[發明專利]一種小型壓水反應堆及安全殼長期非能動熱量排出系統

在審

• 申請號: 202010300364.7
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111540486A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 曾未;宋丹戎;秦忠;江光明;許斌;鐘發杰;陳智;李慶;任云;鄧堅;邱志方;曾暢
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 閆兆梅

本發明屬于反應堆安全技術領域，具體涉及一種小型壓水反應堆及安全殼長期非能動熱量排出系統。該系統包括非能動余排換熱器、低壓安注管線、再循環管線、低壓安注水箱、安全殼地坑、安全殼和冷凝水收集裝置，非能動余排換熱器浸沒于低壓安注水箱中，低壓安注箱通過低壓安注管線與反應堆下降段相連，安全殼地坑通過再循環管線與反應堆下降段相連。該發明使得小型壓水反應堆的安全性提升到了全新的高度，僅僅依賴空氣，就可保證反應堆余熱長期有效，從設計上實現固有安全，可以取消場外應急，經濟性和廠址適應性都將獲得極大提升。

技術領域

本發明屬于反應堆安全技術領域，具體涉及一種小型壓水反應堆及安全殼長期非能動熱量排出系統。

背景技術

反應堆余熱的長期有效導出是反應堆三大安全功能之一，余熱排出系統是應對核反應堆設計基準事故及嚴重事故的專設安全設施，現有的核反應堆安全系統廣泛采用非能動應急堆芯冷卻和非能動余熱排出系統提高系統的可靠性，但對于大型壓水堆而言，由于其反應堆余熱水平較高，難以在事故后直接利用空氣冷卻，通常需要較大裝量的水源作為最終熱阱，并以滿足72小時非能動余熱導出確定最終熱阱水源裝量。對于小型堆而言，由于反應堆余熱較小，通過適當大小的安全殼將可以實現通過安全殼壁面作為換熱器，將安全殼內的熱量通過安全殼外部的空氣冷卻排出。目前國際上小型堆設計大都沿襲了大型壓水堆采用冷卻水源作為最終熱阱的方式，并沒有根據小型壓水堆的特點取消最終熱阱水源的設計。因此需要設計一種小型壓水反應堆及安全殼長期非能動熱量排出系統，以提高反應堆的固有安全性，解決現有技術的不足。

發明內容

本發明目的是針對上述現有技術的不足提供一種小型壓水反應堆及安全殼長期非能動熱量排出系統，充分利用小型堆堆芯余熱水平低的特點，利用中等尺度安全殼及其外壁面天然存在的空氣實現反應堆余熱較長時間的非能動導出，提高小型壓水堆的固有安全性，同時使安全系統得到簡化，提高其經濟性。

本發明的技術方案是：

一種小型壓水反應堆及安全殼長期非能動熱量排出系統，該系統包括非能動余排換熱器、低壓安注管線、再循環管線、低壓安注水箱、安全殼地坑、安全殼和冷凝水收集裝置，非能動余排換熱器浸沒于低壓安注水箱中，低壓安注箱通過低壓安注管線與反應堆下降段相連，安全殼地坑通過再循環管線與反應堆下降段相連。

所述的冷凝水收集裝置緊貼安全殼上部內表面。

所述的冷凝水收集裝置與安全殼通過焊接方式連接。

所述的非能動余排換熱器、低壓安注管線、再循環管線、低壓安注水箱、安全殼地坑和冷凝水收集裝置均布置于安全殼內部。

所述的非能動余排換熱器兩端分別與反應堆冷熱端相連。

所述的非能動余排換熱器兩端與蒸汽發生器給水管線和蒸汽管線相連，通過蒸汽發生器二次側導出堆芯余熱。

所述的在發生非失水事故時，通過非能動余排換熱器將熱量導入低壓安注水箱，通過低壓安注水箱中的水升溫及蒸發帶走反應堆的熱量，蒸發產生的蒸汽通過安全殼外部空氣冷卻后通過冷凝水收集裝置部分回流至低壓安注水箱，延長非能動余排系統的工作時間，形成閉式循環，安全殼熱量則通過安全殼壁面以輻射、對流等自然原理傳遞給安全殼外空氣，從而將熱量排入最終熱阱大氣中。

所述的在發生失水事故后堆芯冷卻過程中，低壓安注水箱水位逐漸下降，安全殼地坑水位將上升直至低壓安注水箱水位和安全殼地坑水位平衡，此后通過再循環管線將安全殼地坑里的水注入堆芯，注入堆芯的水受熱蒸發后進入安全殼，蒸汽向上流動由安全殼外部空氣冷凝后沿安全殼壁面冷凝回流后最終匯集到安全殼地坑，維持安全殼地坑淹沒水量至平衡水位不變，從而實現堆芯的長期冷卻。

所述的在非失水事故緩解后期，若電源始終未恢復，低壓安注水箱水裝量不足，導致非能動余排換熱器裸露，則采取卸壓方式，降低一回路壓力后轉入失水事故緩解流程，實現長期無需電源的非能動熱量導出。