[發明專利]緊急冷卻罐的冷卻系統以及具有該系統的核電廠

有效

• 申請號: 201410182406.6
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN104143360B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 金榮仁;金亙九;裴英民;尹周鉉;河在宙;李元載;金泰完
• 申請（專利權）人: 韓國原子力研究院
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 李玲

本公開提供一種緊急冷卻罐的冷卻系統以及具有該系統的核電廠,一旦核反應器發生事故，該系統允許根據時間的流逝改變被傳遞至緊急冷卻罐的熱量的情形下不重新填注冷卻水而長期進行冷卻，并提供具有該冷卻系統的核電廠。該緊急冷卻罐冷卻系統包括：被配置成在其中存儲冷卻水的緊急冷卻罐；熱交換器，其被安裝成暴露于緊急冷卻罐的外部以在空氣中運作，并被配置成借助緊急冷卻罐內的流體和空氣之間的熱交換向外部放熱以即便在不重新填注冷卻水的情況下也使緊急冷卻罐的操作繼續；以及安裝在緊急冷卻罐的上部以使其位置高于冷卻水的水位的開和閉單元。

技術領域

本說明書涉及安全性提高的緊急冷卻罐的冷卻系統，該冷卻系統作為最終的散熱器能最小化經濟成本的增加并長時間地維持緊急冷卻罐的冷卻功能而不必向緊急冷卻罐內重新填注冷卻水，這是通過在核反應器和具有核反應器的核電廠發生事故時將傳遞至緊急冷卻罐的熱量的特征考慮在內而實現的。

背景技術

緊急冷卻罐被用作散熱器，一旦在包括整體式核反應器的多種類型核反應器中發生事故時，該散熱器就移除核反應器的熱量。核反應器的熱量最終經由被動殘熱去除系統(核反應器中的熱)或被動容器(建筑)冷卻系統(散發到容器內的熱)被傳遞至緊急冷卻罐。因此，緊急冷卻罐內的冷卻水被蒸發，由此熱量散發至空氣。

被動殘熱去除系統的熱交換器采用水冷卻型(韓國的SMART核反應器或美國Westinghouse公司的AP1000)、空氣冷卻型(法國的SCOR)或將水冷卻和空氣冷卻兩者組合的混合冷卻型(日本的IMR)。

一般來說，水冷卻型熱交換器由于極好的冷卻效率在制造具有小規模的熱交換器方面具有優勢。然而，緊急冷卻罐內的冷卻水(一旦發生事故熱量就從熱交換器傳遞至該冷卻水)被逐漸地蒸發乃至耗盡。因此，對于超出冷卻水存儲容量的長期冷卻，緊急冷卻罐內的冷卻水必須被定期地重新填注。

另一方面，空氣冷卻型熱交換器不具有緊急冷卻罐，因此無需定期地重填注冷卻水。然而，空氣冷卻型熱交換器表現出比水冷卻型更低的冷卻效率。通過管子的壁表面將熱傳遞至外部(至空氣)的熱傳遞效率是低的。空氣冷卻型熱交換器的效率依賴于空氣與之接觸的管道壁表面的熱傳遞效率。結果，要求熱交換器的尺寸(容量)增加。

另外，混合冷卻型熱交換器也在以空氣冷卻方式運行的時間點表現出遠低于水冷卻型的熱傳遞性能。因此，它需要比水冷卻型熱交換器更大的尺寸。

為了冷卻被動殘熱去除系統的熱交換器的內側，采用了具有極好熱傳遞效率的蒸氣冷凝型的冷凝熱交換器。由于被動殘熱去除系統的熱交換器一般工作在高溫和高壓環境下，因此其設計壓力可能極高，并且當熱交換器具有增大的尺寸時其經濟可行性急劇下降。

核反應器在其發生事故時不會總是傳遞恒定的熱量。與典型沸騰爐不同，核反應器甚至在核反應器的核心停運之后相當長的時間還從其核心產生殘熱。因此，當核反應器由于事故或類似情況而被停運時，大量殘熱在事故開始時從核心被發出。隨著時間流逝，發出的殘熱急劇減少。進而，從核反應器傳入緊急冷卻罐的熱量根據事故發生后的時間流逝而顯著地減少。

在相關技術緊急冷卻罐內，由于核反應器的事故特征，緊急冷卻罐具有頂部開口。當一旦事故發生將熱量傳遞至緊急冷卻罐時，緊急冷卻罐內的冷卻水(熱量被傳遞至此)溫度增加并被蒸發以變為蒸氣相。蒸氣通過緊急冷卻罐的開口頂部向外放出。結果，通過蒸發熱來處理熱負載。

然而，相關技術結構存在的問題是，由于緊急冷卻罐的長期操作，緊急冷卻罐內的冷卻水逐漸減少乃至耗盡。當緊急冷卻罐內的冷卻水耗盡時，緊急冷卻罐喪失其功能。因此，除非以定期方式重填注冷卻水，否則在長時間地維持功能方面存在限制。此外，當長時間地停止使用電力系統重填注冷卻水時，一旦超出設計基準的事故發生，事故級別可能升級至嚴重事故。

發明內容

因此，詳細說明的一個方面提供一種緊急冷卻罐的冷卻系統，它即使在由于無法使用電力系統而無法對緊急冷卻罐進行重填注時也能長時間地維持緊急冷卻罐的功能。