[實用新型]一種基于ORC的壓水堆核電站核安全系統

有效

• 申請號: 201821183887.2
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN208889336U
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 謝劍;徐進良;尚煒;雷蕾
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

一種基于ORC的壓水堆核電站核安全系統，包括：冷卻水回路、有機朗肯循環ORC回路和位于核島內的冷卻劑回路；所述冷卻水回路，用于將從所述冷卻劑回路吸收的熱量傳遞給ORC循環回路；所述ORC循環回路，用于為所述冷卻水回路和分散在核安全系統中的動力設備提供動力；所述冷卻劑回路，用于與核反應堆進行熱交換，將所述核反應堆進行冷卻，并將所述核反應堆提供的熱量傳遞給所述冷卻水回路。本實用新型可有效阻止自然災害等不可抗力因素下、冷卻水泵動力來源缺乏引起的堆芯溫度飆升、堆芯融化、核燃料泄露等嚴重核安全事故，為壓水堆核電站安全多提供了一份保障，最大限度地避免核泄漏造成的環境污染和經濟損失。

技術領域

本實用新型涉及能源動力領域，具體涉及一種基于ORC的壓水堆核電站核安全系統。

背景技術

作為清潔高效的優質能源，核電對能源結構優化、國家能源安全保障具有重要意義，但與常規能源不同，核燃料具有放射性與輻射性的物理特征，核反應堆的安全設計與運行對核電發展規劃至關重要。目前，核電站大部分為壓水堆，盡管其安全系統增加了非能動安全設計等，但安全隱患仍然存在。核電站安全的重點是將冷卻水輸送到堆芯，將反應余熱冷卻下來，從而防止堆芯熔化、核燃料外泄。然而在遇到地震、海嘯等自然災害時，由于大面積斷電及備用設施損毀等，無法保障冷卻水輸送泵動力，從而導致類似福島核電站等事故，造成了嚴重的環境污染和經濟損失。

實用新型內容

為了解決現有技術中所存在的上述不足，本實用新型提供一種壓水堆的核安全系統。因為核電站停堆后的反應余熱本身就是可以產生動力的資源，而在余熱向動力轉化技術中，有機朗肯循環(Organic Rankine Cycle，ORC)系統由于具有適用溫度范圍廣、結構簡單、效率高等特點，所以設計基于ORC循環的壓水堆核安全系統，利用反應堆余熱為冷卻水泵提供動力，多余能量轉化為電能，為分散在安全系統中的動力設備提供輔助動力，從而為壓水堆核安全多提供一份保障。

本實用新型提供的技術方案是：一種基于ORC的壓水堆核電站核安全系統，包括：

冷卻水回路、有機朗肯循環ORC回路和位于核島內的冷卻劑回路；

所述冷卻水回路，用于將從所述冷卻劑回路吸收的熱量傳遞給ORC循環回路；

所述ORC循環回路，用于為所述冷卻水回路和分散在核安全系統中的動力設備提供動力；

所述冷卻劑回路，用于與核反應堆進行熱交換，將所述核反應堆進行冷卻，并將所述核反應堆提供的熱量傳遞給所述冷卻水回路。

優選的，所述ORC循環回路，包括：

有機蒸汽發生器、主膨脹機、冷凝器、儲液罐和有機工質泵；

所述有機蒸汽發生器，用于將所述冷卻水回路中熱量傳遞給ORC循環回路，使ORC循環回路中的有機工質升溫為有機蒸汽；

所述主膨脹機與所述有機蒸汽發生器相連，用于為所述冷卻水回路提供動力；

所述冷凝器的頂端接口與主膨脹機連接，用于利用所述冷卻水回路吸收ORC 循環回路中的有機蒸汽的熱量；

所述儲液罐的入口與所述冷凝器連接，出口與所述有機工質泵連接，用于存儲有機工質；

所述有機工質泵與所述有機蒸汽發生器連接，用于為有機工質提供動力，從所述儲液罐進入所述有機蒸汽發生器。

優選的，所述ORC循環回路，還包括：

輔助膨脹機和閥門；

所述輔助膨脹機與所述主膨脹機并聯后與所述有機蒸汽發生器連接，且所述輔助膨脹機與發電機連接，用于利用ORC循環回路中有機蒸汽的熱量帶動發電機發電，為分散在核安全系統中的動力設備供電；