷却方式中冷却水是以能动的方式参与循环冷却，能动部件可能出现的故障增加了安全壳喷淋系统失效的概率；其次冷却水直接与安全壳内放射性物质接触，导致事故中会产生大量的放射性污水，造成事故后的放射性污水处理任务繁重；再次，在系统的再循环喷淋阶段，系统从反应堆地坑中抽取的水含有放射性，提高了安全壳被意外旁路的可能性，不利于放射性物质的包容。安全壳外液膜冷却方式需要钢制安全壳与混凝土安全壳间有足够的冷却空间，而洞室型安全壳钢衬里外壁面需要锚定在其与洞室围岩间的大量的防渗层内，因此钢衬里外壁面紧贴外层洞室围岩，无法利用液膜方式冷却。因此，需要针对地下核电站洞室型安全壳的特征专门设计安全壳冷却系统。

目前，已有设计人员提出潜热型地下核电站安全壳冷却系统，将雾化的液滴作为冷源喷入安全壳内，由于雾化后的液滴与安全壳内高温环境有了更大的接触面积，使得液滴气化从而使安全壳降温，并利用热交换器冷却带走安全壳内热量。但由于热交换器系统响应时间一般较长，当事故工况下将液滴喷入安全壳后，液滴迅速气化将导致安全壳内压力急剧增加，带来安全壳瞬时失效的风险。另外，部分设计方案采用非能动热管作为安全壳的冷源，但热管是利用工作溶剂的自然循环换热，一般作为长期低效的热交换器；核电站安全事故初期换热效率要求极高，热管式冷却方案很满足需求。因此，设计一种安全、高效、稳定的地下核电站安全壳冷却系统作为地下核电站专设安全设施是十分必要的。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种地下核电站钢制安全壳非能动外置管网冷却系统，安全、高效、稳定，确保在发生事故时，有效降低事故工况下洞室型安全壳内的温度和压力。

为实现上述目的，本发明所设计的地下核电站钢制安全壳非能动外置管网冷却系统，包括应急冷却水池和设置在安全壳钢衬里外侧壁面上的冷却管网，还包括分别与所述应急冷却水池和所述冷却管网连通的冷却水流量分配环管，所述冷却管网包括相连通的上部穹顶半球状管网和下部柱状管网，所述下部柱状管网的最下部环管通过排水管与地下核电站排水系统连通。