CN103594126B - 环境风冷却系统以及具有该系统的非能动安全壳 - Google Patents

环境风冷却系统以及具有该系统的非能动安全壳 Download PDF

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Abstract

一种非能动安全壳的环境风冷却系统，包括：围绕安全壳布置的安全壳屏蔽构筑物，安全壳屏蔽构筑物与安全壳之间形成空气流道，所述安全壳屏蔽构筑物的上部设置有多个空气入口，进入空气入口的环境空气沿所述空气流道被引导流动后经由安全壳屏蔽构筑物顶部的空气出口流出，其中：所述安全壳屏蔽构筑物的所述多个空气入口中的至少一部分空气入口分别设置有环境风导流装置，所述环境风导流装置增加对应的空气入口处的空气压力。本发明还涉及一种具有该环境风冷却系统的非能动安全壳。环境风导流装置增大了空气入口处的压力，从而增加空气自然对流的驱动力，增强了非能动安全壳冷却系统的安全性能。

Description

环境风冷却系统以及具有该系统的非能动安全壳
技术领域
本发明属于核电站安全设备技术领域，尤其涉及核电站非能动安全壳的环境风冷却系统以及具有该系统的非能动安全壳。
背景技术
核电站发生事故时，尤其是在大破口、主蒸汽管道破裂以及严重事故发生时，将导致大量高温高压水释放至安全壳中，安全壳内的温度和压力急剧升高，威胁核电厂最后一道安全屏障的完整性。
先进的非能动三代核电站如AP和CAP系列核电站，采用非能动安全壳冷却设计，在钢制安全壳的外侧建有混凝土屏蔽构筑物。两者之间有空气流道，在事故工况下，可利用空气自然对流对钢制安全壳进行冷却，图1中示出了现有技术中的非能动安全壳的环境风冷却系统。
空气通过屏蔽构筑物的空气入口106进入屏蔽构筑物1.02与钢制安全壳103之间的空气流道105。空气流道105由桶状隔板104隔开，空气先向下运动至屏蔽构筑物102的底部，再向上流动，经过隔板104与钢制安全壳103之间的流道，冷却钢制安全壳，最后从屏蔽构筑物102的顶部的空气出口107流出。
安全壳屏蔽构筑物102周围的压力场受到环境风的影响，在大风条件下，屏蔽构筑物102的空气入口106处的压力较低，对空气自然对流产生不利影响。
因此，有必要改变附近的空气流场，提高压力，以增大空气流道105内的空气自然对流的流量，从而增加安全裕度。
发明内容
本发明主要用于采用空气自然对流冷却安全壳的核电站。在核电站周围环境风较强的条件下，通过导流装置改变安全壳屏蔽构筑物的空气入口周围的流场，提高空气入口处的压力，从而提高空气自然对流的流量，加强冷却性能，提高核电站的整体安全性。
根据本发明的一个方面，提出了一种非能动安全壳的环境风冷却系统，包括：围绕安全壳布置的安全壳屏蔽构筑物，安全壳屏蔽构筑物与安全壳之间形成空气流道，所述安全壳屏蔽构筑物的上部设置有多个空气入口，进入空气入口的环境空气沿所述空气流道被引导流动后经由安全壳屏蔽构筑物顶部的空气出口流出，其中：所述安全壳屏蔽构筑物的所述多个空气入口中的至少一部分空气入口分别设置有环境风导流装置，所述环境风导流装置增加对应的空气入口处的空气压力。
所述环境风导流装置可包括导流板。
可选地，所述导流板为平板结构、曲面结构或翼型板结构。
可选地，所述导流板为孔板或实心平板。
可选地，所述导流板竖向布置或相对于竖向倾斜布置。进一步可选地，所述导流板的宽度大于对应的空气入口的宽度，且导流板沿其宽度方向上的两端分别延伸过对应的空气入口。
可选地，所述导流板的长度范围在0.5m-5m的范围内。进一步地，所述导流板的长度为1m。
在上述的环境风冷却系统中，可选地，所述多个空气入口沿所述安全壳屏蔽构筑物的周向间隔开布置；所述环境风导流装置包括多个导流板，每一个空气入口对应的设置有至少一个导流板。
可选地，所述多个导流板的径向延伸长度沿安全壳屏蔽构筑物的周向变化。
可选地，所述多个导流板沿所述安全壳屏蔽构筑物的周向根据风向采用局部加密布置。
可选地，所述多个导流板沿所述安全壳屏蔽构筑物的周向均匀间隔开布置。进一步地，32个导流板沿所述安全壳屏蔽构筑物的周向布置，相邻导流板的径向延伸方向之间的夹角为11.25°。进一步地，每一个导流板的径向延伸方向与安全壳屏蔽构筑物的表面的切平面的夹角在45°到135°的范围内。进一步地，每一个导流板的径向延伸方向与安全壳屏蔽构筑物的表面的切平面的夹角为90°。
可选地，所述环境风导流装置包括倾斜上板和倾斜下板，分别沿空气入口的上沿向上倾斜延伸和空气入口的下沿向下倾斜延伸，以在所述空气入口形成朝向空气入口渐缩的引导通道。
进一步可选地，所述环境风导流装置还包括多个挡板，竖向设置在倾斜上板和倾斜下板之间。
本发明还提供了一种非能动安全壳，包括：安全壳；以及上述的非能动安全壳的环境风冷却系统。
附图说明
图1是现有技术中的非能动安全壳的环境风冷却系统的局部结构示意图；
图2是根据本发明的一个示例性实施例的非能动安全壳的环境风冷却系统的局部结构示意图；
图3是采用根据本发明的一个示例性实施例的非能动安全壳的环境风冷却系统的安全壳的示意性俯视图；
图4为屏蔽构筑物上没有设置导流板、设置1米长导流板以及3米长导流板的空气入口压力系数分布比较图；
图5为屏蔽构筑物上沿周向均匀设置32块1米长导流板和沿周向均匀设置64块1米长导流板的空气入口压力系数分布比较图；
图6为根据本发明的又一个示例性实施例的非能动安全壳的环境风冷却系统的局部结构示意图；
图7为根据本发明的再一个示例性实施例的非能动安全壳的环境风冷却系统的局部结构示意图；
图8为根据本发明的一个示例性实施例的非能动安全壳的结构示意图，其中，该非能动安全壳的屏蔽构筑物沿周向设置有32块导流板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实例性的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中相同或相似的标号表示相同或相似的元件。下面参考附图描述的实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图2所示，一种非能动安全壳的环境风冷却系统，包括：围绕安全壳103布置的安全壳屏蔽构筑物102，安全壳屏蔽构筑物102与安全壳103之间形成空气流道105，所述安全壳屏蔽构筑物102的上部设置有多个空气入口106，进入空气入口106的环境空气沿所述空气流道105被引导流动后经由安全壳屏蔽构筑物顶部的空气出口107流出，其中：所述安全壳屏蔽构筑物102的所述多个空气入口106中的至少一部分空气入口106分别设置有环境风导流装置，所述环境风导流装置增加对应的空气入口处的空气压力。
图2中的箭头示出了空气的流动方向。
所述环境风导流装置可以包括导流板101。
导流板101可以为平板结构、曲面结构或翼型板结构。
导流板101可采用实心板，也可采用孔板，一般情况下，采用实心平板。
所述导流板101可竖向布置，如图3中所示；或相对于竖向倾斜布置，例如相对于竖向左向倾斜或相对于竖向右向倾斜。
如图2中所示，所述导流板101的宽度大于对应的空气入口106的宽度，换言之，导流板106沿其宽度方向(在图2中为上下方向)上的两端分别延伸过对应的空气入口106。
所述导流板的长度范围在0.5m-5m的范围内，优选地，综合考虑导流板的固定和安全性以及参照图5(屏蔽构筑物上沿周向均匀设置32块1米长导流板和沿周向均匀设置64块1米长导流板的空气入口压力系数分布比较图)，其长度可为1m。
所述多个空气入口106沿所述安全壳屏蔽构筑物的周向间隔开布置，且如图3所示，所述环境风导流装置包括多个导流板101，每一个空气入口对应的设置有至少一个导流板。
所述多个导流板的径向延伸长度可沿安全壳屏蔽构筑物的周向变化。
所述多个导流板沿所述安全壳屏蔽构筑物的周向可根据风向采用局部加密布置。
如图3中所示，所述多个导流板沿所述安全壳屏蔽构筑物的周向均匀间隔开布置。更具体地，32个导流板沿所述安全壳屏蔽构筑物的周向布置，相邻导流板的径向延伸方向之间的夹角为11.25°。
每一个导流板的径向延伸方向与安全壳屏蔽构筑物的表面的切平面的夹角206可根据风力大小和方向选择在45°到135°的范围内，可选地，为90°。
如果安全壳所处地点的环境风无特定风向的话，应保证导流板之间的间距相同，即周向上均匀布置。
参见图3，当核电厂处于环境风条件下时，风向如205所示。屏蔽构筑物上的空气入口随着周向上位置不同，压力也不同。设定迎风处位置为0°(201)，90°位置(202)和180°位置(203)也确定。需要注意的是，图3中仅仅示出了图3中的上部的导流板，而没有示出图3中的下部的导流板。根据数值模拟试验的结果，在环境风速为10米/秒的情况下，加装导流装置和无导流装置的空气入口处相对压力系数分布如图4所示。图4中可以明显看出，环境风导流装置增大了空气入口处的压力，从而增加空气自然对流的驱动力，增强了非能动安全壳冷却系统的安全性能。
环境风导流装置也可以为其他形式，只要其可以改变安全壳屏蔽构筑物空气入口周围的流场从而提高空气入口处的压力即可。例如，如图6所示，环境风导流装置包括倾斜上板108和倾斜下板109，分别沿空气入口106的上沿向上倾斜延伸和空气入口106的下沿向下倾斜延伸，以在所述空气入口106形成朝向空气入口渐缩的引导通道。进一步可选地，如图7中所示，所述环境风导流装置还包括多个挡板110，竖向设置在倾斜上板108和倾斜下板109之间。该挡板110具有上述的导流板101类似的功能。利用上述的倾斜下板和倾斜上板，明显地可以增加进入空气入口的空气流量。
如图8所示，本发明还提供了本发明还提供了一种非能动安全壳，包括：安全壳；以及上述的非能动安全壳的环境风冷却系统。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化。本发明的适用范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (18)

1.一种非能动安全壳的环境风冷却系统，包括：
围绕安全壳布置的安全壳屏蔽构筑物，安全壳屏蔽构筑物与安全壳之间形成空气流道，所述安全壳屏蔽构筑物的上部设置有沿所述安全壳屏蔽构筑物的周向间隔开布置的多个空气入口，进入空气入口的环境空气沿所述空气流道被引导流动后经由安全壳屏蔽构筑物顶部的空气出口流出，
其中：
所述安全壳屏蔽构筑物的所述多个空气入口分别设置有环境风导流装置，所述环境风导流装置增加对应的空气入口处的空气压力以增强在所述空气入口和所述空气出口之间的空气自然对流的驱动力。
2.根据权利要求1所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
所述环境风导流装置包括导流板。
3.根据权利要求2所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
所述导流板为平板结构、曲面结构或翼型板结构。
4.根据权利要求2所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
所述导流板为孔板或实心平板。
5.根据权利要求2所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
所述导流板竖向布置或相对于竖向倾斜布置。
6.根据权利要求5所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
所述导流板的宽度大于对应的空气入口的宽度，且导流板沿其宽度方向上的两端分别延伸过对应的空气入口。
7.根据权利要求2所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
所述导流板的长度范围在0.5m-5m的范围内。
8.根据权利要求7所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
所述导流板的长度为1m。
9.根据权利要求2-8中任一项所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
每一个空气入口对应的设置有至少一个导流板。
10.根据权利要求9所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
所述导流板的径向延伸长度沿安全壳屏蔽构筑物的周向变化。
11.根据权利要求9所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
所述导流板沿所述安全壳屏蔽构筑物的周向根据风向采用局部加密布置。
12.根据权利要求9所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
所述导流板沿所述安全壳屏蔽构筑物的周向均匀间隔开布置。
13.根据权利要求12所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
32个导流板沿所述安全壳屏蔽构筑物的周向布置，相邻导流板的径向延伸方向之间的夹角为11.25°。
14.根据权利要求12所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
每一个导流板的径向延伸方向与安全壳屏蔽构筑物的表面的切平面的夹角在45°到135°的范围内。
15.根据权利要求14所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
每一个导流板的径向延伸方向与安全壳屏蔽构筑物的表面的切平面的夹角为90°。
16.根据权利要求1所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
所述环境风导流装置包括倾斜上板和倾斜下板，分别沿空气入口的上沿向上倾斜延伸和空气入口的下沿向下倾斜延伸，以在所述空气入口形成朝向空气入口渐缩的引导通道。
17.根据权利要求16所述的非能动安全壳的环境风冷却系统，其中：
所述环境风导流装置还包括多个挡板，竖向设置在倾斜上板和倾斜下板之间。
18.一种非能动安全壳，包括：
安全壳；以及
根据权利要求1-17中任一项所述的非能动安全壳的环境风冷却系统。
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