[實(shí)用新型]一種具有熱管導(dǎo)液裝置的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520330100.0
• 申請日: 2015-05-20
• 公開（公告）號: CN204596432U
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳娟;楊旭;周濤
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 北京康思博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;路永斌

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及核反應(yīng)堆安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有熱管導(dǎo)液裝置的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)

安全殼是核電廠在發(fā)生事故時(shí)，防止放射性物質(zhì)外泄的最后一道安全屏障。我國目前正在研發(fā)的大型先進(jìn)壓水堆所采用與AP1000類似的技術(shù)。AP1000是由美國西屋公司研發(fā)的第三代核電系統(tǒng)，采用了非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)采用了雙層安全殼結(jié)構(gòu)，外層為混凝土殼，內(nèi)層為鋼制安全殼，鋼制安全殼的內(nèi)部總?cè)莘e僅數(shù)千立方米。事故情況下，一旦反應(yīng)堆內(nèi)釋放出高溫高壓介質(zhì)時(shí)，其升溫升壓進(jìn)程較快，短時(shí)間內(nèi)即可能達(dá)到該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的承壓極限，導(dǎo)致安全殼內(nèi)放射性物質(zhì)向環(huán)境釋放的可能性加大，必須快速消除安全殼內(nèi)部的高溫高壓介質(zhì)，先進(jìn)壓水堆AP1000的設(shè)計(jì)中初次引入了非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，即在發(fā)生冷卻劑喪失事故和主蒸汽管道破裂事故等向安全殼釋放大量能量的事故后，安全殼內(nèi)壓力升高，在達(dá)到安全殼高壓整定值后自動(dòng)觸發(fā)非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)投入，冷卻水從安全殼頂部的儲(chǔ)水箱流出，經(jīng)過流量分配裝置分配后在鋼制安全殼外表面形成液膜。沿豎直表面的降液膜流動(dòng)具有高換熱系數(shù)、高熱流密度、動(dòng)力消耗小等優(yōu)點(diǎn)，能將安全殼內(nèi)的熱量通過一系列能量傳遞最終排向環(huán)境，降低了安全殼內(nèi)部壓力，保證了安全殼的完整性，進(jìn)而增加了核電廠的安全性。

中國專利CN102081976A公開一種大容量完全非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)。該安全殼冷卻系統(tǒng)可利用傳感器收集安全殼相關(guān)的熱工參數(shù)，跟蹤冷卻過程，在安全殼上方設(shè)置多個(gè)用以儲(chǔ)存不同冷卻劑的儲(chǔ)藏箱，通過冷卻劑種類的選擇及冷卻劑流量的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對安全殼冷卻功率的動(dòng)態(tài)控制；通過采用廣義非能動(dòng)控制單元，該安全殼冷卻系統(tǒng)的啟動(dòng)及整個(gè)運(yùn)行過程可完全不依賴于外部動(dòng)力供應(yīng)，因此具有完全的非能動(dòng)特性。該發(fā)明使用了多種低沸點(diǎn)冷卻劑，使系統(tǒng)變得復(fù)雜，并且增加了建造和維護(hù)成本。

由于上述問題的存在，本發(fā)明人對現(xiàn)有的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行研究和改進(jìn)，以期設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡單、能提高安全殼壁面換熱能力，增加核安全性的具有熱管導(dǎo)液裝置的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，采用如下技術(shù)方案：該非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)包括內(nèi)層安全殼、外層安全殼和設(shè)置在外層安全殼頂部的冷卻裝置、在內(nèi)層安全殼上設(shè)置的熱管導(dǎo)液裝置，和在所述內(nèi)層安全殼、外層安全殼之間設(shè)置的疏導(dǎo)空氣流通方向的導(dǎo)流裝置，冷卻劑從頂部噴灑在內(nèi)層安全殼上形成液膜，通過熱管導(dǎo)液裝置一方面可以抑制液膜的斷裂，提高液膜與空氣進(jìn)行的熱交換效率，從而將安全殼表面的熱量排出安全殼內(nèi)；另一方面，可以將未被液膜覆蓋的安全殼表面上的熱量導(dǎo)入內(nèi)層安全殼與外層安全殼的換熱空間最終排出安全殼內(nèi)，從而完成本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型目的在于提供以下方面：

(1)一種具有熱管導(dǎo)液裝置的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括內(nèi)層安全殼3、外層安全殼5和設(shè)置在外層安全殼5頂部的冷卻裝置，其中，

在所述內(nèi)層安全殼3外側(cè)壁上設(shè)置有熱管導(dǎo)液裝置4。

(2)根據(jù)上述的具有熱管導(dǎo)液裝置的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管導(dǎo)液裝置4為一個(gè)或多個(gè)，其形狀為肋片狀，并沿內(nèi)層安全殼3外側(cè)壁的周向呈類環(huán)形設(shè)置。

(3)根據(jù)上述的具有熱管導(dǎo)液裝置的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管導(dǎo)液裝置4沿內(nèi)層安全殼3外側(cè)壁的預(yù)定位置間隔設(shè)置。

(4)根據(jù)上述的具有熱管導(dǎo)液裝置的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管導(dǎo)液裝置4的剖面結(jié)構(gòu)為矩形、倒梯形、倒三角形或近似的倒三角形。

(5)根據(jù)上述的具有熱管導(dǎo)液裝置的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管導(dǎo)液裝置4包括外部導(dǎo)熱層43和內(nèi)部吸液回流層44。

(6)根據(jù)上述的具有熱管導(dǎo)液裝置的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管導(dǎo)液裝置4中的傳熱介質(zhì)優(yōu)選為超導(dǎo)介質(zhì)。

(7)根據(jù)上述的具有熱管導(dǎo)液裝置的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)部吸液回流層44由泡沫金屬或納米級金屬制成。

(8)根據(jù)上述的具有熱管導(dǎo)液裝置的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬為銅。

根據(jù)本實(shí)用新型提供的具有熱管導(dǎo)液裝置的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，具有如下有益效果：

(1)本實(shí)用新型提供的具有熱管導(dǎo)液裝置的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，是通過熱管導(dǎo)液裝置的高效導(dǎo)熱和及時(shí)排液的綜合特性來抑制液膜破裂的，具有高效換熱和非能動(dòng)安全的特性；