CN103971762A - 一种核电厂安全壳 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种核电厂安全壳，所述核电厂安全壳包括防爆隔间，所述防爆隔间的顶部设置有用于均匀喷淋冷却剂的冷却剂喷淋设备，所述防爆隔间的墙壁上开设有使隔间内和隔间外空气相流通的孔洞，所述防爆隔间的底部设置有与所述安全壳的通风系统相连接的通风管道。实施本发明的核电厂安全壳，一方面通过增强空气流通来稀释氢气浓度，另一方面喷淋冷却剂，防止氢气爆燃、爆炸发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种核电技术领域，更具体的说，涉及一种核电厂安全壳。
背景技术
核电技术领域中的安全壳即核反应堆安全壳，或称反应堆安全壳、安全壳，是构成压水反应堆最外围的建筑，内部包括有反应堆压力容器、蒸汽发生器、主冷却剂泵、稳压器和稳压器泄压箱等。安全壳外部墙体结构材料有钢结构、钢筋混凝土或预应力混凝土结构，用来控制和限制放射性物质从反应堆扩散出去，以保护公众免遭放射性物质的伤害，万一发生罕见的事故工况，安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。
上述蒸汽发生器、主冷却剂泵、稳压器和稳压器泄压箱容纳在有上述墙体结构构成的蒸汽发生器隔间、主冷却剂泵隔间、稳压器隔间和稳压器泄压箱隔间中，当发生失水事故或其它事故工况时，由于蒸汽发生器、主冷却剂泵、稳压器和稳压器泄压箱占用了这些隔间的大部分容积，从蒸汽发生器、主冷却剂泵、稳压器和稳压器泄压箱底部到顶部的流体流动面积小，氢气很容易在这些隔间内累积，当氢气浓度超过10％就会发生爆燃而威胁安全壳的完整性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：防止氢气在蒸汽发生器隔间、主冷却剂泵隔间、稳压器隔间和稳压器泄压箱隔间内累积，氢气浓度过高引起爆燃、爆炸而威胁安全壳的安全。
本发明解决上述问题的技术方案为：提供一种核电厂安全壳，所述核电厂安全壳包括防爆隔间，所述防爆隔间的顶部设置有用于均匀喷淋冷却剂的冷却剂喷淋设备，所述防爆隔间的墙壁上开设有使隔间内和隔间外空气相流通的孔洞，所述防爆隔间的底部设置有与所述安全壳的通风系统相连接的通风管道。
在本发明的核电厂安全壳中，所述防爆隔间的顶部设置有用于监测所述防爆隔间内氢气浓度的氢气浓度监测仪，所述氢气浓度监测仪与中央控制器相连。
在本发明的核电厂安全壳中，所述中央控制器与所述冷却剂喷淋设备相连，控制所述冷却剂喷淋设备的开、关以及冷却剂的流速。
在本发明的核电厂安全壳中，所述冷却剂为水或空气。
在本发明的核电厂安全壳中，所述中央控制器与所述通风管道相连，控制所述通风管道的开、关以及空气的流速。
在本发明的核电厂安全壳中，所述防爆隔间包括蒸汽发生器隔间、主冷却剂泵隔间、稳压器隔间和稳压器泄压箱隔间中的任意一项或几项。
实施本发明的核电厂安全壳，具有以下有益效果：一方面通过增强空气流通来稀释氢气浓度，另一方面喷淋冷却剂，防止氢气爆燃、爆炸发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为防爆隔间的结构示意图；
图2为中央控制器控制冷却剂喷淋设备的流程图；
图3为中央控制器控制通风管道的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决现有技术中氢气容易在蒸汽发生器隔间、主冷却剂泵隔间、稳压器隔间和稳压器泄压箱隔间内累积，引起爆燃、爆炸，进而威胁整个安全壳的安全的缺陷，本发明的主要创新点在于：提供一种核电厂安全壳，在蒸汽发生器隔间、主冷却剂泵隔间、稳压器隔间和稳压器泄压箱隔间的隔间上方设置冷却剂喷淋设备、在隔间的墙壁上开设孔洞、在隔间底部增设通风管道，稀释隔间内氢气浓度、加快空气流动速度，防止发生氢气爆燃、爆炸。
图1示出了防爆隔间的结构，如图1所示，本发明的核电厂安全壳包括防爆隔间10，该防爆隔间10包括设置于防爆隔间10的顶部的的冷却剂喷淋设备11、设置在墙壁上的孔洞12、设置在底部的通风管道13，防爆隔间10内放置有工作设备20，蒸汽发生器隔间为本发明防爆隔间的一种，例如图中20为蒸汽发生器，现以蒸汽发生器隔间为例解释本发明。该冷却剂喷淋设备11向防爆隔间内部均匀喷淋冷却剂，在氢气达到爆燃、爆炸临界浓度时，通过降低环境温度使其低于燃点；该孔洞12用于连通隔间内和隔间外，使空气能够自由流通，防止氢气在单位区域内部的积累而出现局部氢气浓度过高的情况；该通风管道13与安全壳通风系统相连接，通过通风管道13抽气或者输气作用加快隔间内的气体流动速度并降低隔间内的氢气浓度，与上述孔洞12配套作用，加快防爆隔间内部的空气流动，达到防止氢气在单位区域内部的积累而出现局部氢气浓度过高的目的。因此，本发明的防爆隔间一方面通过增强空气流通来稀释氢气浓度，另一方面喷淋冷却剂防止氢气爆燃、爆炸发生。类似的，主冷却剂泵隔间也可以采用同样的设置。
优选的，本发明的防爆隔间顶部设置有用于检测防爆隔间内氢气浓度e的氢气浓度监测仪(图中未示出)，该氢气浓度监测仪与中央控制器(图中未示出)相连。该中央控制器可以为单独用于控制防爆隔间氢气浓度的一个单独处理器，也可以为安全壳总控制器的一个处理单元。无论是单独处理器还是总控制器的一个处理单元，该中央控制器的作用相同，即，通过收集氢气浓度监测仪的检测数据，控制冷却剂喷淋设备11和通风管道13，达到维持防爆隔间内部氢气浓度，防止氢气爆燃、爆炸发生的目的。
图2示出了中央控制器控制冷却剂喷淋设备的流程图，优选的，如图2所示，上述中央控制器与冷却剂喷淋设备相连，控制所述冷却剂喷淋设备的开、关以及冷却剂的流速。中央控制器对于冷却剂喷淋设备的控制可以根据实际工况进行微调，例如，通过中央控制器可以预先设置第一阈值E1、第二阈值E2、第三阈值E3，并且E1＜E2＜E3，当氢气浓度e＜E1时，冷却剂喷淋设备关闭；当E1≤e＜E2时，冷却剂喷淋设备打开，并以较慢速度喷淋冷却剂；当E2≤e＜E3时，冷却剂喷淋设备以较快速度喷淋冷却剂；当e≥E3时，以最快速度喷淋冷却剂。类似的，可以设置更多的阈值，使喷淋冷却剂的速度呈阶梯式上升，即，氢气浓度越高，喷淋冷却剂的速度越快。当然，也可以只设置两个阈值，当e＜E1时，冷却剂喷淋设备关闭；当E1≤e＜E2时，喷淋冷却剂的速度与氢气浓度之间呈线性关系，已实现氢气浓度越高，喷淋冷却剂的速度越快。
考虑到冷却剂喷淋设备通常只有在紧急工况下才需要启动，在正常工况下总是关闭状态，因此，可以设置E1＝8％、E2＝10％、E3＝12％，即，E1为防爆隔间内氢气浓度为8％，氢气浓度低于8％时冷却剂喷淋设备关闭，氢气浓度高于8％低于10％时冷却剂喷淋设备开启但喷淋速度较慢，氢气浓度高于10％低于12％时冷却剂喷淋设备开启但喷淋速度较快。
在特殊情况下，例如处于台风、暴雨、泥石流、地震等恶劣工况状态下，安全壳需要随时维持在较高预警状态下，可以进一步调低E1，使得氢气浓度还处于较低值，例如2％，即可启动冷却剂喷淋设备。
优选的，冷却剂喷淋设备喷洒出的冷却剂可以为水或者空气，也可以为其它用来冷却防爆隔间并将防爆隔间内的热量带出的物质。
图3示出了中央控制器控制通风管道的流程图，优选的，如图3所示，上述中央控制器与通风管道相连，控制所述通风管道的开、关以及空气的流速。与上述冷却剂喷淋设备类似，中央控制器对于通风管道的控制可以根据实际工况进行微调，例如，通过中央控制器可以预先设置第四阈值E4、第五阈值E5、第六阈值E6，并且E4＜E5＜E6，当e＜E4时，通风管道关闭；当E4≤e＜E5时，通风管道打开，并以较慢速度通空气；当E5≤e＜E6时，通风管道以较快速度通空气；当e≥E6时，通空气的速度最快。类似的，可以设置更多的阈值，使空气的速度呈阶梯式上升，即，氢气浓度越高，空气的速度越快。当然，也可以只设置两个阈值，当e＜E4时，通风管道关闭；当E4≤e＜E5时，空气的速度与氢气浓度之间呈线性关系，已实现氢气浓度越高，空气的速度越快。
考虑到通风管道通常只有在紧急工况下才需要启动，在正常工况下总是关闭状态，因此，可以设置E4＝8％、E5＝10％、E6＝12％，即，E4为防爆隔间内氢气浓度为8％，氢气浓度低于8％时通风管道关闭，氢气浓度高于8％低于10％时通风管道开启但喷淋速度较慢，氢气浓度高于10％低于12％时通风管道开启但喷淋速度较快。
在特殊情况下，例如处于台风、暴雨、泥石流、地震等恶劣工况状态下，安全壳需要随时维持在较高预警状态下，可以进一步调低E4，使得氢气浓度还处于较低值，例如2％，即可开启通风管道。
优选的，本发明的防爆隔间包括蒸汽发生器隔间、主冷却剂泵隔间、稳压器隔间和稳压器泄压箱隔间中的任意一项或几项。一般的安全壳，反应堆位于安全壳的最中央，蒸汽发生器隔间、主冷却剂泵隔间、稳压器隔间和稳压器泄压箱隔间环绕在反应堆四周，一般的蒸汽发生器隔间、主冷却剂泵隔间、稳压器泄压箱隔间由六面墙体包围，稳压器隔间由五面墙体包围，无论这些隔间由六面墙体包围还是五面墙体包围，基本上每个隔间都是由坚硬结构的安全壳墙体隔开，形成一个独立的空间，很容易在一个局部的空间内部形成氢气浓度超标，因此如上所述，在这些隔间的上方设置冷却剂喷淋设备、在隔间的墙壁上开设空洞、在隔间底部增设通风管道，稀释隔间内氢气浓度、加快空气流动速度，防止发生氢气爆燃、爆炸。
Claims (6)
1.一种核电厂安全壳，其特征在于，所述核电厂安全壳包括防爆隔间，所述防爆隔间的顶部设置有用于均匀喷淋冷却剂的冷却剂喷淋设备，所述防爆隔间的墙壁上开设有使隔间内和隔间外空气相流通的孔洞，所述防爆隔间的底部设置有与所述安全壳的通风系统相连接的通风管道。
2.根据权利要求1所述的安全壳，其特征在于，所述防爆隔间的顶部设置有用于监测所述防爆隔间内氢气浓度的氢气浓度监测仪，所述氢气浓度监测仪与中央控制器相连。
3.根据权利要求2所述的安全壳，其特征在于，所述中央控制器与所述冷却剂喷淋设备相连，控制所述冷却剂喷淋设备的开、关以及冷却剂的流速。
4.根据权利要求3所述的安全壳，其特征在于，所述冷却剂为水或空气。
5.根据权利要求2所述的安全壳，其特征在于，所述中央控制器与所述通风管道相连，控制所述通风管道的开、关以及空气的流速。
6.根据权利要求2所述的安全壳，其特征在于，所述防爆隔间包括蒸汽发生器隔间、主冷却剂泵隔间、稳压器隔间和稳压器泄压箱隔间中的任意一项或几项。
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