[發明專利]地下核電站非能動循環冷卻系統及其使用方法

在審

• 申請號: 202110871405.2
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113539528A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 鈕新強;張濤;喻飛;潘霄;蘇毅;汪建;張鵬;劉凱;陳玉梅;鄧超
• 申請（專利權）人: 長江勘測規劃設計研究有限責任公司
• 主分類號: G21C15/14
• 分類號: G21C15/14;G21C15/18;G21C15/243
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

1.地下核電站非能動循環冷卻系統，其特征在于：包括地面水池(1)、下降管(2)、上升管(3)和氣泡發生器(4)；

所述下降管(2)上端貫穿地面水池(1)左側底部、并伸入地面水池(1)內，下端通過連通管(21)與上升管(3)連通；

所述上升管(3)上端貫穿地面水池(1)右側底部、并伸入地面水池(1)內，下端與連通管(21)連通，上升管(3)下端與熱源(5)連接；

所述氣泡發生器(4)通過注入管(41)與上升管(3)連通，注入管(41)與上升管(3)連通處位于熱源(5)上方。

2.根據權利要求1所述的地下核電站非能動循環冷卻系統，其特征在于：所述地面水池(1)內設置有第一隔離板(11)和第二隔離板(12)，所述第一隔離板(11)和第二隔離板均位于下降管(2)和上升管(3)之間；所述第一隔離板(11)下端與地面水池(1)底板連接，第一隔離板(11)上端高度高于上升管(3)伸入地面水池(1)內的高度；

所述第二隔離板(12)上端與地面水池(1)頂板連接，第二隔離板(12)下端與地面水池(1)底板之間有通道；

所述第一隔離板(11)和第二隔離板(12)將地面水池(1)分為下降區(131)、上升區(132)和冷卻混合區(133)；所述下降區(131)為第二隔離板(12)左側區域，上升區(132)為下降區(131)右側區域，冷卻混合區(133)為第一隔離板(11)和第二隔離板(12)之間的區域。

3.根據權利要求2所述的地下核電站非能動循環冷卻系統，其特征在于：所述上升管(3)外壁環繞包裹有保溫層(31)。

4.根據權利要求3所述的地下核電站非能動循環冷卻系統，其特征在于：所述氣泡發生器(4)上設置有多組備用電池組(42)。

5.根據權利要求1-4中任一權利要求所述地下核電站非能動循環冷卻系統的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：上升管(3)內熱源(5)處的冷卻水吸收熱源(5)的熱量，冷卻水的密度降低；下降管(2)內的冷卻水密度比上升管(3)內的冷卻水密度大，在密度差形成的壓力差作用下，上升管(3)內熱源(5)處的冷卻水沿上升管(3)上升；

步驟2：氣泡發生器(4)向上升管(3)內注入氣泡(43)，氣泡(43)在浮力作用下上浮、并彌散在整個上升管(3)中；氣泡(43)的加入使上升管(3)內冷卻水的平均密度進一步降低，上升管(3)內的冷卻水在因溫度差引起的密度差和因氣泡(43)加入引入的密度差的雙重驅動力下，上升管(3)內的冷卻水源源不斷上升流入地面水池(1)，而下降管(2)內的冷卻水補充到上升管(3)內，將熱源(5)的熱量持續導出；

步驟3：上升管(3)內被加熱且混入氣泡(43)的冷卻水排入地面水池(1)后，從上升區(132)上部流入冷卻混合區(133)；冷卻混合區(133)，受熱的冷卻水因溫度高且富含氣泡(43)，其密度低，只能浮于冷卻混合區(133)上部。在冷卻混合區(133)上部，冷卻水通過散熱將熱量耗散在空氣中，同時溫度降低，冷卻水中的氣泡(43)破裂，完成汽水分離的過程；

步驟4：經汽水分離和降溫后的冷卻水溫度降低、密度增加，在重力作用下，冷卻后的冷卻水沉入冷卻混合區(133)底部，并通過底部的通道流向下降區(131)；冷卻水通過下降區(131)內的下降管(2)注入上升管(3)；

步驟5：重復步驟1-4，冷卻水開始循環，帶出熱源(5)的熱量。

6.根據權利要求5中所述地下核電站非能動循環冷卻系統的使用方法，其特征在于，當冷卻水循環穩定后，關閉氣泡發生器(4)，靠冷卻水循環運動的慣性維持流動。