CN107293335A - 安全壳非能动抑压*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种安全壳非能动抑压***，其抑压池包括水空间及气空间，水空间围绕反应堆堆坑设置并与安全壳干井相连通，水空间内具有冷却水，且水空间内的初始水位高于设于反应堆堆坑内的堆芯，气空间围绕水空间设置并与水空间相连通。由于水空间、气空间呈横向布置，因此降低了抑压池的高度，从而减小了抑压池所占安全壳的空间体积，进而可减小安全壳尺寸；同时能够实现双重隔离功能，有利于辐射屏蔽功能的实现，使安全壳采用单层结构即可，结构更简单，有利于海上核电站安全壳的小型化设计。并且水空间、气空间之间实体隔离，即便是在摇摆环境也能保证气、水隔离。

Description

安全壳非能动抑压***
技术领域
本发明涉及核电站安全壳非能动冷却***，尤其涉及一种适用于海上核电站的能够非能动地抑制安全壳内压力上升的抑压***。
背景技术
安全壳是核电站的重要安全设施，是防止放射性物质释放到大气环境中的最后一道屏障。为防止从堆芯释放出的放射性物质向环境泄漏，现有大型核电站的一种安全壳设计为双层结构。具体地，该安全壳包括覆盖反应堆堆坑的内壳及覆盖内壳的外壳。其中，内壳包括第一圆筒状侧壁、上盖及第一顶板，第一顶板将上盖的周围与第一圆筒状侧壁的上端气密地连接。外壳包括第二圆筒状侧壁及第二顶板，第二圆筒状侧壁包围在第一圆筒状侧壁的外周，第二顶板将第二圆筒状侧壁的上端与第一圆筒状侧壁的上端气密地连接。这种双层结构的安全壳，能够在反应堆事故时，不依赖外部动力源地抑制粒子状放射性物质向环境释放。
另外，在核电站发生反应堆一回路破裂事故时，大量蒸汽会释放到安全壳内，造成安全壳内超压。为抑制安全壳内压力的上升，目前常见的做法有两种：一种是设置安全壳喷淋冷却设备，以降低安全壳内的压力；另一种是在安全壳的内部设置抑压池，通过抑压池来吸收安全壳内的蒸汽以将安全壳内的压力限制在设计压力以下，保证安全壳的安全性。
而未来核电技术发展的一个重要方向是海上核电站，海上核电站因其特殊性而需基于现有大型核电站进行小型化设计，但上述双层结构的安全壳，结构较为复杂，不利于海上核电站安全壳的小型化设计。同时，上述抑压方式中，第一种方式存在设备复杂且占据较大空间的缺陷；第二种方式中的抑压池设计普遍不够合理，导致抑压池占用了安全壳内较大的空间体积，使安全壳的尺寸无法进一步缩小，同样不利于安全壳的小型化设计。
因此，有必要提供一种结构简化、布局合理、有利于减小占用安全壳内部空间的非能动抑压***，以解决上述现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简化、布局合理、有利于减小占用安全壳内部空间的安全壳非能动抑压***。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种安全壳非能动抑压***，其包括设于安全壳的底部并围绕反应堆堆坑的抑压池，其中，所述抑压池包括水空间及气空间，所述水空间围绕所述反应堆堆坑设置并与安全壳干井相连通，所述水空间内具有冷却水，且所述水空间内的初始水位高于设于所述反应堆堆坑内的堆芯，所述气空间围绕所述水空间设置并与所述水空间相连通。
较佳地，所述安全壳非能动抑压***还包括设于所述安全壳内的抑压池平台，所述水空间、所述气空间均位于所述抑压池平台的下方。
较佳地，所述抑压池还包括多个固定于所述抑压池平台的抑压管，每一所述抑压管的两端分别伸入所述安全壳干井及所述水空间的液面以下，所述抑压管用于连通所述安全壳干井及所述水空间。
较佳地，每一所述抑压管均包括一竖管及设于所述竖管一端的多个水平管，所述竖管固定于所述抑压池平台，多个所述水平管均位于所述水空间的液面以下，所述竖管的远离所述水平管的一端伸入所述安全壳干井内。
较佳地，所述抑压池还包括多个固定于所述抑压池平台的所述连通管，所述连通管用于连通所述水空间及所述气空间。
较佳地，每一所述连通管的两端分别伸入所述水空间、所述气空间，且所述连通管的伸入所述水空间的一端位于所述水空间的液面上方。
较佳地，所述连通管呈U型结构。
较佳地，所述抑压池还包括隔板，所述隔板沿所述安全壳的侧壁设置且其上、下两端分别连接所述抑压池平台及所述安全壳的底壁，所述隔板将所述抑压池平台下方的空间分隔成所述水空间及所述气空间。
较佳地，所述水空间内的冷却水的液面低于所述抑压池平台。
较佳地，所述安全壳非能动抑压***还包括真空释放阀，所述真空释放阀用于连接所述气空间与所述安全壳干井。
较佳地，所述安全壳非能动抑压***还包括至少一组隔离阀，所述隔离阀设于所述水空间的底部并用来连接所述反应堆堆坑。
较佳地，每一所述隔离阀均包括相连接的一远程手动阀及一***阀。
与现有技术相比，由于本发明的安全壳非能动抑压***，其抑压池包括水空间及气空间，水空间围绕压力容器布置并与安全壳干井相连通，气空间围绕水空间设置并与水空间相连通，且水空间内具有冷却水。当核电站发生LOCA时，安全壳干井内的气、汽、水混合物被引入水空间内并被冷却水快速冷凝，从而缓解安全壳的升压效应。由于水空间、气空间呈横向布置，因此降低了抑压池的高度，从而减小了抑压池所占安全壳的空间体积，布置紧凑，进而可减小安全壳的尺寸，同时能够实现双重隔离功能，有利于辐射屏蔽功能的实现，使本发明安全壳采用单层结构即可，结构更简单，有利于海上核电站安全壳的小型化设计。并且水空间、气空间之间实体隔离，即便是在摇摆环境也能保证气、水隔离。
附图说明
图1是本发明安全壳非能动抑压***的结构示意图。
图2是图1的侧视图。
图3是图1的俯视图。
图4是图1中抑压管的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。本发明所提供的安全壳非能动抑压***100，适用于海上核电站，其设于安全壳200的底部并围绕反应堆堆坑设置，用于非能动地抑制安全壳200内压力的升高。
首先结合图1-3所示，本发明安全壳非能动抑压***100包括抑压池110及抑压池平台120。其中，抑压池平台120呈水平地设于安全壳200内，从而将安全壳200的内部空间分隔为两部分，其上方的部分以及反应堆堆坑共同形成安全壳干井，安全壳湿井即为所述抑压池110，该抑压池110围绕反应堆堆坑设置并位于抑压池平台120的下方，且抑压池110呈横向布置。
本发明中，抑压池平台120向下凹陷形成与主设备形状相适应的主设备腔，压力容器(图未示)、蒸汽发生器(图未示)、主管道(图未示)等主设备呈镶嵌式布置于主设备腔内，由此可使布局紧凑，并能尽量少的占用抑压池110的底空间，提高了抑压池110内冷却水的储存量，进而提高安全壳200整体的冷凝效率和相对冷凝面积。
下面参看图1-2所示，所述抑压池110包括呈横向布置的水空间111及气空间112。具体地，所述水空间111围绕反应堆堆坑设置并与安全壳干井相连通，气空间112围绕水空间111设置并与水空间111实体相隔，且气空间112、水空间111之间通过管道相连通。由于水空间111、气空间112呈横向布置，因此相较于现有的竖向设置的抑压池，本发明抑压池110的高度明显降低，从而减小了抑压池110所占安全壳200的空间体积，因此在冷凝效率相同时，可减小安全壳200的尺寸。
可理解地，在安全壳200的尺寸不变时，由于抑压池110的高度降低，因此增大了安全壳200与外部环境的热交换面积，从而提高安全壳200的冷凝效率。
如图2所示，水空间111内具有冷却水，水空间111内的初始水位高于压力容器内的堆芯，并且冷却水的液面低于抑压池平台120，即，水空间111的下部为冷却水，上部为气相部；这样，一方面为冷却水的液面提供了上涨空间，保证液位不会溢流至气空间112，另一方面水空间111包围堆坑下部，使反应堆堆坑包裹辐射屏蔽层，实现辐射防护的功能。当发生LOCA时，安全壳200内的气、汽、水混合物进入水空间111内而被冷却水冷凝，由此缓解安全壳200的升压效应；此过程中，可能有极微量的粒子状放射性物质进入水空间111的气相部，再通过管道转移极少部分至气空间112，但由于安全壳200侧壁的隔离作用，粒子状放射性物质不会泄露；因此，呈横向布局的抑压池110实现抑压功能的同时，还对粒子状放射性物质具有双重隔离功能，从而使安全壳200只需设置单层结构即可，结构简化，有利于安全壳的小型化设计。
本发明中，抑压池110的水空间111、气空间112在结构上可按照海上核电站安全壳200的需求进行设置和控制体积比例，此为本领域技术人员所熟知的技术。
下面继续参看图2-3所示，所述抑压池110还包括隔板113，所述隔板113沿安全壳200的侧壁设置并与安全壳200的侧壁具有一定间距，隔板113的上、下两端分别连接抑压池平台120及安全壳200的底壁，隔板113将压池平台下方的空间分隔成水空间111及气空间112。具体地，隔板113与反应堆堆坑的侧壁之间形成水空间111，隔板113与安全壳200的侧壁之间的圆环形成气空间112。
下面结合图1-4所示，所述抑压池110还包括多个抑压管114及多个连通管115，多个抑压管114分别固定于抑压池平台120上用于连通水空间111和安全壳干井，多个连通管115分别固定于抑压池平台120，其用于连通水空间111和气空间112。
下面结合图1-2、4所示，每一抑压管114均包括一竖管1141及设于竖管1141一端的多个水平管1142，竖管1141固定于抑压池平台120并使多个水平管1142均位于水空间111的液面以下，竖管1141的远离水平管1142的一端伸入安全壳干井内。发生LOCA时，竖管1141引导安全壳干井内的气、汽、水混合物进入水空间111而被冷凝。
继续参看图1-3所示，本发明中的连通管115为U型连通管，多个U型连通管115沿抑压池110的周向设置，且U型连通管115固定于抑压池平台120并设于隔板113的上方。以一个U型连通管115为例，其一端伸入气空间112，其另一端伸入水空间111的气相部，即，U型连通管115的伸入水空间111的一端位于冷却水的液面上方。由于水空间111、气空间112通过隔板113实体相隔，两者之间通过U型连通管115相连通，因此，即便是在摇摆环境下，水空间111的冷却水也不会到达气空间112，保持水空间111、气空间112的隔离。
可理解地，本发明中的连通管115并不限于U型结构，采用其他结构的连通管亦可实施本发明的技术方案。
继续结合图1-4所示，所述安全壳非能动抑压***100还包括真空释放阀(图未示)及至少一组隔离阀(图未示)。其中，所述真空释放阀用于连接气空间112与安全壳干井，在安全壳干井压力下降时，可缓解因抑压池110内的压力高于安全壳干井压力造成负压差而破坏抑压池110结构的情况。所述隔离阀设于水空间111的底部并与反应堆堆坑相连接，用于将抑压池110内的冷却水引入堆坑。
具体地，每一组隔离阀均包括相连接的一远程手动阀及一***阀。当接到堆芯补水信号后，隔离阀打开，使水空间111与堆坑连通，以引导抑压池110内的冷却水流进堆坑，事故后再循环阶段保证堆坑与抑压池110水位连通，并高于堆芯。
进一步地，抑压池110内还可以设置换热器(图未示)，其提供一种能动冷却抑压池110的纵深防御手段，事故后，可以通过换热器所在回路持续导出抑压池110内的热量，由于抑压池110此时与堆坑连通，该方式将通过设备冷却水持续地冷却堆芯。因此，本发明抑压池110的布置能为堆芯冷却提供多重纵深防御手段。
下面结合图1-4所示，对本发明安全壳非能动抑压***100的工作原理进行说明。
在海上核电站正常运行时，安全壳非能动抑压***100处于备用状态，不行使安全功能，抑压池110对堆芯起屏蔽作用，有利于辐射屏蔽功能的实现。
当海上核电站事故工况发生LOCA时，抑压管114的竖管1141引导安全壳干井内的气、汽、水混合物进入抑压池110的水空间111而被冷凝，由此快速缓解安全壳200的升压效应。此过程中，极微量粒子状放射性物质可能通过U型连通管115转移到气空间112，但可通过安全壳200的侧壁进行隔离，因此不会泄露。
当安全壳干井压力下降而造成其与抑压池110之间形成负压差时，气空间112至安全壳干井的真空释放阀被打开，从而避免破坏抑压池110的结构。与此同时，在接到堆芯补水信号后，设于水空间111底部的隔离阀打开，使水空间111与堆坑连通，将抑压池110内的冷却水引入堆坑，事故后再循环阶段保证堆坑与抑压池110水位连通，并高于堆芯。
进一步地，事故后，抑压池110内的换热器所在回路能够持续导出抑压池110内的热量，以通过设备冷却水持续地冷却堆芯。
由于本发明的安全壳非能动抑压***100，其抑压池110包括水空间111及气空间112，水空间111围绕压力容器布置并与安全壳干井相连通，气空间112围绕水空间111设置并与水空间111相连通，且水空间111内具有冷却水。当核电站发生LOCA时，安全壳干井内的气、汽、水混合物被引入水空间111内并被冷却水快速冷凝，从而缓解安全壳200的升压效应。由于水空间111、气空间112呈横向布置，因此降低了抑压池110的高度，从而减小了抑压池110所占安全壳200的空间体积，布置紧凑，进而可减小安全壳200的尺寸；同时能够实现双重隔离功能，有利于辐射屏蔽功能的实现，使本发明安全壳200为取消了第二层顶板及圆筒状侧壁的单层结构，相较于现有技术中的双层安全壳，本发明安全壳200的结构更简单，有利于海上核电站安全壳200的小型化设计。并且水空间111、气空间112之间实体隔离，即便是在摇摆环境也能保证气、水隔离。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (12)

1.一种安全壳非能动抑压***，包括设于安全壳的底部并围绕反应堆堆坑的抑压池，其特征在于，所述抑压池包括：
水空间，所述水空间围绕所述反应堆堆坑设置并与安全壳干井相连通，所述水空间内具有冷却水，且所述水空间内的初始水位高于设于所述反应堆堆坑内的堆芯；
气空间，所述气空间围绕所述水空间设置并与所述水空间相连通。
2.如权利要求1所述的安全壳非能动抑压***，其特征在于，还包括设于所述安全壳内的抑压池平台，所述水空间、所述气空间均位于所述抑压池平台的下方。
3.如权利要求2所述的安全壳非能动抑压***，其特征在于，所述抑压池还包括多个固定于所述抑压池平台的抑压管，每一所述抑压管的两端分别伸入所述安全壳干井及所述水空间的液面以下，所述抑压管用于连通所述安全壳干井及所述水空间。
4.如权利要求3所述的安全壳非能动抑压***，其特征在于，每一所述抑压管均包括一竖管及设于所述竖管一端的多个水平管，所述竖管固定于所述抑压池平台，多个所述水平管均位于所述水空间的液面以下，所述竖管的远离所述水平管的一端伸入所述安全壳干井内。
5.如权利要求2所述的安全壳非能动抑压***，其特征在于，所述抑压池还包括多个固定于所述抑压池平台的所述连通管，所述连通管用于连通所述水空间及所述气空间。
6.如权利要求5所述的安全壳非能动抑压***，其特征在于，每一所述连通管的两端分别伸入所述水空间、所述气空间，且所述连通管的伸入所述水空间的一端位于所述水空间的液面上方。
7.如权利要求5所述的安全壳非能动抑压***，其特征在于，所述连通管呈U型结构。
8.如权利要求2所述的安全壳非能动抑压***，其特征在于，所述抑压池还包括隔板，所述隔板沿所述安全壳的侧壁设置且其上、下两端分别连接所述抑压池平台及所述安全壳的底壁，所述隔板将所述抑压池平台下方的空间分隔成所述水空间及所述气空间。
9.如权利要求2所述的安全壳非能动抑压***，其特征在于，所述水空间内的冷却水的液面低于所述抑压池平台。
10.如权利要求1所述的安全壳非能动抑压***，其特征在于，还包括真空释放阀，所述真空释放阀用于连接所述气空间与所述安全壳干井。
11.如权利要求1所述的安全壳非能动抑压***，其特征在于，还包括至少一组隔离阀，所述隔离阀设于所述水空间的底部并用来连接所述反应堆堆坑。
12.如权利要求11所述的安全壳非能动抑压***，其特征在于，每一所述隔离阀均包括相连接的一远程手动阀及一***阀。
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