[实用新型]安全壳冷却系统有效

专利信息
申请号: 201921994237.0 申请日: 2019-11-18
公开(公告)号: CN211455310U 公开(公告)日: 2020-09-08
发明(设计)人: 徐海岩;吕阳;苏前华;吴小航;卢冬华 申请(专利权)人: 中广核研究院有限公司;中国广核集团有限公司;中国广核电力股份有限公司
主分类号: G21C15/12 分类号: G21C15/12;G21C15/18
代理公司: 深圳市瑞方达知识产权事务所(普通合伙) 44314 代理人: 林俭良;王少虹
地址: 518031 广东省深圳市福田区上步中路*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 安全 冷却系统
【说明书】:

本实用新型公开了一种安全壳冷却系统,包括安全壳、设置在安全壳上方的冷却水箱、设置在冷却水箱内的至少一个换热器;安全壳包括内层壳体以及包覆在内层壳体外的外层壳体,内层壳体和外层壳体之间形成有真空的夹层空间;夹层空间的内顶部设有冷却水分配装置,冷却水分配装置与冷却水箱和换热器的输出端连接,将冷却水喷至内层壳体的外表面;外层壳体上设有连通至夹层空间的蒸汽出口,蒸汽出口与换热器的输入端连接,夹层空间内的蒸汽通过蒸汽出口进入换热器以进行热交换再冷凝为冷却水。本实用新型的安全壳冷却系统,无需在安全壳内设置换热器,减少换热器占用的安全壳内空间;可长期非能动冷却,换热效率高且结构简单。

技术领域

本实用新型涉及核电技术领域,尤其涉及一种安全壳冷却系统。

背景技术

为了应对反应堆出现冷却剂系统失水事故或安全壳内主蒸汽管破裂事故后出现的安全壳超温超压问题,现有压水堆普遍设置有能动或非能动安全壳冷却系统。

传统二代半核电站中通常有安全壳喷淋系统实施安全壳冷却系统,事故后,由布置在安全壳外辅助厂房内的喷淋泵将换料水箱的硼水从顶部喷入安全壳的气腔,冷凝弥散在其中的蒸汽,实现降低安全壳内的温度和压力。该传统二代半反应堆安全壳冷却系统的运行完全依靠能动的泵和风机,当冷却剂系统失水事故或安全壳内主蒸汽管破裂事故叠加其他失电事故时,所有能动系统全部无法使用,将会对安全壳安全造成严重影。严重情况下,反应堆最后一层屏障(安全壳)损坏,放射性物质泄漏至环境之中。另外,在二代半反应堆安全壳冷却系统下,事故下安全壳的冷却伴随着放射性介质的引出和返回,进而可造成放射性物质在辅助厂房内的泄漏以及通过贯穿件的泄漏。

AP1000中设计了非能动安全壳冷却系统,其系统介质的流动完全由自然力(自然循环、自然对流和重力)驱动,且钢制安全壳本身作为传热器直接通过容器璧将安全壳内的热量传递给安全壳外的大气。安全壳顶部设置一个大水箱,水箱下部联通布置于安全壳顶部的流体分配盘。事故发生后,水箱中的水通过流体分配盘的分配,平均的分配至各个方向,最终在安全壳的四周形成均匀的覆盖安全壳钢璧面的水膜,最终汇入底部排水槽。除此之外,在钢制安全壳和厂房之间设置空气通道,引入流动的空气实现自然对流,增强换热效果。尽管AP1000非能动系统实现了事故后的非能动运行,但其设计也有一系列的缺点,包括整体传热效率较低,流体分配盘结构复杂,安全壳表面水膜形成及均布较为困难等。

专利CN201510236436.5公开了一种保持冷却水动态循环的非能动安全壳冷却系统,其在AP1000设计的基础之上,使用喷淋替代流体分配盘,同时在安全壳底部设置回水管线和泵阀,用于将汇集后的水输送回置顶水箱。然而,该专利主要是为了将水箱储水利用效率最大化,但AP1000方案的最根本的问题(传热效率)没有得到解决。另一方面,水循环的实现依然是通过能动的方式进行,一旦考虑全场断电,该系统无法增长运行。

专利CN201410306606.8公开了一种能动结合非能动的安全壳冷却系统,在AP1000设计的基础之上,借助空气喷射倍增技术,对顶部水箱及空气流通通道进行了优化,进而增强AP1000方案的效率,但是具有以下缺点:安全壳表面的传热效率没有变化,进而影响了整体效率的提升;顶部空气流通通道的结构变更也会影响顶部水箱的容量,对系统的持续性造成影响。

专利CN201410371100.5公开了一种核电厂钢制安全壳导热装置,通过在安全壳表面设置抗腐蚀导热涂层,并将安全壳整体放置于混凝土构造的大水池中,通过混凝土及导热涂层将内部热量导出至水池,并通过水的汽化最终将热量导出。该专利虽然增加了传热效率,但对水容量要求十分巨大,且随着水量的减少,换热效率迅速下降。

专利CN201410371287.9公开了一种混凝土安全壳非能动冷却系统,通过在安全壳内和安全壳外分别设置换热器组成热管系统,安全壳内换热器吸热并产生汽化,安全壳外换热器放热并进行冷凝,利用自然循环的原理,将安全壳内热量导出。然而,该专利需要在安全壳内设置大型换热器,较大的挤占了安全壳内为数不多的空间,另一方面,安全壳内不凝结气体的存在也会对换热效率造成影响。

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