CN103721460A - 一种高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统,其特征在于,包括至少一个滤网模块,所述的滤网模块包括滤网支架以及设于滤网支架上的折叠式滤网单元,所述的折叠式滤网单元包括内滤网和外滤网,内滤网设于外滤网内,外滤网的前端构成滤网入口,外滤网的末端与内滤网的末端固定在一起。本发明采用了折叠式结构,使得过滤系统在增大过滤面积的同时减小过滤模块的厚度,从而在降低过滤系统的体积的同时提升过滤效率,而且提高过滤系统本身的抗震能力。从而确保三代核电站安注系统和冷却系统的正常运行,保证核电站的安全运行。

Description

一种高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统
技术领域
本发明涉及一种可用于三代核电站的安全系统,尤其是涉及一种高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统。本发明的过滤系统由一种“折叠”式的折叠式滤网单元组成的滤网模块形成,“折叠”式的折叠式滤网单元在显著增加有效过滤面积的同时也减小了滤网系统的体积,能提高过滤系统抗震性能,提升过滤效率和流量。
背景技术
核电站的核岛事故通常需要用堆芯紧急冷却系统,该紧急冷却系统在事故发生时使得大量的冷却剂循环到关键的反应堆区域。在核电站发生基准事故如冷却剂丧失事故(即LOCA)或主蒸汽管道破裂事故(即MSLB)后,冷却剂通过破口进入安全壳地坑,这些冷却剂将通过安全壳地坑过滤器过滤,过滤后的冷却剂依靠重力或泵阀进入安全注入系统用于反应堆冷却,以避免堆芯严重损伤和安全壳超压。因此,安全壳地坑过滤器是三代核电站安全系统的重要设备之一,再循环工况下它的工作状况直接影响到核电站的安全运行。在事故后进入安全壳地坑的冷却剂中夹杂着大量的保温材料和其它材料的碎片等杂质,必须通过地坑过滤器将这些碎片杂质过滤到合适的程度,以确保进入安注系统和喷淋系统执行相关的安全功能。
由于认识到在紧急冷却系统的冷却剂中夹带有固体碎屑或纤维而引起可能的潜在问题,在现有技术中通常将滤网浸没在冷却剂储存器中进行布置。关键是这些滤网能够去除不可接受的较大固体颗粒和纤维,而不会过度延迟冷却剂的流动。由于三代核电站采用安注系统依靠重力使冷却剂流动,这样,通过滤网的冷却剂压力(压头)损失必须保持最小。现有的滤网通常包括一系列带孔的平板或滤网来防止大于给定尺寸的碎屑通过滤网而进入相关设备。
在反应堆意外事件中,大量的纤维材料能够进入循环的冷却剂中。通常来源于反应器管件或部件的绝缘材料(该绝缘部分在上述冷却剂损失意外事件中受损和进入紧急堆芯冷却系统的冷却剂中)的该纤维材料通常都积聚在滤网表面,并捕获流体中的细颗粒物质。在滤网表面上形成的纤维碎屑床能够快速阻塞流体的通过,即使捕获的颗粒可能小到足以通过滤网孔。这样,随着时间的流逝,碎屑足以完全覆盖滤网,一旦这样,滤网就完全失去了它的过滤功能。
现有技术试图通过把滤网做得更大来解决上述滤网堵塞对冷却剂流动的影响,目的是将捕获的碎屑分布到更大区域上,从而降低流体通过滤网引起的压头损失。而在实际应用中,由于反应堆场地的限制,较大的滤网也难以安装,且制造和安装成本也更昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种三代核电站安全壳地坑过滤系统,采用折叠式结构,具有较高的过滤效率且能够降低流体通过滤网引起的压头损失,特别适合在化学沉淀物形成后在流体中混合有固体颗粒和纤维材料的情况下使用,由于折叠结构,在流体过滤的内外滤网间隙,利用流体的紊流作用,可对杂质堵塞起到一定的反冲缓解作用。
为了达到上述目的,本发明提供了一种高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统,其特征在于,包括至少一个滤网模块,所述的滤网模块包括滤网支架以及设于滤网支架上的折叠式滤网单元,所述的折叠式滤网单元包括内滤网和外滤网,内滤网设于外滤网内,外滤网的前端构成滤网入口,外滤网的末端与内滤网的末端固定在一起。
进一步地,在从滤网入口到滤网末端的方向上,内滤网的截面逐渐由小变大,外滤网的截面逐渐由大变小。截面的设计可以确保总的过滤面积最大化。
进一步地,所述的内滤网和外滤网由耐腐蚀材料制造。所述的耐腐蚀材料可为金属或非金属,非金属材料可通过模压、注塑或金属骨架喷涂等方法生产。
进一步地,所述的内滤网和外滤网的表面形成有孔洞。
进一步地,所述的滤网模块包括多个折叠式滤网单元,所述的折叠式滤网单元排列成两列,每一列包含以堆叠方式布置的至少四个折叠式滤网单元。这样形成一个完整坚固的滤网模块,折叠式滤网单元的流体出口可以相互连通。
更进一步地,所述的滤网模块共有至少两个,所述的至少两个滤网模块并排布置,滤网模块的流体出口端设有汇流槽。流体从滤网模块的入口进入,被过滤后的流体汇集到流体槽内依靠重力流向他处或被泵走。
更进一步地,所述的滤网模块共有两组,每组包含至少两个并排布置的滤网模块,两组滤网模块背靠背设置,流体出口端位于两组滤网模块的中间,滤网模块的流体出口端设有汇流槽。流体从滤网模块的入口进入,被过滤后的流体汇集到流体槽内依靠重力流向他处或被泵走。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明采用了折叠式结构,使得过滤系统在增大过滤面积的同时减小过滤模块的厚度,从而在降低过滤系统的体积的同时提升过滤效率,而且提高过滤系统本身的抗震能力。从而确保三代核电站安注系统和冷却系统的正常运行,保证核电站的安全运行。
附图说明
图1是折叠式滤网单元正面视图;
图2是折叠式滤网单元俯视剖面图;
图3是滤网模块正面视图;
图4是第一种高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统视图;
图5是第二种高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统视图;
图6是与图4相对应的一种变形了的高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来具体说明本发明。
实施例1
如图4所示,为第一种高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统视图,所述的高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统,包括两个滤网模块,所述的滤网模块共有两个,并排布置,滤网模块的流体出口端设有汇流槽30。在该滤网系统中,位于滤网凹部15的流体压力大于滤网模块后端13的压力,所以流体从滤网凹部15源源不断的被过滤后流到滤网模块后端13处,再从滤网模块后端13处流到汇流槽30,汇流槽30内的流体再通过管道流向安注系统或被抽走。
如图3所示,为滤网模块正面视图,所述的滤网模块由8个折叠式滤网单元25组成。所述的滤网模块包括滤网支架21以及设于滤网支架21上的折叠式滤网单元25。滤网支架21包括2个侧板22、顶板23和底板24,具有8个格子,由耐腐蚀材料金属制造。与折叠式滤网单元类似,侧板22、顶板23和底板24的金属材料表面密布规定大小的孔,其相邻2个孔之间的距离相同。每个格子正好可以放入一个折叠式滤网单元25,折叠式滤网单元25通过机械方式牢牢固定在滤网支架21上,8个折叠式滤网单元25排列成两列,每一列包含以堆叠方式布置的四个折叠式滤网单元25。当进行装配时,这些折叠式滤网单元25被布置成使得由各滤网凹部15限定的流体入口正好朝向一个共同的方向。当滤网模块集成在滤网系统中时,由于在滤网凹部15的液体压力大于滤网模块后端13,流体于是通过滤网过滤,被过滤后的流体汇集于滤网模块后端13,再从滤网模块后端13流入汇流槽30。汇流槽30内的流体再通过管道流向安注系统或被抽走。这种滤网模块可以根据需要,设计成不同形状,以便于装配和更换维护。
如图1所示,为折叠式滤网单元正面视图,所述的折叠式滤网单元包括内滤网12和外滤网11,内滤网12设于外滤网11内,外滤网11的前端构成滤网入口10,外滤网11的末端与内滤网12的末端固定在一起,滤网入口10,外滤网11和内滤网12一起共同构成了滤网凹部15。如图2所示,为折叠式滤网单元俯视剖面图,外滤网11和内滤网12由同一种耐腐蚀金属制造,呈锥台形状,在从滤网入口10到滤网末端的方向上,内滤网12的截面逐渐由小变大,外滤网11的截面逐渐由大变小。外滤网11和内滤网12金属材料表面密布规定大小的孔洞,其相邻2个孔洞之间的距离也是相同的。外滤网11和内滤网12通过焊接方式固定在一起,形成了有很大过滤面积的滤网,可以使冷却剂加速通过。在实际使用中,冷却剂沿箭头方向流入折叠式滤网单元,分别流过外滤网11和内滤网12的各4个过滤表面,冷却剂中混有的颗粒物和纤维物被留在滤网凹部15的外滤网11和内滤网的表面,过滤后的干净冷却剂汇集到折叠式滤网单元后端,大大提高滤网过滤效率。从图2还可以看出,由于外滤网11和内滤网12以“折叠”的型式装配在一起,从而使得由滤网入口10到折叠式滤网单元后端的尺寸大大减小,这样可以增加折叠式滤网单元结构的稳定性和抗震性能。
实施例2
如图5所示,为第二种高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统视图,所述的高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统,包括两组滤网模块,每组包含两个并排布置的与实施例1相同的滤网模块,两组滤网模块背靠背设置,流体出口端位于两组滤网模块的中间,滤网模块的流体出口端设有汇流槽。流体从滤网模块的入口进入,被过滤后的流体汇集到流体槽内依靠重力流向他处或被泵走。在该滤网系统中,4个滤网模块配对使用,其中各2个滤网模块分别并排布置,2组滤网模块被定向成彼此间以汇流槽30隔开和背靠背的关系。位于滤网凹部15的流体压力大于滤网模块后端13的压力,所以流体从滤网系统的相对面的滤网凹部15源源不断的被过滤后流到滤网模块后端13处,再从滤网模块后端13处流到汇流槽30,汇流槽30内的流体再通过管道流向安注系统或被抽走。
对于上述图1与图2所示的折叠式滤网单元的多种可能变化都认为在本发明的精神和范围内。例如,任意一个折叠式滤网单元,其滤网入口10可以不仅仅是做成矩形的四边形结构的,还可以根据工程实际要求做成三角形、五边形、六边形等多边形以及圆形和椭圆形等各种结构。同样的,对于上述图1与图2所示的折叠式滤网单元,其内部滤网也可以不仅仅是由外滤网11和内滤网12组成,也可以包含相互“折叠”的三层及三层以上滤网的结构,这样可以使折叠式滤网单元具有更大的过滤面积,具有更高的过滤效率。外滤网11和内滤网12的一端也可采用机械方式固定在一起。
对于上述图3所示的滤网模块的多种可能变化也都认为在本发明的精神和范围内。例如,任意一个滤网模块,其折叠式滤网单元数量不仅仅限制在2排8个,任意数量的折叠式滤网单元都可以组合成一个滤网模块。滤网模块可以是单排折叠式滤网单元堆叠起来的,其中这单排滤网可以包含不同数量的折叠式滤网单元;进一步的,滤网模块也不仅仅由2排折叠式滤网单元并列布置,也可以是2排和2排以上的折叠式滤网单元并排布置,每一排也可以由多个折叠式滤网单元堆叠起来。更进一步地,对于图3所示的滤网模块,其滤网模块也可以按不规则的几何形状以平行四边形、五边形、六边形等形状布置,以适应不同的场合需求。再进一步的,相互并排布置的折叠式滤网单元,也可能布置成折叠式滤网单元入口不是朝向同一个方向的。
对于上述图4所示的滤网系统的多种可能变化也都认为在本发明的精神和范围内。例如,滤网系统可以不仅仅由2组滤网模块组成,滤网系统可以由2组及2组以上的滤网模块并排布置与汇流槽30组合构成。进一步的,如2组及2组以上的滤网模块,也可以不是并排布置,而是如图6所示,二者分别布置在汇流槽的相邻两个面上,汇流槽可以做成三角形、多边形以及圆形和椭圆形等形状,滤网模块沿汇流槽30周围布置,各滤网模块入口朝向以适当的角度排列。
对于上述图5所示的滤网系统的多种可能变化也都认为在本发明的精神和范围内。例如,滤网系统可以不仅仅由2组共4个滤网模块组成,滤网系统可以由2组及2组以上的滤网模块构成。其中每组由1个及1个以上滤网模块并排布置,2组滤网模块被定向成彼此间以汇流槽30隔开和背靠背的关系。进一步的,2组及2组以上的滤网模块,也可以不是并排布置,汇流槽30可以做成各种形状如三角形、多边形以及圆形和椭圆形等形状,而滤网模块可以沿汇流槽30周边布置,各滤网模块入口朝向以适当的角度排列。
本说明书提供了本发明的示范实例,但本发明的范围并不受这些示范实例限制。本领域的技术人员根据本说明书可以进行多种变化,无论是由本说明书明确提出还是由说明书暗示,例如结构、尺寸、材料类型和制造方法的变化。因此,依本发明专利要求所作的变化,应该视为本发明专利所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统,其特征在于,包括至少一个滤网模块,所述的滤网模块包括滤网支架(21)以及设于滤网支架(21)上的折叠式滤网单元,所述的折叠式滤网单元包括内滤网(12)和外滤网(11),内滤网(12)设于外滤网(11)内,外滤网(11)的前端构成滤网入口(10),外滤网(11)的末端与内滤网(12)的末端固定在一起。
2.如权利要求1所述的高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统,其特征在于,在从滤网入口(10)到滤网末端的方向上,内滤网(12)的截面逐渐由小变大,外滤网(11)的截面逐渐由大变小。
3.如权利要求1所述的高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统,其特征在于,所述的内滤网(12)和外滤网(11)由耐腐蚀材料制造。
4.如权利要求1所述的高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统,其特征在于,所述的内滤网(12)和外滤网(11)的表面形成有孔洞。
5.如权利要求1所述的高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统,其特征在于,所述的滤网模块包括多个折叠式滤网单元,所述的折叠式滤网单元排列成两列,每一列包含以堆叠方式布置的至少四个折叠式滤网单元。
6.如权利要求5所述的高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统,其特征在于,所述的滤网模块共有至少两个,所述的至少两个滤网模块并排布置,滤网模块的流体出口端设有汇流槽。
7.如权利要求5所述的高效率的三代核电站安全壳地坑过滤系统,其特征在于,所述的滤网模块共有两组,每组包含至少两个并排布置的滤网模块,两组滤网模块背靠背设置,流体出口端位于两组滤网模块的中间,滤网模块的流体出口端设有汇流槽。
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