[實用新型]地下核電站安全殼熱管非能動冷卻系統

有效

• 申請號: 201420316523.2
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN203966575U
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 趙鑫;楊家勝;劉海波;周述達;張濤;喻飛;朱宜飛;馮敏;李鋒;江宏文;唐涌濤;肖韻菲;李翔;蘇應斌;王帥
• 申請（專利權）人: 長江勘測規劃設計研究有限責任公司;中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

技術領域

本實用新型涉及核電技術，具體地指一種地下核電站安全殼熱管非能動冷卻系統。

背景技術

核電站嚴重事故在核電站設計中屬于超設計基準事故，其發生的概率極低，一旦發生，事故后果極其嚴重。嚴重事故中核電站一回路壓力邊界破損，高溫高壓的冷卻劑沖入安全殼內，使安全殼內壓力和溫度迅速升高，危及安全殼的完整性，如2011年日本福島核事故。

現有的核電站設計中，針對嚴重事故下安全殼內溫度升高的問題，主要通過引入外部水源對安全殼外壁或安全殼內空氣降溫，如AP1000核電站利用安全殼頂部設置的水箱對鋼制安全殼噴淋冷卻。這種設計中，由于采用外部引入水源冷卻的方法，存在水腐蝕的問題，而且噴淋水靠重力沿安全殼外壁流下，在安全殼外壁冷卻水接觸不到的部分容易形成熱點區，此外，設置的冷卻水箱存在一定的容積，突發事件下，可能出現水源不足的問題，而且在嚴重事故后期，不能保證持續的給安全殼散熱冷卻。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有背景技術的不足之處，結合地下核電站的布置特點和熱管技術，提出一種地下核電站非能動安全殼冷卻技術，既能滿足嚴重事故工況下安全殼的冷卻要求，又能避免嚴重事故中冷卻水源不足的問題，還可以保證在嚴重事故后期安全殼持續的非能動冷卻。

為了克服背景技術中存在的缺陷，本實用新型所設計的一種地下核電站安全殼熱管非能動冷卻系統，包括充入工作溶劑的熱管，其特殊之處在于，所述熱管由蒸發支管和冷凝支管通過主管連接組成，所述蒸發支管環繞緊貼地下洞室中安全殼的外壁，所述冷凝支管置于通風豎井中，所述冷凝支管的水平位置高于蒸發支管，所述主管呈傾斜布置；所述通風豎井底部與地下廊道連通，所述通風豎井頂部與地面上的地面煙囪連通。

在上述技術方案中，所述蒸發支管為多圈環繞安全殼的半圓管。多圈環繞的半圓管使蒸發支管與安全殼的接觸表面積最大。

在上述技術方案中，所述冷凝支管有多層，每層呈多圈螺旋形盤旋狀排列。多圈螺旋形盤旋狀排列的冷凝支管表面積最大，冷凝效果更好。冷凝支管布置至少三層。

在上述技術方案中，所述主管外部設置絕熱套管。絕熱套管減少熱量在傳輸過程中的散失。

在上述技術方案中，所述主管的傾斜度為15°～45°。主管呈15°～45°向蒸發支管傾斜，使從冷凝支管中流出的低溫工作溶劑快速流入蒸發支管中加熱。

在上述技術方案中，所述工作溶劑為水或甲醇。水、甲醇為比熱容大、容易蒸發的溶劑，具有較好的傳熱效果。

在上述技術方案中，所述蒸發支管沿安全殼外壁環繞布滿整個安全殼。蒸發支管布滿整個安全殼可以使安全殼的冷卻速度更快。

在上述技術方案中，所述冷凝支管上設置散熱翅，所述散熱翅呈片狀結構，并與冷凝支管垂直。設置散熱翅可加速冷凝支管內的工作溶劑冷卻。

在上述技術方案中，所述相鄰散熱翅之間的間隔為10～20cm。散熱翅排布密度根據實際需要設置，如間隔10cm等。

本實用新型提供了一種地下核電站嚴重事故工況下的非能動安全殼冷卻系統，嚴重事故工況下，安全殼內的熱量通過熱管不斷被導出到遠離反應堆廠房的通風豎井內，通過通風豎井的煙囪效應不斷將熱量排出到大氣中。本實用新型在核電站嚴重事故情況下能利用工作溶劑循環吸熱放熱的自然物理過程導出安全殼熱能并排出到大氣中，不需要電力驅動，避免事故情況下電力系統供應中斷，所引發的安全殼熱量導出系統失效。同時，由于采用通風豎井的煙囪效應排熱，在整個嚴重事故過程中，都能保證安全殼的排熱和冷卻，不必擔心冷卻源的缺失和不足。并且，由于熱管的良好等溫特性，避免了安全殼的局部過熱缺陷，而且，通過地下巖體和熱管本身的隔離作用，避免了地下核電站安全殼冷卻過程中放射性的泄漏。

附圖說明

圖1為本實用新型地下核電站安全殼熱管非能動冷卻系統的結構示意圖；

圖中：1.地下洞室，2.安全殼，3.通風豎井，4.熱管，4-1.蒸發支管，4-2.主管，4-3.冷凝支管，5.絕熱套管，6.散熱翅，7.地下廊道，8.地面煙囪，9.地面。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的詳細描述，但該實施例不應理解為對本實用新型的限制。

嚴重事故工況下，地下核電站的地下洞室1內的安全殼2的溫度持續增加，安全殼2內的壓力迅速升高，有可能達到甚至超出安全殼2的設計壓力，從而破壞安全殼2的完整性，向環境釋放放射性物質。