CN107636771B - 远程热量移除系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种远程热量移除系统，所述远程除热系统将来自远程储存器的次级流体泵送通过热交换器的次级侧，所述次级侧与待冷却的初级流体处于热交换关系。所述次级流体驱动动力装置，所述动力装置驱动初级流体通过热交换器的初级侧。

Description

远程热量移除系统
本申请要求于2015年5月13日提交的标题为“REMOTE HEAT REMOVAL SYSTEM(远程热量移除系统)”的美国临时专利申请No.62/160,665的优先权。
背景技术
在需要从难以抵达的位置移除热量的情况下可能出现这些情形。虽然这种类型的热量移除通常可以用传统的热交换器来实现，但是在某些情况下，可能不能保证电力供应，或者电动马达可能不能忍受如日本福岛第一核电站由于海啸而遇到的环境。由于某个区域受到有害材料或辐射的污染，抵达这些区域并不总能实现，并且从这样的位置移除物质(inventory)的机构并不总是易于切实可行的。在这些情况下，在危险场所不需要电力并且不需要现场人工干预的整体式远程热量移除设备是有益的。
这种情形(虽然不大可能)的一个示例是在核电站场地处导致反应堆安全壳建筑内损坏的一种严重事故，在该反应堆安全壳建筑内中，反应堆的主系统被破坏并且核燃料严重受损。在这种情况下，从主系统泄漏的被高度污染的反应堆冷却剂和设计安全注入物质将被收集在反应堆安全壳建筑内。从核燃料的放射性衰变产生的热量必须从安全壳中移除，以控制反应堆安全壳建筑内的压力和温度。传统设计的设备热量移除系统不能用来冷却涌出的物质，并且与严重事故相关的被高度污染的物质不能流通到反应堆安全壳建筑外部。本发明将提供一种冷却装置，所述冷却装置用于即使在现场没有电力的情况下也能冷却溢出到反应堆安全壳建筑内的物质，同时保持被污染的物质与用于冷却被污染的物质的清洁物质之间的分离，并且将不会使被污染的物质流通到反应堆安全壳建筑外。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于从保持在危险环境(诸如，反应堆安全壳建筑或废弃核燃料建筑)中的第一流体移除热量的远程热量移除系统。一般而言，根据本发明，热交换器定位成在危险环境内且靠近第一流体(诸如，安全壳内的反应堆冷却剂)。热交换器具有初级侧和次级侧，所述初级侧与次级侧处于热交换关系，其中，第一流体与初级侧流体连通。远程储存器位于危险环境的外部并且容纳第二流体，所述第二流体的温度低于第一流体的温度，第二流体与热交换器的次级侧流体连通。泵定位在危险环境的外部以驱动第二流体通过热交换器的次级侧。所述远程热量移除系统还包括液压流体输送机构，所述液压流体输送机构具有第一段和第二段，所述第一段与第二流体流体连通，所述第二段与第一流体(即，安全壳内的反应堆冷却剂)流体连通，其中，第一段与第二段流体隔离，并且所述第一段构造成使第二流体驱动用于驱动第一流体通过第二段的泵。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下对优选实施例的描述中可以获得对本发明的进一步理解，其中：
图1是本发明的一个实施例的示意图；和
图2是本发明的第二实施例的示意图。
具体实施方式
在图1和图2中示出了前述发明的两个实施例。在图1中，典型的液-液热交换器10用于在初级回路14和次级回路12之间传递热量。例如，初级回路可以连接到危险环境内的反应堆冷却剂26(在这个示例中，是核安全壳)，而次级回路连接到远程冷却池28。然而，应该意识到，本发明可适用于任何危险环境，在处于所述危险环境时必需或期望从所述危险环境移除热量。
热交换器可以是多种设计中的任何一种，诸如，板设计、管壳设计、或管中管的设计。例如来自冷却池的次级回路12中的吸热物质通过位于危险环境外的远程传统驱动泵16循环到热交换器中。泵16驱动吸热物质首先通过双叶轮单轴泵18，随后例如继续抵达热交换器10的次级侧，随后从由虚线24示意性表示的危险区域离开，以进行排放或冷却从而用于返回循环。由次级物质(在该示例中，为来自冷却池的冷却剂)驱动的泵18利用第二叶轮抽吸热的被污染的物质，并且驱动所述被污染的物质通过热交换器10的初级侧。在循环穿过热交换器的初级侧之后，物质返回到危险区域内的污染池。在这种构造下，从危险环境中移除热量，而物质不必离开该危险区域。
图2示出采用典型的液-气热交换器20的第二实施例，所述热交换器20具有次级冷却剂回路12，所述次级冷却剂回路12用于使第二冷却剂循环通过热交换器，所述第二冷却剂是吸热物质，诸如，来自冷却池的水。应该注意的是，图1和图2中已经采用了相同的附图标记来指定相应的部件。如上所述，吸热物质12通过远程泵16被循环到热交换器中。在该实施例中，泵16驱动吸热物质首先通过液压马达22，随后继续抵达热交换器20内的热交换器液体管，随后从危险区域24离开，以进行排放或冷却从而用于返回循环。由吸热物质驱动的马达22驱动风扇32，所述风扇32使空气30在热交换器20的次级管道周围横过翅片循环，吸热物质被泵送穿过所述热交换器20。通过这种方式，可以冷却危险环境中的空气而不需要在危险环境附近存在电力。
因此，本发明提供了从污染或放射性位置远程移除热量而无需在污染区域附近存在电气或电力的支持。由于在危险环境附近不需要电气装置，危险环境内的爆炸性气体不太可能由电气设备(诸如，电驱动泵)通过其他方式可能产生的火花引燃。
虽然已经详细描述了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员将会理解，根据本公开的总体教导，可以对这些细节进行各种修改和替代。因此，所公开的具体实施例仅旨在进行说明而不旨在限制本发明的范围，本发明的范围将由所附权利要求及其任何和所有等同方案的全部范围给出。

Claims (3)

1.一种远程热量移除系统，所述远程热量移除系统用于从保持在危险环境中的第一流体移除热量，所述远程热量移除系统包括：
液-液热交换器，所述液-液热交换器定位成在所述危险环境内且靠近所述第一流体，所述液-液热交换器具有初级侧和次级侧，所述初级侧和次级侧处于热交换关系，其中，所述第一流体与所述初级侧流体连通；
远程储存器，所述远程储存器位于所述危险环境外部，所述远程储存器容纳温度低于所述第一流体的温度的第二流体，所述第二流体与所述液-液热交换器的所述次级侧流体连通；
泵，所述泵能操作以驱动所述第二流体的至少一部分通过所述液-液热交换器的所述次级侧，并且所述泵定位于所述危险环境的外部；和
液压流体输送机构，所述液压流体输送机构具有第一段和第二段，所述第一段与所述第二流体流体连通，所述第二段与所述第一流体流体连通，其中所述第一段与所述第二段流体隔离，所述第一段构造成使所述第二流体驱动用于驱动所述第一流体通过所述第二段的液压泵。
2.根据权利要求1所述的远程热量移除系统，其中，所述液压泵具有第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮位于所述第一段中并且由所述第二流体驱动，所述第二叶轮位于所述第二段中并且由所述第一叶轮驱动，所述第二叶轮继而在所述液-液热交换器的所述次级侧上驱动所述第一流体。
3.一种远程热量移除系统，所述远程热量移除系统用于从保持在危险环境中的第一流体移除热量，所述远程热量移除系统包括：
液-气热交换器，所述液-气热交换器定位成在所述危险环境内且靠近所述第一流体，所述液-气热交换器具有初级侧和次级侧，所述初级侧和次级侧处于热交换关系，其中，所述第一流体与所述初级侧流体连通；
远程储存器，所述远程储存器位于所述危险环境外部，所述远程储存器容纳温度低于所述第一流体的温度的第二流体，所述第二流体与所述液-气热交换器的所述次级侧流体连通；
泵，所述泵能操作以驱动所述第二流体的至少一部分通过所述液-气热交换器的所述次级侧，并且所述泵定位于所述危险环境的外部；和
液压流体输送机构，所述液压流体输送机构具有第一段和第二段，所述第一段与所述第二流体流体连通，所述第二段与所述第一流体流体连通，其中所述第一段与所述第二段流体隔离，
其中，所述第一流体是气体，并且所述液压流体输送机构的所述第一段具有叶轮，所述叶轮由所述第二流体驱动，并且所述液压流体输送机构的所述第二段是风扇，所述风扇在所述液-气热交换器的次级侧上驱动所述第一流体，其中，所述风扇由所述叶轮驱动。
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