CN103377734A - 一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳。所述的安全壳位于地下；其在安全壳的竖直段以及穹顶的外壁周围布置多根蒸发端热管，这些蒸发端热管被分成若干组；每组蒸发端热管的出口均连通一路上升连接管的入口，该路上升连接管的出口连通包括多根冷凝端热管的一组冷凝端热管的顶部入口，该组冷凝端热管的底部出口连通一路下降连接管的入口，该路下降连接管的出口连通一组蒸发端热管的入口。本发明为安全壳提供分离式热阱，使安全壳具备有最终热阱的功能，对于预应力混凝土安全壳，可以使原本不具备最终热阱的安全壳，具备一定的最终热阱能力；对于有最终热阱能力的钢制安全壳，也可以通过分离式热阱增加冷却能力。

Description

一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳
技术领域
本发明涉及核电站反应堆安全技术领域，具体涉及一种用于事故后具有最终热阱的安全壳。
背景技术
对于核电站，目前得到广泛应用的有预应力混凝土安全壳，例如属于二代核电的秦山一期核电站以及属于三代核电的法国EPR核电站。对于预应力混凝土安全壳本身不具备最终热阱功能，只能起到安全屏障的功能，只能靠安全壳内的喷淋来起到最终热阱作用。
还有钢制安全壳，例如属于第三代核电的AP1000；对于钢制安全壳不仅可以起到安全屏障的作用，还可以通过外界冷却水的水膜冷却，以及空气对流循环起到空气热阱的作用。但是其本身的最终热阱能力不足，在核电站事故后72小时后仍然需要能动装置的介入，以缓解事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使安全壳具备有最终热阱功能的带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳。
实现本发明目的的技术方案：一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，所述的安全壳位于地下；其在安全壳的竖直段以及穹顶的外壁周围布置多根蒸发端热管，这些蒸发端热管被分成若干组；每组蒸发端热管的出口均连通一路上升连接管的入口，该路上升连接管的出口连通包括多根冷凝端热管的一组冷凝端热管的顶部入口，该组冷凝端热管的底部出口连通一路下降连接管的入口，该路下降连接管的出口连通一组蒸发端热管的入口；工作介质依次流经蒸发端热管、上升连接管、冷凝端热管和下降连接管，再返回蒸发端热管，形成闭合余热导出回路；所述的每组冷凝端热管均设置在一个烟囱的下部内，并且每组冷凝端热管的高度均高于每组蒸发端热管的高度。
如上所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其所述的每组冷凝端热管包括的所有冷凝端热管的入口汇集在同一连接箱内，该连接箱的入口连通一路上升连接管的出口；所述的每组冷凝端热管包括的所有冷凝端热管的出口汇集在同一连接箱内，该连接箱的出口连通一路下降连接管的入口。
如上所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其所述的每组蒸发端热管包括的所有蒸发端热管的出口汇集在同一连接箱内，该连接箱的出口连通一路上升连接管的入口；所述的每组蒸发端热管包括的所有蒸发端热管的入口汇集在同一连接箱内，该连接箱的入口连通一路下降连接管(5)的出口。
如上所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其所述的每组冷凝端热管和烟囱均设置在地面上；所述的烟囱通过支撑架支撑在地面上，空气从烟囱的下部自由地通过烟囱。
如上所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其所述的安全壳为钢制安全壳或预应力混凝土安全壳。
如上所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其所述的上升连接管上设置有抽真空快接装置和真空监测系统。
如上所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其特征在于：所述的工作介质为水、甲醇、乙醇、丙酮或氨水。
本发明的效果在于：本发明所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其为安全壳提供分离式热阱，使安全壳具备有最终热阱的功能，对于预应力混凝土安全壳，可以使原本不具备最终热阱的安全壳，具备一定的最终热阱能力；对于有最终热阱能力的钢制安全壳，也可以通过分离式热阱增加冷却能力。
附图说明
图1为本发明所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳结构示意图。
图中：1-安全壳；2-压力容器；3-一回路压力边界；4-蒸发端热管；5-下降连接管；6-冷凝端热管；7-烟囱；8-抽真空快接装置；9-真空监测系统；10-上升连接管；11-连接箱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳作进一步描述。
如图1所示，本发明所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其中安全壳1位于地下，安全壳1内包括压力容器2和一回路压力边界3等。本发明中的安全壳1即可以采用预应力混凝土安全壳，也可以采用钢制安全壳。
在安全壳1的竖直段以及穹顶的外壁周围焊接固定多根蒸发端热管4，这些蒸发端热管4被分成若干组。每组蒸发端热管的出口均连通一路上升连接管10的入口，该路上升连接管10的出口连通包括多根冷凝端热管6的一组冷凝端热管的顶部入口，该组冷凝端热管的底部出口连通一路下降连接管5的入口，该路下降连接管5的出口连通一组蒸发端热管的入口。
每组冷凝端热管设置在地面上，使每组冷凝端热管的高度均高于每组蒸发端热管的高度。每组冷凝端热管均设置在一个烟囱7的下部内，烟囱7通过支撑架支撑在地面上，空气从烟囱7的下部自由地通过烟囱。烟囱7作用在于加强自然对流换热。所述的烟囱7又称为空冷塔。
工作介质依次流经蒸发端热管4、上升连接管10、冷凝端热管6和下降连接管5，再返回蒸发端热管4，形成闭合余热导出回路。工作介质为水、甲醇、乙醇、丙酮或氨水。
在上升连接管10上还设置抽真空快接装置8和真空监测系统9。抽真空快接装置8为快速接头装置，平时为自密封状态，使用时可以快速外接真空泵来进行抽真空操作。真空监测系统9可以在线监测管路内的真空度，如果真空度降低，管路内产生不凝气体，就通过抽真空快接装置8抽取管路内的不凝结气体，以维持系统的冷却能力。
上述每组冷凝端热管包括的所有冷凝端热管6的入口可以汇集在同一连接箱11内，该连接箱11的入口连通一路上升连接管10的出口；该组冷凝端热管包括的所有冷凝端热管6的出口可以汇集在同一连接箱内，该连接箱的出口连通一路下降连接管5的入口。
上述每组蒸发端热管包括的所有蒸发端热管4的出口可以汇集在同一连接箱内，该连接箱的出口连通一路上升连接管10的入口；该组蒸发端热管包括的所有蒸发端热管4的入口可以汇集在同一连接箱内，该连接箱的入口连通一路下降连接管5的出口。
上述多根蒸发端热管4或多根冷凝端热管7的数量可在500～50000根，具体根据堆芯的余热确定，使多根蒸发端热管4携带的堆芯产生的余热与多根冷凝端热管7在烟囱内空气冷却携带的热量相等，满足堆芯冷却的要求。
本发明所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳工作原理：当核电站发生事故时，有可能一回路压力边界3发生破裂，压力容器2内，发生堆芯融化，产生大量的氢气，安全壳1内充满高温的气体，如果不将热量持续带走，安全壳2将会超压发生破裂导致放射性大量释放。安全壳1内的热量通过壳内对流、蒸汽冷凝、壳内辐射和安全壳1导热的方式将热量传递给蒸发端热管4，蒸发端热管4内的工作介质蒸发，通过汽化潜热的方式将安全壳的热量带走，工作介质蒸发后通过自然循环的方式通过上升连接管10转移到冷凝端热管6，由于烟囱7的拔风效应，强化空气的对流换热，对冷凝端热管6进行冷却，工作介质冷却凝结后沿下降连接管5返回冷蒸发端热管4，形成循环，最终实现用空气热阱将安全壳1内的热量排出。
本发明并不严格地局限于所述实例。根据本发明提出的相似结构或方法，可以应用于任何类型的核反应堆。

Claims (7)

1.一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，所述的安全壳(1)位于地下，其特征在于：在安全壳(1)的竖直段以及穹顶的外壁周围布置多根蒸发端热管(4)，这些蒸发端热管(4)被分成若干组；每组蒸发端热管的出口均连通一路上升连接管(10)的入口，该路上升连接管(10)的出口连通包括多根冷凝端热管(6)的一组冷凝端热管的顶部入口，该组冷凝端热管的底部出口连通一路下降连接管(5)的入口，该路下降连接管(5)的出口连通一组蒸发端热管的入口；工作介质依次流经蒸发端热管(4)、上升连接管(10)、冷凝端热管(6)和下降连接管(5)，再返回蒸发端热管(4)，形成闭合余热导出回路；所述的每组冷凝端热管均设置在一个烟囱(7)的下部内，并且每组冷凝端热管的高度均高于每组蒸发端热管的高度。
2.根据权利要求1所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其特征在于：所述的每组冷凝端热管包括的所有冷凝端热管(6)的入口汇集在同一连接箱内，该连接箱的入口连通一路上升连接管(10)的出口；所述的每组冷凝端热管包括的所有冷凝端热管(6)的出口汇集在同一连接箱内，该连接箱的出口连通一路下降连接管(5)的入口。
3.根据权利要求1所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其特征在于：所述的每组蒸发端热管包括的所有蒸发端热管(4)的出口汇集在同一连接箱内，该连接箱的出口连通一路上升连接管(10)的入口；所述的每组蒸发端热管包括的所有蒸发端热管(4)的入口汇集在同一连接箱内，该连接箱的入口连通一路下降连接管(5)的出口。
4.根据权利要求1所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其特征在于：所述的每组冷凝端热管和烟囱(7)均设置在地面上；所述的烟囱(7)通过支撑架支撑在地面上，空气从烟囱(7)的下部自由地通过烟囱。
5.根据权利要求1所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其特征在于：所述的安全壳(1)为钢制安全壳或预应力混凝土安全壳。
6.根据权利要求1所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其特征在于：所述的上升连接管(10)上设置有抽真空快接装置(8)和真空监测系统(9)。
7.根据权利要求1所述的一种带有分离式空气冷却热阱的下沉式安全壳，其特征在于：所述的工作介质为水、甲醇、乙醇、丙酮或氨水。
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