[发明专利]一种海洋环境二次侧非能动余热排出系统及使用方法

说明书

本发明公开了一种海洋环境二次侧非能动余热排出系统及使用方法，包括安全壳(1)、非能动二次侧余排入口管道(2)、入口隔离阀(3)、密闭水箱(4)、非能动二次侧余排出口管道(5)、出口隔离阀(6)和蒸汽发生器(7)；该系统采用非能动的安全设计理念，利用安全壳壁面高效地利用海水使密闭水箱内蒸汽冷凝，依靠密度差驱动流体在系统内形成自然循环，带出堆芯余热，将海水作为最终热阱，可提供无时限的堆芯冷却能力；使得系统设备得到简化，提高系统的安全性和经济性。

技术领域

本发明属于反应堆安全保护领域，具体涉及一种非能动余热排出系统。

背景技术

随着我国工业化进程的发展，对海洋资源的开发愈加显得迫切。而海洋开发，尤其是深海资源开发，需要稳定、大容量的电能与热能，由于环境和用途的特殊性，小型堆(电功率小于300MW)核能系统成为海洋开发最具有优势的热、电能源系统。因为小型堆换料周期为2年或更长，可长时间提供充足可靠的电和热，将小型核电、热供应站装载于输送船或移动平台上为不同海域上资源的开发提供电力和海水淡化的热能，具有非常良好的市场前景。此外，小型堆核能系统还可以为海上破冰船和其他船舶提供动力。

同大型核蒸汽供应系统一样，小型堆正常运行时，同样需要通过蒸汽发生器带出堆芯裂变释热，从而保证反应堆正常运行。一旦蒸汽发生器不可用，则需要考虑配置堆芯余热排出系统，以导出堆芯衰变热，防止堆芯恶化。如丧失主给水事故后，蒸汽发生器带热能力有限，堆芯释热与蒸汽发生器带热失配，此时如无有效的排热系统，堆芯热量将无法导出，引起堆芯升温恶化甚至发生堆芯熔化。

传统核电厂中采用能动的余热排出系统带出堆芯衰变热，这一类能动系统严重依赖于外部动力，而一旦外部动力不可用，堆芯余热将无法持续被带出，如无安全缓解措施，电厂最终将发展为严重事故，甚至造成大量放射性释放危害。

福岛事故发生后，非能动技术以其安全性、可靠性、经济性受到越来越多的关注，该技术不依靠外部输入(力、功率或者信号、人工操作)，它们的效果取决于自然物理规律(例如重力、自然对流、热传导等)、固有特性(如材料属性等)，或者系统内的能量(如化学反应、衰变热等)。非能动安全系统的应用，使系统处于失效安全状态，提高了系统的安全性，使堆芯熔化的概率降低1至2个数量级。

通常，余热排出系统配置有管壳式换热器，通过将其内置于大水箱中实现堆芯热量的导出，这在一定程序上增加了系统设备的复杂性；另外过多的设备也占据了一定的空间。当核蒸汽供应系统对空间布置有严格要求的情况下，这种系统配置将很可能无法实现。

本发明充分考虑核蒸汽供应系统空间布置的要求，利用海水作为无时限的最终热阱，采用非能动安全的技术理念，在蒸汽发生器二次侧配置非能动余热排出系统，利用系统内流体直接汽化及冷凝的方式带出堆芯余热，并将反应堆带至安全状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种海洋环境二次侧非能动余热排出系统，包括安全壳(1)、非能动二次侧余排入口管道(2)、入口隔离阀(3)、密闭水箱(4)、非能动二次侧余排出口管道(5)、出口隔离阀(6)和蒸汽发生器(7)；

所述入口隔离阀(3)设置于所述非能动二次侧余排入口管道(2)上，所述出口隔离阀(6)设置于所述非能动二次侧余排出口管道(5)上，所述非能动二次侧余排入口管道(2)的一端与所述蒸汽发生器(7)二次侧出口相连，所述非能动二次侧余排入口管道(2)的另一端与所述密闭水箱(4)相连，所述非能动二次侧余排出口管道(5)的一端与所述密闭水箱(4)相连，所述非能动二次侧余排出口管道(5)的另一端与所述蒸汽发生器(7)二次侧入口相连，所述密闭水箱(4)布置于所述安全壳(1)内壁面，所述安全壳(1)部分或全部浸泡于海水中。

优选的，包括安全阀(8)，所述安全阀(8)的一端与所述密闭水箱(4)的顶部相连，所述安全阀(8)的另一端通向安全壳(1)内大气。