[實用新型]安全殼冷卻系統

有效

• 申請號: 201921994237.0
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN211455310U
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 徐海巖;呂陽;蘇前華;吳小航;盧冬華
• 申請（專利權）人: 中廣核研究院有限公司;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: G21C15/12
• 分類號: G21C15/12;G21C15/18
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 林儉良;王少虹

本實用新型公開了一種安全殼冷卻系統，包括安全殼、設置在安全殼上方的冷卻水箱、設置在冷卻水箱內的至少一個換熱器；安全殼包括內層殼體以及包覆在內層殼體外的外層殼體，內層殼體和外層殼體之間形成有真空的夾層空間；夾層空間的內頂部設有冷卻水分配裝置，冷卻水分配裝置與冷卻水箱和換熱器的輸出端連接，將冷卻水噴至內層殼體的外表面；外層殼體上設有連通至夾層空間的蒸汽出口，蒸汽出口與換熱器的輸入端連接，夾層空間內的蒸汽通過蒸汽出口進入換熱器以進行熱交換再冷凝為冷卻水。本實用新型的安全殼冷卻系統，無需在安全殼內設置換熱器，減少換熱器占用的安全殼內空間；可長期非能動冷卻，換熱效率高且結構簡單。

技術領域

本實用新型涉及核電技術領域，尤其涉及一種安全殼冷卻系統。

背景技術

為了應對反應堆出現冷卻劑系統失水事故或安全殼內主蒸汽管破裂事故后出現的安全殼超溫超壓問題，現有壓水堆普遍設置有能動或非能動安全殼冷卻系統。

傳統二代半核電站中通常有安全殼噴淋系統實施安全殼冷卻系統，事故后，由布置在安全殼外輔助廠房內的噴淋泵將換料水箱的硼水從頂部噴入安全殼的氣腔，冷凝彌散在其中的蒸汽，實現降低安全殼內的溫度和壓力。該傳統二代半反應堆安全殼冷卻系統的運行完全依靠能動的泵和風機，當冷卻劑系統失水事故或安全殼內主蒸汽管破裂事故疊加其他失電事故時，所有能動系統全部無法使用，將會對安全殼安全造成嚴重影。嚴重情況下，反應堆最后一層屏障(安全殼)損壞，放射性物質泄漏至環境之中。另外，在二代半反應堆安全殼冷卻系統下，事故下安全殼的冷卻伴隨著放射性介質的引出和返回，進而可造成放射性物質在輔助廠房內的泄漏以及通過貫穿件的泄漏。

AP1000中設計了非能動安全殼冷卻系統，其系統介質的流動完全由自然力(自然循環、自然對流和重力)驅動，且鋼制安全殼本身作為傳熱器直接通過容器璧將安全殼內的熱量傳遞給安全殼外的大氣。安全殼頂部設置一個大水箱，水箱下部聯通布置于安全殼頂部的流體分配盤。事故發生后，水箱中的水通過流體分配盤的分配，平均的分配至各個方向，最終在安全殼的四周形成均勻的覆蓋安全殼鋼璧面的水膜，最終匯入底部排水槽。除此之外，在鋼制安全殼和廠房之間設置空氣通道，引入流動的空氣實現自然對流，增強換熱效果。盡管AP1000非能動系統實現了事故后的非能動運行，但其設計也有一系列的缺點，包括整體傳熱效率較低，流體分配盤結構復雜，安全殼表面水膜形成及均布較為困難等。

專利CN201510236436.5公開了一種保持冷卻水動態循環的非能動安全殼冷卻系統，其在AP1000設計的基礎之上，使用噴淋替代流體分配盤，同時在安全殼底部設置回水管線和泵閥，用于將匯集后的水輸送回置頂水箱。然而，該專利主要是為了將水箱儲水利用效率最大化，但AP1000方案的最根本的問題(傳熱效率)沒有得到解決。另一方面，水循環的實現依然是通過能動的方式進行，一旦考慮全場斷電，該系統無法增長運行。

專利CN201410306606.8公開了一種能動結合非能動的安全殼冷卻系統，在AP1000設計的基礎之上，借助空氣噴射倍增技術，對頂部水箱及空氣流通通道進行了優化，進而增強AP1000方案的效率，但是具有以下缺點：安全殼表面的傳熱效率沒有變化，進而影響了整體效率的提升；頂部空氣流通通道的結構變更也會影響頂部水箱的容量，對系統的持續性造成影響。

專利CN201410371100.5公開了一種核電廠鋼制安全殼導熱裝置，通過在安全殼表面設置抗腐蝕導熱涂層，并將安全殼整體放置于混凝土構造的大水池中，通過混凝土及導熱涂層將內部熱量導出至水池，并通過水的汽化最終將熱量導出。該專利雖然增加了傳熱效率，但對水容量要求十分巨大，且隨著水量的減少，換熱效率迅速下降。

專利CN201410371287.9公開了一種混凝土安全殼非能動冷卻系統，通過在安全殼內和安全殼外分別設置換熱器組成熱管系統，安全殼內換熱器吸熱并產生汽化，安全殼外換熱器放熱并進行冷凝，利用自然循環的原理，將安全殼內熱量導出。然而，該專利需要在安全殼內設置大型換熱器，較大的擠占了安全殼內為數不多的空間，另一方面，安全殼內不凝結氣體的存在也會對換熱效率造成影響。