CN107799188A - 一种安全壳压力抑制*** - Google Patents

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韦胜杰
刘展
刘鑫
张迪
杨波
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明提供一种安全壳压力抑制***，其包括抑压池、非能动热管换热***、阀门和管道；所述抑压池和所述非能动热管换热***设置于安全壳内，所述管道内的流体通过贯穿安全壳的管道与安全壳外的冷凝段相连通；所述阀门至少设置在所述管道上。本发明提供的安全壳压力抑制***，采用价格较低的混凝土安全壳的同时以非能动方式，即不依赖外部电源和干预即可在事故后无限期保证安全壳的完整性，可以有效提高反应堆的安全水平和经济性。

Description

一种安全壳压力抑制***
技术领域
本发明涉及反应堆设计技术，具体涉及一种适用于压水堆核电厂安全壳压力的抑制***。
背景技术
安全壳作为核电站包容放射性物质外逸的最后一道屏障，设计中需要保证其在事故后的完整性，即通过一定方式排出安全壳内热量，降低安全壳内温度和压力。
传统核电站采用安全壳喷淋***，该***在假想的设计基准事故(DBA)后用泵将冷却水输送到混凝土安全壳内上部，通过喷淋装置喷撒至安全壳内以冷却壳内大气并降低壳内温度和压力。这种能动的方式冷却能力强，排热效果好，但是过度依赖外部电源。
在第三代大型先进压水堆设计中，采用了非能动安全壳冷却***(PCS)，图1给出了发生假想的设计基准事故(DBA)后，PCS热移出过程的示意图。其本质特征在于仅依靠重力和自然循环的作用，结合蒸汽在钢制安全壳内壁冷凝形成液膜和钢制安全壳外壁水膜蒸发等传热传质过程，持续可靠地移出安全壳热量，维持安全壳完整性，防止放射性物质释放至外界环境。但此种设计需要昂贵的钢制安全壳。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种安全壳压力抑制***。
安全壳压力抑制***包括抑压池、非能动热管换热***、阀门和管道；所述抑压池和所述非能动热管换热***设置于安全壳内，所述管道内的流体通过贯穿安全壳的管道与安全壳外的冷凝段相连通；所述阀门至少设置在所述管道上。
优选地，所述非能动热管换热***的蒸发段置于安全壳内。
优选地，所述抑压水池为一个封闭的容器，所述容器内的水和空气以一定的比例存在。
优选地，还包括水箱；所述水箱的顶部设置所述管道，所述管道的一端与安全壳大气连通，另一端与所述水箱的下部连通并被水淹没。
优选地，所述抑压池的底部设有所述管道连接至安注管线，在所述管道上设有截止阀。
优选地，所述非能动热管***为由安全壳内的蒸发段、安全壳外的冷凝段和相应的管路构成的多组回路。
优选地，所述回路上不设置阀门。
优选地，所述冷凝段置于安全壳外部空间，经配置通过非能动空气进行冷却。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的安全壳压力抑制***，采用价格较低的混凝土安全壳的同时以非能动方式，即不依赖外部电源和干预即可在事故后无限期保证安全壳的完整性，可以有效提高反应堆的安全水平和经济性。
2、本发明提供的安全壳压力抑制***，对于小型反应堆，可能采用钢制安全壳的设计，此时本发明提出的方案仍然适用。
3、本发明提供的安全壳压力抑制***，采用完全非能动的方式，既能应对设计基准事故，也能在其他事故或安全壳排热装置故障情况下提供持续的非能动冷却，有效保证安全壳的完整性，进而提高了该电厂的安全性。
附图说明
图1为发生假想的设计基准事故(DBA)后，PCS热移出过程的示意图。
图2为本发明提供的非能动热管布置在安全壳上部空间时的安全壳压力抑制***的示意图。
图3为本发明提供的非能动热管布置在抑压水池内时的安全壳压力抑制***的示意图。
其中：1-分离式热管蒸发段 2-分离式热管上升段 3-分离式热管下降段 4-分离式热管冷凝段 5-空气冷却通风装置 6-抑压水池 7-抑压水池与安全壳连通管 8-抑压水池安注管线 9-反应堆RCS***。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明所提供的完全非能动的安全壳排热***，包括抑压水池、非能动热管换热***以及相关的阀门和管道。抑压水池置于安全壳内，非能动热管换热***的蒸发段置于安全壳内，既可放在安全壳空间中，亦可置于抑压水池中。热管管内流体通过贯穿安全壳的管道与安全壳外的冷凝段相连通，冷凝段置于非能动空气冷却通风装置中。
抑压水池用于抑制设计基准事故工况下初期安全壳内压力升高，非能动热管换热***主要用于事故后中长期安全壳排热，无限期地将安全壳压力和温度维持在可接受的低水平，以保持安全壳的完整性。抑压水池和非能动热管换热***均用于事故后抑制安全壳压力，本***合理地将两者组合起来使用以控制安全壳内的温度压力水平，以保持安全壳完整性，能够应对设计基准事故到超设计基准事故直至严重事故。此组合方案可覆盖全部安全壳升压事故。
下面以中等破口LOCA事故为例，对本发明进行详细的描述。
在LOCA事故发生后，大量高能流体进入安全壳内，使得安全壳压力快速升高，由于抑压水池内的空气仍处于常压状态，安全壳大气压力和抑压水池气空间的压力之间的差值，将使得安全壳内蒸汽/空气混合气体克服水池引压管内的水位差而进入抑压水池内，蒸汽/空气混合气体将热量传递给抑压水池中的水，并使混合气体中的高温蒸汽在其中冷凝。该水池对快速升压工况响应迅速，但随着水箱内不可凝气体在气空间聚集而使得气空间压力升高，待气空间压力与安全壳大气压力基本匹配后，抑压水池将不能起到压力抑制的作用。
若非能动热管布置在安全壳上部空间，如图2所示。随着安全壳内温度和压力升高，安全壳内蒸汽/空气混合气体将通过蒸汽冷凝、混合对流的方式将部分热量传递给非能动热管换热***的蒸发段的外表面，热量通过管壁导热传递给热管介质，介质温度升高后蒸发并以气体形式流到冷凝侧，在冷凝侧通过冷凝形式将热量传递给冷凝侧壳壁，进而通过对流形式将热量传递给环境大气。
在热管蒸发段下方设置冷凝回收装置，同时在安全壳内壁面也设置冷凝回收装置，将冷凝液收集并通过管道排至指定位置，可用于长期阶段堆芯冷却。同时将抑压水池作为堆芯低压安全注射的水源，在达到触发信号后水池底部管道上的阀门开启，将水箱中的水注入堆芯。
若非能动热管布置在抑压水池内，如图3所示。随着抑压水池中温度压力升高，热管将自动启动排出抑压水池中的热量。同时，在达到触发信号后水池底部管道上的阀门开启，将水池与安全壳地坑连通。地坑中堆芯作为热源不断释放余热，热管作为冷源不断将热量导出安全壳外，形成地坑内自然循环，保证反应堆热量非能动导出并维持安全壳压力。
在发生设计基准事故后，抑压水池和非能动热管换热***均为自动投入，无需操纵员动作或自动的阀门动作，利用压差和自然循环的原理实现安全壳的全时程排热，安全壳非能动排热时间无限期。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
1、本实施例提供的安全壳压力抑制***，采用价格较低的混凝土安全壳的同时以非能动方式，即不依赖外部电源和干预即可在事故后无限期保证安全壳的完整性，可以有效提高反应堆的安全水平和经济性。
2、本实施例提供的安全壳压力抑制***，对于小型反应堆，可能采用钢制安全壳的设计，此时本发明提出的方案仍然适用。
3、本实施例提供的安全壳压力抑制***，采用完全非能动的方式，既能应对设计基准事故，也能在其他事故或安全壳排热装置故障情况下提供持续的非能动冷却，有效保证安全壳的完整性，进而提高了该电厂的安全性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种安全壳压力抑制***，其特征在于，包括抑压池、非能动热管换热***、阀门和管道；所述抑压池和所述非能动热管换热***设置于安全壳内，所述管道内的流体通过贯穿安全壳的管道与安全壳外的冷凝段相连通；所述阀门至少设置在所述管道上。
2.根据权利要求1所述的安全壳压力抑制***，其特征在于，所述非能动热管换热***的蒸发段置于安全壳内。
3.根据权利要求1所述的安全壳压力抑制***，其特征在于，所述抑压水池为一个封闭的容器，所述容器内的水和空气以一定的比例存在。
4.根据权利要求1所述的安全壳压力抑制***，其特征在于，还包括水箱；所述水箱的顶部设置所述管道，所述管道的一端与安全壳大气连通，另一端与所述水箱的下部连通并被水淹没。
5.根据权利要求1所述的安全壳压力抑制***，其特征在于，所述抑压池的底部设有所述管道连接至安注管线，在所述管道上设有截止阀。
6.根据权利要求1所述的安全壳压力抑制***，其特征在于，所述非能动热管***为由安全壳内的蒸发段、安全壳外的冷凝段和相应的管路构成的多组回路。
7.根据权利要求6所述的安全壳压力抑制***，其特征在于，所述回路上不设置阀门。
8.根据权利要求1所述的安全壳压力抑制***，其特征在于，所述冷凝段置于安全壳外部空间，经配置通过非能动空气进行冷却。
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