[發明專利]一種安全殼及燃料廠房非能動冷卻系統

在審

• 申請號: 201710206687.8
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106875987A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 陸雨洲;贠相羽;展德奎;肖航;張會勇;費瑞銀;張世順
• 申請（專利權）人: 中廣核研究院有限公司;嶺東核電有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: G21C15/14
• 分類號: G21C15/14;G21C15/18
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙)44238
• 代理人: 孫威,潘中毅

技術領域

本發明涉及核電領域，尤其涉及一種安全殼及燃料廠房非能動冷卻系統。

背景技術

現有技術中，安全殼及燃料廠房的冷卻結構主要存在以下方式：

1、乏燃料水池設置由泵驅動的冷卻管線對熱量進行移除，并設有應急補水管線。該方式存在的技術問題是：依靠外部穩定有效的電源及水源，在核電廠發生極端損傷事故時很難保證可用；

2、在乏燃料廠房頂部設置水池，依靠高度差進行非能動應急補水的結構。該方式存在的技術問題是：對乏燃料廠房現有結構改動很大，且引入了（地震等導致的）頂部水池傾覆的風險；

3、回路熱管針對乏燃料水池中池水進行冷卻，在乏燃料廠房內外各設置一段換熱段，組成閉式回路將熱量導出至外界。該方式存在的技術問題是：蒸發段置于乏燃料水池內，加入乏燃料水池發生泄漏失水，蒸發段不能淹沒的情況下冷卻效果顯著降低。

4、在乏燃料廠房內部或外部設置一段換熱管段，廠房內部高溫氣體或外部冷卻氣體從管內流過將熱量導出至外界。該方式存在的技術問題是：冷卻效率相對較低，需增大換熱器表面積及體積，增加實施難度及成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種安全殼及燃料廠房非能動冷卻系統，完全非能動設計，無需額外冷源，不依賴外部動力，有效提高安全殼及燃料廠房非能動冷卻系統的安全性和經濟性；結構合理，對安全殼及燃料廠房現有結構影響較小。

為了解決上述技術問題，本發明的實施例提供了一種安全殼非能動冷卻系統，包括：設置在安全殼頂部的用以建立和維持安全殼蒸汽循環路徑，將乏燃料衰變熱經由沸騰及冷凝過程導出至外界大氣的凝汽式低壓汽輪機，凝汽式低壓汽輪機通過蒸汽進氣管與安全殼連通，凝汽式低壓汽輪機至少包括汽輪機轉子和風冷凝汽器；冷凝水回流管，冷凝水回流管分別將凝汽式低壓汽輪機和安全殼相連；以及設置在蒸汽進氣管上的用以控制安全殼非能動冷卻系統啟動的控制閥，其中：安全殼內產生蒸汽引發安全殼內壓力上升，觸發控制閥啟動非能動冷卻系統，蒸汽經由蒸汽進氣管進入凝汽式低壓汽輪機并驅動汽輪機轉子做功，降溫降壓后的乏氣流經由風冷凝汽器發生冷凝，泠凝水通過冷凝水回流管流回安全殼。

其中，凝汽式低壓汽輪機還包括：連接在汽輪機轉子上的傳動裝置；與傳動裝置相連的用以提高進氣壓力及蒸汽流動速率的軸流風機；以及設置在風冷凝汽器底部的冷凝水收集箱，冷凝水收集箱與冷凝水回流管連接。

其中，凝汽式低壓汽輪機還包括：冷卻進風道和冷卻出風道，冷卻進風道設置在風冷凝汽器一側的底部，冷卻出風道設置在風冷凝汽器一側的頂部，用以增大凝氣管內氣體流動速率。

其中，軸流風機設為多臺，蒸汽進氣管、冷卻進風道以及冷卻出風道中分別設有軸流風機。

其中，風冷凝汽器的凝汽管的外壁面設有翅片，凝汽管的中部設有用以供冷卻空氣流過的通道。

其中，控制閥的閥瓣開啟程度由微壓差進行驅動，閥瓣的全啟面積大于蒸汽進氣管的管道流通面積的80%。

為解決上述技術問題，本發明還提供了另一種技術方案，一種燃料廠房非能動冷卻系統，包括：設置在燃料廠房頂部的用以建立和維持燃料廠房蒸汽循環路徑，將乏燃料衰變熱經由沸騰及冷凝過程導出至外界大氣的凝汽式低壓汽輪機，凝汽式低壓汽輪機通過蒸汽進氣管與燃料廠房連通，凝汽式低壓汽輪機至少包括汽輪機轉子和風冷凝汽器；冷凝水回流管，冷凝水回流管分別將凝汽式低壓汽輪機和乏燃料水池相連；以及設置在冷凝水回流管上的用以控制燃料廠房非能動冷卻系統啟動的控制閥，其中：乏燃料水池內產生蒸汽引發乏燃料水池水位降低，觸發控制閥啟動非能動冷卻系統，凝汽式低壓汽輪機驅動汽輪機轉子做功，降溫降壓后的乏氣流經由風冷凝汽器發生冷凝，泠凝水通過冷凝水回流管流回乏燃料水池，以維持乏燃料水池處于淹沒水位。

其中，凝汽式低壓汽輪機還包括：連接在汽輪機轉子上的傳動裝置；與傳動裝置相連的用以提高進氣壓力及蒸汽流動速率的軸流風機；以及設置在風冷凝汽器底部的冷凝水收集箱，冷凝水收集箱與冷凝水回流管連接；以及冷卻進風道和冷卻出風道，冷卻進風道設置在風冷凝汽器一側的底部，冷卻出風道設置在風冷凝汽器一側的頂部，用以增大凝氣管內氣體流動速率；其中：軸流風機設為多臺，蒸汽進氣管、冷卻進風道以及冷卻出風道中分別設有軸流風機。

其中，控制閥為浮球閥，浮球閥在燃料水池內的水位低于設計水位時開啟，在達到設計水位時關閉。

其中，冷凝水回流管中預裝滿含硼水；冷凝水回流管的出口高于乏燃料水池的正常水位。

本發明所提供的安全殼及燃料廠房非能動冷卻系統，具有如下有益效果：