[發明專利]一種應用于PCCS換熱水箱的非能動空氣冷卻系統

有效

• 申請號: 201810662024.1
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN108877965B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 丁銘;邊浩志;孫建闖;李春;李偉;孫中寧;孟兆明;張楠;范廣銘;閻昌琪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G21C15/02
• 分類號: G21C15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于核電站換熱裝置研究領域，具體涉及一種應用于PCCS換熱水箱的非能動空氣冷卻系統。一種應用于PCCS換熱水箱的非能動空氣冷卻系統，由安全殼、外置換熱水箱、水箱四周的空氣冷卻設備、位于水箱中心區的空氣冷卻設備、PCCS換熱器、集氣器、煙囪幾部分組成，其特征在于：安全殼內部包括反應堆壓力容器、堆坑、安全殼壁面、PCCS換熱器，其中反應堆壓力容器放置在堆坑中，外置換熱水箱從內到外依次為，位于水箱中心區的空氣冷卻設備、水箱四周的空氣冷卻設備、外置換熱水箱，集氣器通過支架固定在外置換熱水箱上表面，集氣器出口法蘭與煙囪相連，且煙囪采用豎直大口徑圓管，出口與大氣聯通，在出口處設置有擋雨板。

技術領域

本發明屬于核電站換熱裝置研究領域，具體涉及一種應用于PCCS換熱水箱的非能動空氣冷卻系統。

背景技術

當今世界核能應用與發展主要圍繞兩大趨勢：一方面通過發展相關技術來提高核電廠發電效率；另一方面通過增強核電廠的安全性尤其是非能動安全性來抵御潛在的安全威脅。與后者相關的非能動安全殼冷卻系統(PCCS)在日本福島核事故后越來越多的受到了研究人員的關注。現有的多數核電廠的能動安全設施在嚴重事故下投入運行時需要借助于場外電力或應急柴油發電機所提供的能量，并且還需要相關操作人員的運行和控制。當核電站發生全廠斷電且柴油發電機失效事故時，安全殼內的熱量將無法有效導出，最終導致安全殼內溫度和壓力不斷升高，這會直接威脅到安全殼結構上的完整性。即使事故條件下電力系統工作正常，操作人員在事故條件下運行操作的失誤也有可能導致類似于三里島的核事故。

在已經有的專利中，專利號為CN105741888和CN104167230的發明專利分別針對鋼制安全殼和混凝土安全殼設計了非能動安全殼冷卻系統，這些系統在安全殼外部設置有水箱，并通過水箱水的噴淋/開式自然循環來非能動的導出安全殼內部熱量。不過，在目前的PCCS設計標準中，要求非能動安全殼系統需滿足的運行時間為72小時。如果沒有及時的補水，更長時間的運行會將上述系統中換熱水箱里的蒸干，導致非能動系統將無法繼續工作。隨著核電站安全標準的不斷升高，人們越來越期望能設計一種長期運行的PCCS系統。

針對上述問題，目前已有相關研究。比如，專利號為CN103578584的專利在安全殼外置換熱水箱中加入換熱器并通過設備冷卻水對水箱進行冷卻，但上述設備在需要布置較長的管路且需要泵等能動設備提供冷卻水循環，這在全廠斷電事故中是不期望的。因此，有必要設計一種簡單有效的非能設備，可以非能動的對安全殼冷卻系統的換熱水箱進行冷卻，從而保證安全殼冷卻系統可以在失水/主蒸汽管道破口事故下長期運行。

綜上所述，現有技術中存在安全殼冷卻必須要采用能動設備、設備換熱量太小、水蒸發過快、系統工作時間過短等問題。

發明內容

本發明目的在于提供一種應用于PCCS換熱水箱的非能動空氣冷卻裝置，它可以非能動的對安全殼外置換熱水箱進行冷卻，從而保證PCCS系統的長期運行。

一種應用于PCCS換熱水箱的非能動空氣冷卻系統，由安全殼、外置換熱水箱4、水箱四周的空氣冷卻設備、位于水箱中心區的空氣冷卻設備、PCCS換熱器6、集氣器13、煙囪14幾部分組成，其特征在于：安全殼內部包括反應堆壓力容器1、堆坑2、安全殼壁面3、PCCS換熱器6，其中反應堆壓力容器1放置在堆坑2中，外置換熱水箱從內到外依次為，位于水箱中心區的空氣冷卻設備、水箱四周的空氣冷卻設備、外置換熱水箱4；集氣器13通過支架固定在外置換熱水箱4上表面，集氣器13出口法蘭與煙囪14相連，且煙囪14采用豎直大口徑圓管，出口與大氣聯通，在出口處設置有擋雨板23。

所述水箱出水口管線5和水箱入水口管線7上均設置有隔離閥8。

所述安全殼壁面3上有貫穿件9，PCCS換熱器6由水箱出水口管線5和水箱入水口管線7穿過貫穿件9和外置換熱水箱4相連接。