CN107093470A - 一种加强冷却的安全壳抑压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核安全控制技术领域，涉及一种加强冷却的安全壳抑压系统。所述的系统包括大容积密闭水箱、通风管道、冷凝回流管、废液池，大容积密闭水箱设置在安全壳内，其上部留有气体空间，下部空间装盛水；通风管道设置在安全壳内并穿过大容积密闭水箱，用于向大容积密闭水箱中导出安全壳内气体；冷凝回流管浸没在大容积密闭水箱中装盛的水中，用于连通通风管道和大容积密闭水箱内部空间，并用于对流经通风管道的安全壳内气体进行冷凝回流；废液池设置在通风管道的安全壳内气体出口前，用于接收经通风管道导出的冷凝的液体。利用本发明的系统，能够强化安全壳抑压水池的冷却效果和抑压能力，并防止水蒸气冷凝后在抑压水池位置发生氢气爆炸。

Description

一种加强冷却的安全壳抑压系统
技术领域
本发明属于核安全控制技术领域，涉及一种加强冷却的安全壳抑压系统。
背景技术
大容量抑压水池是沸水堆核电厂设计中的一大特点，其作用是在主系统发生破裂时使破口泄漏出来的蒸汽经排汽管进入水池而被迅速冷凝，从而防止主安全壳超压；或在系统超压时使蒸汽经安全-卸压阀排入水池，从而防止主系统压力边界受损。
但是高温蒸汽进入抑压水池使水池温度迅速上升，从而降低了抑压水池的冷却能力和抑压效果；同时冷凝水挤占抑压水池上部气体空间。而在众所周知的日本福岛核电站的核事故中，2号机组抑压水池位置发生了爆炸，这可能是抑压水池上部混入了空气，或是水蒸气冷凝后氢氧浓度升高，导致发生了氢气爆炸。
发明内容
本发明的目的是针对核安全控制的要求，提供一种加强冷却的安全壳抑压系统，以强化安全壳抑压水池的冷却效果和抑压能力。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种加强冷却的安全壳抑压系统，所述的安全壳抑压系统包括大容积密闭水箱、通风管道、冷凝回流管、废液池，
所述的大容积密闭水箱设置在所述的安全壳内，其上部留有气体空间，下部空间装盛水；
所述的通风管道设置在所述的安全壳内并穿过所述的大容积密闭水箱，用于向所述的大容积密闭水箱中导出安全壳内气体；
所述的冷凝回流管浸没在所述的大容积密闭水箱中装盛的水中，用于连通所述的通风管道和所述的大容积密闭水箱内部空间，并用于对流经所述的通风管道的安全壳内气体进行冷凝回流；
所述的废液池设置在所述的通风管道的安全壳内气体出口前，用于接收经所述的通风管道导出的冷凝的液体。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种加强冷却的安全壳抑压系统，其中所述的气体空间中填充氮气。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种加强冷却的安全壳抑压系统，其中所述的氮气的压力为1个大气压。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种加强冷却的安全壳抑压系统，其中所述的安全壳抑压系统还包括设置在所述的冷凝回流管上的除氧装置，用于去除流经所述的通风管道的安全壳大气中的氧气。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种加强冷却的安全壳抑压系统，其中所述的除氧装置是氢气复合催化板或装盛脱氧剂的容器。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种加强冷却的安全壳抑压系统，其中所述的安全壳抑压系统还包括设置在所述的冷凝回流管上的逆止阀，用于避免所述的大容积密闭水箱中的水回流到所述的冷凝回流管中。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种加强冷却的安全壳抑压系统，其中所述的安全壳抑压系统还包括通风系统，其连接所述的通风管道的安全壳内气体出口，用于加快空气和冷凝液的流动，并加快所述的废液池中冷凝液的收集。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种加强冷却的安全壳抑压系统，其中所述的安全壳抑压系统还包括冷却回路，所述的冷却回路跨越所述的大容积密闭水箱与所述的安全壳，其中充满导热流体，形成导热流体的自然循环回路，用于将所述的大容积密闭水箱中的热量导到所述的安全壳外。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种加强冷却的安全壳抑压系统，其中所述的导热流体是水、甲醇、和/或乙醇。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种加强冷却的安全壳抑压系统，其中所述的安全壳抑压系统还包括连接所述的大容积密闭水箱上部气体空间，并穿过所述的安全壳的排气系统，用于将所述的大容积密闭水箱上部蓄积的气体排到所述的安全壳外，避免所述的大容积密闭水箱内压力上升后抑压作用下降。
本发明的有益效果在于，利用本发明的加强冷却的安全壳抑压系统，能够强化安全壳抑压水池的冷却效果和抑压能力，并防止水蒸气冷凝后在抑压水池位置发生氢气爆炸，从而增加安全壳抑压水池的安全性。
附图说明
图1为示例性的本发明的加强冷却的安全壳抑压系统的组成图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
示例性的本发明的加强冷却的安全壳抑压系统如图1所示，包括大容积密闭水箱1、通风管道2、冷凝回流管3、逆止阀4、除氧装置5、废液池6、通风系统7、排气系统8、冷却回路9。
大容积密闭水箱1设置在安全壳10内，其上部留有较大气体空间，填充1个大气压的氮气，下部空间装盛水。
通风管道2设置在安全壳10内并穿过大容积密闭水箱1，用于向大容积密闭水箱1中导出安全壳内气体。
冷凝回流管3浸没在大容积密闭水箱1中装盛的水中，用于连通通风管道2和大容积密闭水箱1内部空间，并用于对流经通风管道2的安全壳10内气体进行冷凝回流。
逆止阀4设置在所述的冷凝回流管3上，用于避免大容积密闭水箱1中的水回流到冷凝回流管3中。
除氧装置5设置在所述的冷凝回流管3上，用于去除流经通风管道2的安全壳大气中的氧气。该除氧装置5可以是氢气复合催化板或装盛脱氧剂的容器。
废液池6设置在通风管道2的安全壳10内气体出口前，用于接收经通风管道2导出的冷凝的液体。
通风系统7连接通风管道2的安全壳内气体出口，用于加快空气和冷凝液的流动，并加快废液池6中冷凝液的收集。
排气系统8连接大容积密闭水箱1上部气体空间，并穿过安全壳10，用于将大容积密闭水箱1上部蓄积的气体排到安全壳10外，避免大容积密闭水箱1内压力上升后抑压作用下降。
冷却回路9(优选非能动冷却回路)跨越大容积密闭水箱1与安全壳10，其中充满导热流体，形成导热流体的自然循环回路，用于将大容积密闭水箱1中的热量导到安全壳10外。导热流体可以是水、甲醇、和/或乙醇等。
上述本发明的加强冷却的安全壳抑压系统的工作原理如下：
在核电厂发生严重事故安全壳10内压力升高时，在压力作用下水蒸气和其他不可凝气体组成的混合气体会流经通风管道2和冷凝回流管3进入大容积密闭水箱1。通风管道2和冷凝回流管3浸没于水中，通过管壁的热交换使混合气体中的水蒸气冷凝，并沿通风管道2进入废液池6。高温的冷凝液未进入大容积密闭水箱1，而是流入废液池6，避免了大容积密闭水箱1中水的温度迅速上升，同时大部分气溶胶也会和冷凝液一起流入废液池6，减少进入大容积密闭水箱1的放射性物质。冷凝回流管2内的除氧装置5可以是氢气复合催化板或装脱氧剂的容器，作用是消化掉混合气体中的氧气，避免水蒸气冷凝导致氢氧浓度升高时发生氢气爆炸。逆止阀4可以避免密闭大容积密闭水箱1中的水回流。通风系统7可以加快空气和冷凝液的流动，从而加强空气与大容积密闭水箱1热交换，以及加快冷凝液的收集。冷却回路9中充满导热流体，当大容积密闭水箱1中的水温上升时，冷却回路9中会形成自然循环，将大容积密闭水箱1中的热量导到安全壳10外。排气系统8是在大容积密闭水箱1中压力升高时，将大容积密闭水箱1上部蓄积的气体排到安全壳10外，避免大容积密闭水箱1内压力上升后抑压作用下降。
本发明通过通风系统加强空气流动；通过冷凝回流管避免高温冷凝液直接进入大容积密闭水箱从而减缓大容积密闭水箱中水温上升；通过冷却回路导出大容积密闭水箱热量；以及通过排气系统降低大容积密闭水箱内压力等手段，实现抑压系统的抑压能力保持稳定。安全壳内混合气体进入抑压系统并冷凝的过程，可以加快气溶胶沉降，减小悬浮气溶胶，并且冷凝液回流可以将大部分气溶胶等放射性物质滞留在安全壳内，同时除氧装置可以防止发生氢气爆炸，提高了系统的安全性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种加强冷却的安全壳抑压系统，其特征在于，所述的安全壳抑压系统包括大容积密闭水箱、通风管道、冷凝回流管、废液池，
所述的大容积密闭水箱设置在所述的安全壳内，其上部留有气体空间，下部空间装盛水；
所述的通风管道设置在所述的安全壳内并穿过所述的大容积密闭水箱，用于向所述的大容积密闭水箱中导出安全壳内气体；
所述的冷凝回流管浸没在所述的大容积密闭水箱中装盛的水中，用于连通所述的通风管道和所述的大容积密闭水箱内部空间，并用于对流经所述的通风管道的安全壳内气体进行冷凝回流；
所述的废液池设置在所述的通风管道的安全壳内气体出口前，用于接收经所述的通风管道导出的冷凝的液体。
2.根据权利要求1所述的安全壳抑压系统，其特征在于：所述的气体空间中填充氮气。
3.根据权利要求2所述的安全壳抑压系统，其特征在于：所述的氮气的压力为1个大气压。
4.根据权利要求1所述的安全壳抑压系统，其特征在于：所述的安全壳抑压系统还包括设置在所述的冷凝回流管上的除氧装置，用于去除流经所述的通风管道的安全壳大气中的氧气。
5.根据权利要求4所述的安全壳抑压系统，其特征在于：所述的除氧装置是氢气复合催化板或装盛脱氧剂的容器。
6.根据权利要求1所述的安全壳抑压系统，其特征在于：所述的安全壳抑压系统还包括设置在所述的冷凝回流管上的逆止阀，用于避免所述的大容积密闭水箱中的水回流到所述的冷凝回流管中。
7.根据权利要求1所述的安全壳抑压系统，其特征在于：所述的安全壳抑压系统还包括通风系统，其连接所述的通风管道的安全壳内气体出口，用于加快空气和冷凝液的流动，并加快所述的废液池中冷凝液的收集。
8.根据权利要求1所述的安全壳抑压系统，其特征在于：所述的安全壳抑压系统还包括冷却回路，所述的冷却回路跨越所述的大容积密闭水箱与所述的安全壳，其中充满导热流体，形成导热流体的自然循环回路，用于将所述的大容积密闭水箱中的热量导到所述的安全壳外。
9.根据权利要求8所述的安全壳抑压系统，其特征在于：所述的导热流体是水、甲醇、和/或乙醇。
10.根据权利要求1所述的安全壳抑压系统，其特征在于：所述的安全壳抑压系统还包括连接所述的大容积密闭水箱上部气体空间，并穿过所述的安全壳的排气系统，用于将所述的大容积密闭水箱上部蓄积的气体排到所述的安全壳外，避免所述的大容积密闭水箱内压力上升后抑压作用下降。
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