CN114360752A - 一种海洋核动力平台安全壳的冷却***及冷却方法 - Google Patents

一种海洋核动力平台安全壳的冷却***及冷却方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种海洋核动力平台安全壳的冷却***及冷却方法，涉及核动力装置技术领域，包括：屏蔽水套，其套设在安全壳的外表面，且屏蔽水套具有厚度均匀的容水空腔；所述屏蔽水套设置至少一根向上竖直的排气管，所述排气管的顶端口的高度大于屏蔽水套的最高水位高度；所述屏蔽水套用于吸收安全壳散发的热量并将容水空腔的水转化为水蒸气向外排出；冷却水箱通过管道连通至屏蔽水套的容水空腔；且冷却水箱与屏蔽水套之间的管道设置压差阀，所述压差阀在两侧压差高于第一设定压差时开启。本申请的冷却***及冷却方法，在安全壳外设置屏蔽水套，屏蔽水套内的水吸收安全壳的热量转化水蒸气向外排出，实现对安全壳的冷却。

Description

一种海洋核动力平台安全壳的冷却***及冷却方法
技术领域
本申请涉及核动力装置技术领域，具体涉及一种海洋核动力平台安全壳的冷却***及冷却方法。
背景技术
目前，安全壳是核动力厂为防止放射性裂变产物释放的最后一道安全屏障，其主要功能是在事故工况期间和以后，限制放射性物质从堆芯和反应堆冷却剂***释放到周围环境，避免对周边环境造成污染。此外，在运行工况和事故工况期间提供屏蔽，将运行工况下放射性物质的释放降至最低限度，并保护反应堆不受到外部事件的损害。
相关技术中，已知的二代和三代核电技术，大多采用安全壳罩住堆芯和反应堆冷却剂***，发生事故工况时，依靠安全壳屏蔽，并在安全壳外部对安全壳进行喷淋，以能动或非能动的方法来保证安全壳热量导出，但***配置复杂，考虑到海洋核动力平台长期处于孤岛运行，舱室空间狭窄，不宜采用太复杂的技术方案。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种海洋核动力平台安全壳的冷却***及冷却方法，在安全壳外设置屏蔽水套，屏蔽水套内的水吸收安全壳的热量转化水蒸气向外排出，实现对安全壳的冷却。
为达到以上目的，采取的技术方案是：一种海洋核动力平台安全壳的冷却***，包括：
屏蔽水套，其套设在安全壳的外表面，且屏蔽水套具有厚度均匀的容水空腔；所述屏蔽水套设置至少一根向上竖直的排气管，所述排气管的顶端口的高度大于屏蔽水套的最高水位高度；所述屏蔽水套用于吸收安全壳散发的热量并将容水空腔的水转化为水蒸气向外排出；
冷却水箱，设置于安全壳上方，其通过管道连通至屏蔽水套的容水空腔；且冷却水箱与屏蔽水套之间的管道设置压差阀，所述压差阀在两侧压差高于第一设定压差时开启。
在上述技术方案的基础上，所述冷却***还包含固定套，所述固定套将屏蔽水套扣在安全壳的外表面，所述排气管穿透所述固定套。
在上述技术方案的基础上，所述冷却***还包含补水装置，所述补水装置用于给冷却水箱进行补水。
在上述技术方案的基础上，所述冷却水箱内设置高水位仪表和低水位仪表；当冷却水箱的水位低于低水位仪表时，补水装置对冷却水箱进行补水；当冷却水箱的水位高于高水位仪表时，停止补水。
在上述技术方案的基础上，所述屏蔽水套设置一根向上竖直的安全管，所述安全管设置常闭的安全阀；当水蒸气对安全阀的压力达到设定阈值时，安全阀开启。
在上述技术方案的基础上，所述冷却***还设置常闭的低点放水阀，所述低点放水阀设置于屏蔽水套的底端面；所述低点放水阀用于在屏蔽水套发生渗漏或者需要排水时开启。
在上述技术方案的基础上，所述排气管设置常开的排气阀，当屏蔽水套发生渗漏时，关闭排气阀。
本申请还公开了一种基于上述海洋核动力平台安全壳的冷却***的冷却方法，包含以下步骤：
安全壳温度上升；
屏蔽水套的容水空腔内的水吸收安全壳散发的热量变为水蒸气，并通过排气管向外排出；
屏蔽水套内部压力降低，压差阀两侧压差逐步增大，当压差高于第一设定压差，压差阀开启，冷却水箱为屏蔽水套进行补水；
屏蔽水套内部压力升高，冷却水箱的压力降低，压差阀两侧压差逐步减小，当压差阀两侧压差低于第二设定压差时，压差阀关闭。
在上述技术方案的基础上，所述冷却***还包含固定套，所述固定套将屏蔽水套扣在安全壳的外表面，所述排气管穿透所述固定套；
所述冷却***还包含补水装置，所述冷却水箱内设置高水位仪表和低水位仪表；当冷却水箱的水位低于低水位仪表时，补水装置对冷却水箱进行补水；当冷却水箱的水位高于高水位仪表时，停止补水。
在上述技术方案的基础上，所述屏蔽水套设置一根向上竖直的安全管，所述安全管设置常闭的安全阀；当水蒸气对安全阀的压力达到设定阈值时，安全阀开启；所述冷却***还设置常闭的低点放水阀，所述低点放水阀设置于屏蔽水套的底端面；所述低点放水阀用于在屏蔽水套发生渗漏或者需要排水时开启。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请的一种海洋核动力平台安全壳的冷却***及冷却方法，包含屏蔽水套和冷却水箱，屏蔽水套套设在安全壳的外表面，且屏蔽水套具有厚度均匀的容水空腔；屏蔽水套设置至少一根向上竖直的排气管。安全壳内发生事故工况，安全壳温度升高时，容水空腔的水吸收安全壳散发的热量转化为水蒸气向外排出，达到对安全壳的冷却的目的。同时，在冷却水箱与屏蔽水套之间的管道设置压差阀，当容水空腔内的水吸收安全壳散发的热量变为水蒸气向外排出，屏蔽水套内部压力降低，压差阀两侧压差逐步增大，当压差高于第一设定压差，压差阀开启，冷却水箱为屏蔽水套进行补水。本申请的冷却***，设计简单，冷却水箱能够依靠压差自动给屏蔽水套进行补水，原理简单实用，适用于海上平台的特殊使用环境，冷却***运行稳定，且冷却***操作简单，稳定可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的冷却***示意图(安全壳没剖视，屏蔽水套和固定套剖视)；
附图标记：1、冷却水箱；2、补水装置；3、压差阀；5、排气阀；6、安全阀；7、低点放水阀；8、高水位仪表；9、低水位仪表；10、屏蔽水套；100、安全壳；101、固定套。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本申请提供了一种海洋核动力平台安全壳的冷却***的实施例，冷却***包括屏蔽水套10和冷却水箱1，屏蔽水套10套设在安全壳100的外表面，且屏蔽水套10具有厚度均匀的容水空腔。容水空腔存储水，水能吸收热量变为水蒸气，达到给其余部件降温的目的。屏蔽水套10设置至少一根向上竖直的排气管，排气管用将屏蔽水套10内的水蒸气向外排出。排气管的顶端口的高度大于屏蔽水套10的最高水位高度，避免屏蔽水套10内的水从排气管流出。
屏蔽水套10吸收安全壳100散发的热量，将其容水空腔的水转化为水蒸气向外排出，达到了冷却安全壳100的目的。冷却水箱1设置于安全壳100的上方，形成一定的高差，便于后续直接在重力作用下给屏蔽水套10进行补水。冷却水箱1通过管道连通至屏蔽水套10的容水空腔，且冷却水箱1与屏蔽水套10之间的管道设置压差阀3，压差阀3能够在两侧压力差高于第一设定压差时开启。压差阀3开启后，冷却水箱1给屏蔽水套10进行补水。
具体地，屏蔽水套10覆盖安全壳100的整个外表面，尽可能多吸收安全壳100的热量。
在一个实施例中，冷却***还包含固定套101，固定套101将屏蔽水套10扣在安全壳100的外表面，排气管穿透固定套101。具体地，屏蔽水套10套设在安全壳100的外表面，固定套101套设在屏蔽水套10的外表面。固定套101的内表面和屏蔽水套10的外表面设置均匀。
在一个实施例中，冷却***还包含补水装置2，补水装置2用来给冷却水箱1进行补水，使得冷却水箱1的水永远保持充足。
在一个实施例中，冷却水箱1内设置高水位仪表8和低水位仪表9，高水位仪表8和低水位仪表9均与补水装置2相连。当冷却水箱1的水位低于低水位仪表9时，补水装置2对冷却水箱1进行补水，冷却水箱1的水位缓慢上升。当冷却水箱1的水位高于高水位仪表8时，冷却水箱1的水满了，停止补水。
在一个实施例中，屏蔽水套10设置一根向上竖直的安全管，安全管设置常闭的安全阀6，当水蒸气对安全阀6的压力达到设定阈值时，安全阀6开启。此时，安全壳100产生的热量，使得屏蔽水套10的容水空腔产生大量的水蒸气，水蒸气来不及通过排气管向外排出，大量水蒸气产生高压力，使得安全阀6开启，对屏蔽水套10实现快速泄压，确保屏蔽水套10的安全性。
优选地，冷却***还设置常闭的低点放水阀7，低点放水阀7设置于屏蔽水套10的底端面；低点放水阀7用于在屏蔽水套10发生渗漏或者需要排水时开启。当屏蔽水套10发生渗漏时，可通过低点放水阀7将屏蔽水套10内的水及时排出。
优选地，排气管设置常开的排气阀5，排气阀5常开，对外进行排气。当屏蔽水套10发生渗漏时，关闭排气阀5，尽可能减缓屏蔽水套10内水的渗漏，避免屏蔽水套10快速漏水，失去为安全壳体散热的功能。
本申请还公开了一种基于上述海洋核动力平台安全壳的冷却***的冷却方法，包含以下步骤：
安全壳100温度上升。具体地，当安全壳100内发生失水事故或主蒸汽管道破裂时，安全壳100的温度上升。
屏蔽水套10的容水空腔内的水吸收安全壳100散发的热量变为水蒸气，并通过排气管向外排出；
屏蔽水套10内部的压力逐步降低，压差阀两侧压差逐步增大，当压差高于第一设定压差，压差阀开启，冷却水箱1为屏蔽水套10进行补水；
屏蔽水套10内部压力升高，冷却水箱1的压力降低，压差阀两侧压差逐步减小，当压差阀两侧压差低于第二设定压差时，压差阀关闭。
本申请的冷却方法，通过压差实现冷却水箱1为屏蔽水套10进行补水的自动化控制，有效冷却水箱1和屏蔽水套10的高差形成压力差，简化了控制结构，适用于海洋核动力平台场景，使得屏蔽水套10内始终保持满水状态，保证屏蔽一直有效。
本申请的压差阀的第一设定压差和第二设定压差，经过大量实验验证，刚刚好使得冷却水箱1的水位处于高水位仪表8和低水位仪表9的正中间时，第一设定压差和第二设定压差能够使得屏蔽水套10处于满水状态。
在一个实施例中，冷却***还包含固定套101，固定套101将屏蔽水套10扣在安全壳100的外表面，排气管穿透固定套101。具体地，屏蔽水套10套设在安全壳100的外表面，固定套101套设在屏蔽水套10的外表面。固定套101的内表面和屏蔽水套10的外表面设置均匀。
在一个实施例中，冷却***还包含补水装置2，补水装置2用来给冷却水箱1进行补水，使得冷却水箱1的水永远保持充足。
在一个实施例中，冷却水箱1内设置高水位仪表8和低水位仪表9，高水位仪表8和低水位仪表9均与补水装置2相连。当冷却水箱1的水位低于低水位仪表9时，补水装置2对冷却水箱1进行补水，冷却水箱1的水位缓慢上升。当冷却水箱1的水位高于高水位仪表8时，冷却水箱1的水满了，停止补水。
在一个实施例中，屏蔽水套10设置一根向上竖直的安全管，安全管设置常闭的安全阀6，当水蒸气对安全阀6的压力达到设定阈值时，安全阀6开启。此时，安全壳100产生的热量，使得屏蔽水套10的容水空腔产生大量的水蒸气，水蒸气来不及通过排气管向外排出，大量水蒸气产生高压力，使得安全阀6开启，对屏蔽水套10实现快速泄压，确保屏蔽水套10的安全性。
优选地，冷却***还设置常闭的低点放水阀7，低点放水阀7设置于屏蔽水套10的底端面；低点放水阀7用于在屏蔽水套10发生渗漏或者需要排水时开启。当屏蔽水套10发生渗漏时，可通过低点放水阀7将屏蔽水套10内的水及时排出。
本申请的一种海洋核动力平台安全壳的冷却***及冷却方法，包含屏蔽水套和冷却水箱，屏蔽水套套设在安全壳的外表面，且屏蔽水套具有厚度均匀的容水空腔；屏蔽水套设置至少一根向上竖直的排气管。安全壳内发生事故工况，安全壳温度升高时，容水空腔的水吸收安全壳散发的热量转化为水蒸气向外排出，达到对安全壳的冷却的目的。同时，在冷却水箱与屏蔽水套之间的管道设置压差阀，当容水空腔内的水吸收安全壳散发的热量变为水蒸气向外排出，屏蔽水套内部压力降低，压差阀两侧压差逐步增大，当压差高于第一设定压差，压差阀开启，冷却水箱为屏蔽水套进行补水。本申请的冷却***，设计简单，冷却水箱能够依靠压差自动给屏蔽水套进行补水，原理简单实用，适用于海上平台的特殊使用环境，冷却***运行稳定，且冷却***操作简单，稳定可靠。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种海洋核动力平台安全壳的冷却***，其特征在于，包括：
屏蔽水套(10)，其套设在安全壳(100)的外表面，且屏蔽水套(10)具有厚度均匀的容水空腔；所述屏蔽水套(10)设置至少一根向上竖直的排气管，所述排气管的顶端口的高度大于屏蔽水套(10)的最高水位高度；所述屏蔽水套(10)用于吸收安全壳(100)散发的热量并将容水空腔的水转化为水蒸气向外排出；
冷却水箱(1)，设置于安全壳(100)上方，其通过管道连通至屏蔽水套(10)的容水空腔；且冷却水箱(1)与屏蔽水套(10)之间的管道设置压差阀(3)，所述压差阀(3)在两侧压差高于第一设定压差时开启。
2.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台安全壳的冷却***，其特征在于：所述冷却***还包含固定套(101)，所述固定套(101)将屏蔽水套(10)扣在安全壳(100)的外表面，所述排气管穿透所述固定套(101)。
3.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台安全壳的冷却***，其特征在于：所述冷却***还包含补水装置(2)，所述补水装置(2)用于给冷却水箱(1)进行补水。
4.如权利要求3所述的一种海洋核动力平台安全壳的冷却***，其特征在于：所述冷却水箱(1)内设置高水位仪表(8)和低水位仪表(9)；当冷却水箱(1)的水位低于低水位仪表(9)时，补水装置(2)对冷却水箱(1)进行补水；当冷却水箱(1)的水位高于高水位仪表(8)时，停止补水。
5.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台安全壳的冷却***，其特征在于：所述屏蔽水套(10)设置一根向上竖直的安全管，所述安全管设置常闭的安全阀(6)；当水蒸气对安全阀(6)的压力达到设定阈值时，安全阀(6)开启。
6.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台安全壳的冷却***，其特征在于：所述冷却***还设置常闭的低点放水阀(7)，所述低点放水阀(7)设置于屏蔽水套(10)的底端面；所述低点放水阀(7)用于在屏蔽水套(10)发生渗漏或者需要排水时开启。
7.如权利要求6所述的一种海洋核动力平台安全壳的冷却***，其特征在于：所述排气管设置常开的排气阀(5)，当屏蔽水套(10)发生渗漏时，关闭排气阀(5)。
8.一种基于如权利要求1所述海洋核动力平台安全壳的冷却***的冷却方法，其特征在于，包含以下步骤：
安全壳(100)温度上升；
屏蔽水套(10)的容水空腔内的水吸收安全壳(100)散发的热量变为水蒸气，并通过排气管向外排出；
屏蔽水套(10)内部压力降低，压差阀两侧压差逐步增大，当压差高于第一设定压差，压差阀开启，冷却水箱(1)为屏蔽水套(10)进行补水；
屏蔽水套(10)内部压力升高，冷却水箱(1)的压力降低，压差阀两侧压差逐步减小，当压差阀两侧压差低于第二设定压差时，压差阀关闭。
9.如权利要求8所述的冷却***的冷却方法，其特征在于：所述冷却***还包含固定套(101)，所述固定套(101)将屏蔽水套(10)扣在安全壳(100)的外表面，所述排气管穿透所述固定套(101)；
所述冷却***还包含补水装置(2)，所述冷却水箱(1)内设置高水位仪表(8)和低水位仪表(9)；当冷却水箱(1)的水位低于低水位仪表(9)时，补水装置(2)对冷却水箱(1)进行补水；当冷却水箱(1)的水位高于高水位仪表(8)时，停止补水。
10.如权利要求8所述的冷却***的冷却方法，其特征在于：所述屏蔽水套(10)设置一根向上竖直的安全管，所述安全管设置常闭的安全阀(6)；当水蒸气对安全阀(6)的压力达到设定阈值时，安全阀(6)开启；所述冷却***还设置常闭的低点放水阀(7)，所述低点放水阀(7)设置于屏蔽水套(10)的底端面；所述低点放水阀(7)用于在屏蔽水套(10)发生渗漏或者需要排水时开启。
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