一種非能動安全殼熱量導出系統和壓水反應堆技術方案

本發明專利技術涉及一種非能動安全殼熱量導出系統和具有它的壓水反應堆。系統包括：安全外殼；安全內殼；噴淋組件；內置換熱器；空冷通道；外置空冷器，外置空冷器的進口通過第一連通管與內置換熱器相連，外置空冷器的出口通過第二連通管與內置換熱器相連，安全內殼的壁內設有一個貫穿件和安全外殼的壁內設有另一個貫穿件，第一連通管和第二連通管通過一個貫穿件穿過安全內殼的壁，且第一連通管和第二連通管通過另一個貫穿件穿過安全外殼的壁。根據本發明專利技術的系統，噴淋組件的工作時間可以延長，噴淋水耗盡后，不需要外界能動手段來補水，實現將安全內殼內的熱量非能動地導出。另外，第一和第二水平管段彼此套設，提高密封性且節省成本。

【技術實現步驟摘要】
一種非能動安全殼熱量導出系統和壓水反應堆
本專利技術涉及核反應堆安全
，具體地，涉及一種用于核反應堆的非能動安全殼熱量導出系統和具有它的壓水反應堆。
技術介紹
核反應堆與常規熱源不同，即使在完全停堆和中止鏈式核反應后，仍會長期產生大量的衰變熱，一旦熱量不能及時導出反應堆的安全殼，會發生堆芯燃料融化，造成放射性裂變產物的大量釋放，導致核污染。傳統的能動型核電廠，由于堆芯冷卻、衰變熱排出和安全殼冷卻均依賴交流電源，在核電廠全廠斷電時，無法有效地冷卻堆芯，排出衰變熱和冷卻安全殼，換言之，無法有效地將堆芯熱量導出安全殼，因此可能會導致嚴重的安全事故。
技術實現思路
本申請是基于專利技術人對以下事實和問題的發現和認識作出的：在反應堆發生事故時，例如會導致全廠斷電(即核電廠內的交流電源全部喪失)，為了能夠有效地將安全殼內的衰變熱導出，相關技術提出了安全殼非能動冷卻技術，諸如AP/CAP(AP1000和CAP100)先進壓水反應堆的壓水反應堆在全廠斷電時，通過將外置水箱內的水噴淋到安全殼的外壁上，以對安全殼進行冷卻。相關技術中還提出了一種用于高溫氣冷堆的采用空冷方式的非能動安全殼冷卻技術，反應堆壓力容器內的衰變熱通過輻射方式傳遞到圍繞反應堆壓力容器外壁設置的水冷壁排出，排出的衰變熱通過空冷塔進行冷卻。本申請的專利技術人通過研究發現，用于高溫氣冷堆的非能動衰變熱排出系統不適用于諸如AP/CAP反應堆的壓水反應堆。對于諸如模塊式高溫氣冷堆的小型反應堆，由于單堆功率僅為百萬千瓦級核電的1/15，因此采用空冷冷卻技術可以滿足衰變熱導出的要求。但是，對于諸如AP/CAP反應堆的壓水反應堆的單堆功率大，僅僅依靠空冷冷卻無法滿足將衰變熱導出的要求。對于諸如AP/CAP反應堆的壓水反應堆，正常停堆后，衰變熱可以由能動給水系統導出衰變熱。在發生事故情況下，全廠斷電，為了實現堆芯衰變熱的安全導出，相關技術中提出了非能動安全系統(passivecoolingsystem，簡稱PCS系統)導出衰變熱。然而，相關技術中的PCS系統的水箱內的水通常只能維持72小時，72小時后必須由能動補水泵補水，以保持熱量導出。然而，在全廠斷電的情況下，無法通過補水泵給PCS系統的水箱補水，只能依靠風道內流動的空氣對安全殼冷卻，例如日本福島核電站，全廠斷電遠遠超過72小時，無法向水箱補水。在水箱內的冷卻水噴淋耗盡后，AP1000反應堆的安全殼的風道內流動的空氣的冷卻能力約為6MW，而72小時后的衰變熱高達17MW，30天之后仍為6.8MW，因此，對于如此大的載熱缺口，雖然通過優化空氣流道、在安全殼外部增加肋片來增強換熱，但是散熱提高的幅度非常有限，因此僅依靠風道內流動的空氣無法滿足熱量導出的要求。此外，雖然可以通過增大PCS系統的水箱容量延長噴淋時，但是從增加PCS系統的水箱容量分析，水箱里的水需要維持噴淋30天以上，這在工程和實踐上是不可行的。換言之，目前AP/CAP系列核電站可以做到事故后72小時內的非能動導出熱力，然而日本福島事故的評價結果表明：由于地震和海嘯的雙重破壞以及事故后未能及時恢復供電，導致長達七、八天的全廠斷電，使堆芯長時間得不到冷卻，從而導致氫氣爆炸、堆芯熔化等一系列的繼發事故。因此，AP/CAP系列核電站如何應對長期斷電、如何無需72小時后的能動補水？實現類似于無時間限制的非能動熱量導出存在需求。因此，相關技術中非能動安全殼熱量導出系統，尤其是用于壓水反應堆的非能動安全殼熱量導出系統有待改進。本專利技術旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。本專利技術的另一目的在于提出一種具有上述非能動安全殼熱量導出系統的壓水反應堆。根據本專利技術實施例的非能動安全殼熱量導出系統，包括：安全外殼(2)；安全內殼(1)，所述安全內殼(1)設在所述安全外殼(2)內，所述安全內殼(1)與所述安全外殼(2)之間限定出風道(200)，所述風道(200)具有風道排氣口(5)；噴淋組件(10)，所述噴淋組件(10)設在所述安全內殼(1)外面，用于非能動地向所述安全內殼(1)的外壁上噴淋冷卻水以冷卻所述安全內殼(1)；內置換熱器(9)，所述內置換熱器(9)設在所述安全內殼(1)內；空冷通道(171)，所述空冷通道(171)位于所述安全外殼(2)外面且具有空冷通道進氣口(18)和空冷通道排氣口(21)；和外置空冷器(12)，所述外置空冷器(12)設在所述空冷通道(171)內，所述外置空冷器(12)的進口通過第一連通管(13)與所述內置換熱器(9)的出口相連，所述外置空冷器(12)的出口通過第二連通管(14)與所述內置換熱器(9)的進口相連，所述安全內殼的壁內設有一個貫穿件和所述安全外殼的壁內設有另一個貫穿件，所述第一連通管和第二連通管通過所述一個貫穿件穿過所述安全內殼的壁，且所述第一連通管和第二連通管通過所述另一個貫穿件穿過所述安全外殼的壁。根據本專利技術實施例的系統，噴淋組件單位時間內的噴水量可以減小，從而延長噴淋組件的噴淋時間，對安全更加有利。另外，通過將使第一和第二連通管通過同一個貫穿件分別穿過安全內殼和安全外殼，減少了安全內殼和安全外殼上的開孔數，降低了制造成本，提高了密封性。根據本專利技術實施例的非能動安全殼熱量導出系統，噴淋組件的冷卻水耗盡后，不需要外界能動手段來補水，通過風道內流動的空氣和載熱劑在內置換熱器與外置空冷器之間的自然循環對安全內殼進行冷卻，從而實現將安全內殼內的熱量非能動地導出，提高了安全性。根據本專利技術實施例的壓水反應堆，包括根據本專利技術上述實施例所述的非能動安全殼熱量導出系統。附圖說明圖1是根據本專利技術第一實施例的非能動安全殼熱量導出系統的局部示意圖。圖2是根據本專利技術第二實施例的非能動安全殼熱量導出系統的局部示意圖。圖3是根據本專利技術第三實施例的非能動安全殼熱量導出系統的局部示意圖。圖4是根據本專利技術第四實施例的非能動安全殼熱量導出系統的局部示意圖。圖5是根據本專利技術第五實施例的非能動安全殼熱量導出系統的局部示意圖。圖6是根據本專利技術第六實施例的非能動安全殼熱量導出系統的局部示意圖。圖7是根據本專利技術第七實施例的非能動安全殼熱量導出系統的局部示意圖。圖8是根據本專利技術第六實施例的非能動安全殼熱量導出系統的局部示意圖。圖9是根據本專利技術第七實施例的非能動安全殼熱量導出系統的局部示意圖。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本專利技術，而不能理解為對本專利技術的限制。在本專利技術的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本專利技術的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本專利技術的描述中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種非能動安全殼熱量導出系統，其特征在于，包括：安全外殼(2)；安全內殼(1)，所述安全內殼(1)設在所述安全外殼(2)內，所述安全內殼(1)與所述安全外殼(2)之間限定出風道(200)，所述風道(200)具有風道排氣口(5)；噴淋組件(10)，所述噴淋組件(10)設在所述安全內殼(1)外面，用于非能動地向所述安全內殼(1)的外壁上噴淋冷卻水以冷卻所述安全內殼(1)；內置換熱器(9)，所述內置換熱器(9)設在所述安全內殼(1)內；空冷通道(171)，所述空冷通道(171)位于所述安全外殼(2)外面且具有空冷通道進氣口(18)和空冷通道排氣口(21)；和外置空冷器(12)，所述外置空冷器(12)設在所述空冷通道(171)內，所述外置空冷器(12)的進口通過第一連通管(13)與所述內置換熱器(9)的出口相連，所述外置空冷器(12)的出口通過第二連通管(14)與所述內置換熱器(9)的進口相連，所述安全內殼的壁內設有一個貫穿件和所述安全外殼的壁內設有另一個貫穿件，所述第一連通管和第二連通管通過所述一個貫穿件穿過所述安全內殼的壁，且所述第一連通管和第二連通管通過所述另一個貫穿件穿過所述安全外殼的壁。...

【技術特征摘要】
2014.04.03 CN 20141013361471.一種非能動安全殼熱量導出系統，其特征在于，包括：安全外殼(2)；安全內殼(1)，所述安全內殼(1)設在所述安全外殼(2)內，所述安全內殼(1)與所述安全外殼(2)之間限定出風道(200)，所述風道(200)具有風道排氣口(5)和風道進氣口(4)；噴淋組件(10)，所述噴淋組件(10)設在所述安全內殼(1)外面，用于非能動地向所述安全內殼(1)的外壁上噴淋冷卻水以冷卻所述安全內殼(1)；內置換熱器(9)，所述內置換熱器(9)設在所述安全內殼(1)內；空冷通道(171)，所述空冷通道(171)位于所述安全外殼(2)外面且具有空冷通道進氣口(18)和空冷通道排氣口(21)；和外置空冷器(12)，所述外置空冷器(12)設在所述空冷通道(171)內，所述外置空冷器(12)的進口通過第一連通管(13)與所述內置換熱器(9)的出口相連，所述外置空冷器(12)的出口通過第二連通管(14)與所述內置換熱器(9)的進口相連，所述安全內殼的壁內設有一個貫穿件和所述安全外殼的壁內設有另一個貫穿件，所述第一連通管和第二連通管通過所述一個貫穿件穿過所述安全內殼的壁，且所述第一連通管和第二連通管通過所述另一個貫穿件穿過所述安全外殼的壁；在發生事故時，所述噴淋組件(10)向所述安全內殼(1)的外壁上噴淋冷卻水，同時在所述外置空冷器(12)與所述內置換熱器(9)之間自然循環載熱劑以冷卻所述安全內殼(1)，由此所述噴淋組件(10)單位時間內的噴水量減少且噴淋時間延長，在噴淋組件(10)的冷卻水耗盡后，通過所述風道(200)內的空氣且同時通過在所述外置空冷器(12)與所述內置換熱器(9)之間自然循環的載熱劑冷卻所述安全內殼(1)；凝水收集器(38)，所述凝水收集器(38)設置于所述安全內殼(1)內的內置換熱器(9)的下方，用于收集所述內置換熱器(9)以及所述第一連通管(13)和所述第二連通管(14)上的冷凝水；所述凝水收集器(38)具有排水口，所述排水口處連接有排水管(39)，所述凝水收集器(38)內的冷凝水通過所述排水管(39)排放到設在所述安全內殼(1)中的內置換料水箱內。2.根據權利要求1所述的非能動安全殼熱量導出系統，其特征在于，所述第一連通管包括第一水平管段和第一豎直管段，所述第一水平管段與內置換熱器相連，所述第一豎直管段與外置空冷器相連，所述第二連通管包括第二水平管段，第二豎直管段和第三水平管段，所述第二水平管段與外置空冷器相連，所述第三水平管段與內置換熱器相連，所述第二豎直管段連接在所述第二水平管段與第三水平管段之間，所述第二水平管段和所述第一水平管段彼此套設，所述凝水收集器(38)位于所述第二豎直管段(142)和所述第一豎直管段(132)下方。3.根據權利要求1所述的非能動安全殼熱量導出系統，其特征在于，所述第一連通管水平設置，所述第二連通管包括第二水平管段，第二豎直管段和第三水平管段，所述第二水平管段與外置空冷器相連，所述第三水平管段與內置換熱器相連，所述第二豎直管段連接在所述第二水平管段與第三水平管段之間，所述第二水平管段和所述第一連通管彼此套設。4.根據權利要求1所述的非能動安全殼熱量導出系統，其特征在于，所述第一連通管和第二連通管彼此并排地穿過所述貫穿件。5.根據權利要求1所述的非能動安全殼熱量導出系統，其特征在于，所述一個貫穿件和所述另一個貫穿件一體形成。6.根據權利要求1所述的非能動安全殼熱量導出系統，其特征在于，所述第一連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張圣君，沈峰，孟現珂，邢勉，林誠格，
申請(專利權)人：國核北京科學技術研究院有限公司，國家核電技術有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11