CN105355239B - 非能动安全壳冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非能动安全壳冷却系统，包括设置在安全壳外的置顶水箱(5)以及设置在安全壳内的螺旋盘管水冷壁(1)，所述螺旋盘管水冷壁(1)的一端通过自然循环入口管线(3)与所述置顶水箱(5)连接，所述螺旋盘管水冷壁(1)的另一端通过自然循环出口管线(2)与所述置顶水箱(5)连接，螺旋盘管水冷壁(1)设置在安全壳穹顶(4)区域，其包括一根螺旋盘管或多根螺旋盘管。本发明的安全壳冷却系统，安全壳贯穿件少、换热面积大、换热效率高以及抗震性能好；结构简单，为核反应堆安全壳提供了更高的固有安全性。

Description

非能动安全壳冷却系统
技术领域
本发明属于核电站安全壳冷却系统，具体涉及一种非能动安全壳冷却系统。
背景技术
第三代核电系统多具有非能动安全壳热量导出系统(PCCS),如：AP600&1000-PCS、ABWRII-PCCS、AHWR-PCCS、ESBWR-PCCS、SWR1000-PCCS、WWER640-PCCS及WWER1000-PCCS等。这些系统中一部分因为依托于固有结构的换热面，容量有限，如AP600&1000-PCS；一部分则因为结构复杂，贯穿件较多，在抗震及抗热应力冲击方面存在一定隐患。本发明技术方案采用了螺旋盘管水冷壁自然循环方式实现安全壳热量导出功能，这在同类系统设计中尚无先例。上述各非能动安全壳热量导出系统所涉及的专利包括：1991年美国西屋公司申请的PASSIVE CONTAINMENT COOLING SYSTEM(US5049353)；1962年题为SAFETY EQUIPMENT FORNUCLEAR POWER-REACTOR PLANTS(US31684454)的美国专利；1994年GE公司申请的PASSIVECONTAINMENT COOLING SYSTEM(US5282230)；1994年GE公司申请的PRESSURE SUPPRESSIONCONTAINMENT SYSTEM(US5295168)；1996年GE公司申请的WATER INVENTORY MANAGEMENT INCONDENSER POOL OF BOLING WATER REACTOR(US5499278)；2000年GE公司申请的MODIFIEDPASSIVE CONTAINMENT COOLING SYSTEM FOR NUCLEAR REACTOR(US6069930)。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种非能动安全壳冷却系统，安全壳贯穿件少、换热面积大、换热效率高及抗震性能好；结构简单。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种非能动安全壳冷却系统，包括设置在安全壳外的置顶水箱以及设置在安全壳内的螺旋盘管水冷壁，所述螺旋盘管水冷壁的两端分别通过自然循环入口管线和自然循环出口管线与所述置顶水箱连接。
进一步，所述螺旋盘管水冷壁设置在安全壳穹顶区域，该螺旋盘管水冷壁分别通过纵向刚性固定件和横向弹性固定件与所述安全壳穹顶连接。
进一步，螺旋盘管水冷壁包括一条螺旋盘管或多条螺旋盘管，螺旋盘管水冷壁的轮廓面贴合安全壳穹顶。
进一步，多条所述螺旋盘管间，或一条所述螺旋盘管不同层次管段间设有多个阻尼器。
进一步，多条所述螺旋盘管间，或一条所述螺旋盘管不同层次管段间设有自主振动发生器。
进一步，所述自然循环入口管线贯穿在安全壳穹顶下部，自然循环出口管线贯穿在安全壳穹顶上部。
本发明的有益技术效果在于：
(1)本发明的冷却系统，通过采用螺旋盘管水冷壁，所以具有较大的换热面积，总面积可达穹顶表面积的3-6倍；
(2)螺旋盘管水冷壁中的水装量较大，所以使安全壳总热容量增加；
(3)螺旋盘管水冷壁为螺旋结构，使其具有更好的抗震性能和抗热应力冲击性能；
(4)螺旋盘管间设有自主振动发生器，将在事故后使螺旋盘管水冷壁产生振动，促进系统自然循环能力和热导出性能；
(5)安全壳贯穿件少，结构简单。
附图说明
图1是非能动安全壳冷却系统的主剖视图；
图2是非能动安全壳冷却系统安全壳外部的主视图；
图3是非能动安全壳冷却系统安全壳外部的俯视图；
图4是非能动安全壳冷却系统安全壳内部的仰视图；
图5a-5d是具有不同螺旋盘管条数的螺旋盘管水冷壁的结构示意图。
图中，1.螺旋盘管水冷壁，2.自然循环出口管线，3.自然循环入口管线，4.安全壳穹顶，5.置顶水箱，6.纵向刚性固定件，7.横向弹性固定件，8.冷却水体，9.阻尼器，10.自主振动发生器。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示，是本发明提供的非能动安全壳冷却系统，该系统包括固定在安全壳外的置顶水箱5以及设置在安全壳内的螺旋盘管水冷壁1，螺旋盘管水冷壁1的一端通过自然循环入口管线3与置顶水箱5连接，螺旋盘管水冷壁的另一端通过自然循环出口管线2与置顶水箱5连接。
螺旋盘管水冷壁1设置在安全壳穹顶4区域，其外部轮廓面贴合安全壳穹顶4，且分别通过纵向刚性固定件6和横向弹性固定件7与安全壳穹顶4连接。
螺旋盘管水冷壁1包括一条螺旋盘管或多条螺旋盘管，采用刚性材料或柔性材料。
如图5a-5d所示，本发明可采用三条螺旋盘管、四条螺旋盘管、五条螺旋盘管或六条螺旋盘管。这里需要说明的是，螺旋盘管的条数不限于上述具体限定的条数，本发明可根据具体情况确定。
如图1所示，自然循环入口管线贯穿在安全壳穹顶下部，自然循环出口管线贯穿在安全壳穹顶上部。每条螺旋盘管两端分别与贯穿安全壳标高较高的自然循环出口管线2和标高较低的自然循环入口管线3连接，通过自然循环出口管线2和自然循环入口管线3与安全壳外置顶水箱5内的冷却水体8连通，从而构成多条自然循环回路。如图2、3所示，是本发明两条自然循环入口管线3和两条自然循环出口管线2的结构图。
如图1、4所示，在多根螺旋盘管间，或同一螺旋盘管不同层次管段间设有多个阻尼器9，用于减缓螺旋盘管间的机械振动。
如图1、4所示，在不同螺旋盘管间，或同一螺旋盘管不同层次管段间设有一个或多个自主振动发生器10，可在事故后使螺旋盘管水冷壁产生振动，促进系统自然循环能力和热导出性能。
综上所述，本发明的冷却系统，具有较大的换热面积，总面积可达穹顶表面积的3-6倍；螺旋盘管水冷壁中的水装量较大，所以使安全壳总热容量增加；螺旋盘管水冷壁为螺旋结构，使其具有更好的抗震性能和抗热应力冲击性能；螺旋盘管间设有自主振动发生器，将在事故后使螺旋盘管水冷壁产生振动，促进系统自然循环能力和热导出性能；安全壳贯穿件少，结构简单。
本发明的非能动安全壳冷却系统并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (6)

1.一种非能动安全壳冷却系统，其特征是：包括设置在安全壳外的置顶水箱(5)以及设置在安全壳内的螺旋盘管水冷壁(1)，所述螺旋盘管水冷壁(1)的两端分别通过自然循环入口管线(3)和自然循环出口管线(2)与所述置顶水箱(5)连接，所述螺旋盘管水冷壁(1)设置在安全壳穹顶(4)区域，螺旋盘管形成的轮廓面贴合安全壳穹顶(4)。
2.如权利要求1所述的非能动安全壳冷却系统，其特征是：所述螺旋盘管水冷壁(1)分别通过纵向刚性固定件(6)和横向弹性固定件(7)与所述安全壳穹顶(4)连接。
3.如权利要求1或2所述的非能动安全壳冷却系统，其特征是：所述螺旋盘管水冷壁(1)包括一条螺旋盘管或多条螺旋盘管。
4.如权利要求3所述的非能动安全壳冷却系统，其特征是：多条所述螺旋盘管间，或一条所述螺旋盘管不同层次管段间设有阻尼器(9)。
5.如权利要求4所述的非能动安全壳冷却系统，其特征是：多条所述螺旋盘管间，或一条所述螺旋盘管不同层次管段间设有自主振动发生器(10)。
6.如权利要求5所述的非能动安全壳冷却系统，其特征是：所述自然循环入口管线(3)贯穿在安全壳穹顶(4)下部，自然循环出口管线(2)贯穿在安全壳穹顶(4)上部。
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