CN107799190A - 一种船用压水反应堆及其一次侧非动能余热排出系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船用压水反应堆及其一次侧非动能余热排出系统，其中，一种船用压水反应堆的一次侧非动能余热排出系统包括水箱、冷却器和冷凝回路，水箱设置在安全壳外船体的内壁上，且其内部存储有淡水，冷却器设置在水箱内，且其所在位置在竖直方向上高于反应堆压力容器的所在位置，冷凝回路包括输出管道和输入管道，输出管道用于将冷却器内的冷却剂输送至反应堆压力容器处进行热交换，输入管道用于将热交换完成的冷却剂输送回冷却器进行冷却降温。本发明，在全船失电事故时电磁阀自动开启，使冷凝剂沿冷凝回路流通，如电磁阀意外未开启，可通过人为手动的方式开启手动阀，使冷凝剂沿冷凝回路流通，维持反应堆的安全。
Description
技术领域
本发明涉及船舶动力系统，具体涉及一种船用压水反应堆及其一次侧非动能余热排出系统。
背景技术
海上资源开采，岛屿人员居住环境改善等都面临能源不足问题，而搭载小型压水堆的船舶可为海洋石油开采提供安全、有效的能源供给，也适用于大功率船舶和海水淡化领域，对开发新能源具有重大意义。
而当压水堆核动力船发生全船失电(含应急电源丧失)后，主泵停运，反应堆压力容器冷却剂流量急剧降低，同时蒸汽发生器二次侧的给水丧失，造成蒸汽发生器传热能力下降，堆芯产生的热量在反应堆压力容器冷却剂系统堆积，导致系统温度升高。发生全船失电事故后，堆芯余热能否长期有效排出，关系到核动力船的安全。而一般舰船吃水深度很难满足利用海水作为冷却水源的条件。船受浪潮等环境影响会发生摇摆，影响非能动能余热排出系统排热功能，在全船失电事故发生后不能持续排热。
因此，现有的非能动能余热排出系统存在全船失电事故发生后不能持续排热和排热效果差的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的非能动能余热排出系统所存在的全船失电事故发生后不能持续排热和排热效果差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种船用压水反应堆的一次侧非动能余热排出系统，包括：
水箱，设置在安全壳外船体的内壁上，且其内部存储有淡水；
冷却器，设置在所述水箱内，且其所在位置在竖直方向上高于反应堆压力容器的所在位置；
冷凝回路，包括输出管道和输入管道，所述输出管道用于将所述冷却器内的冷却剂输送至反应堆压力容器处进行热交换，所述输入管道用于将热交换完成的冷却剂输送回所述冷却器进行冷却降温。
在上述方案中，所述水箱内设有隔板，所述隔板将所述水箱分割为底部连通的两个腔室，所述冷却器设置在其中一个所述腔室内。
在上述方案中，所述水箱的顶部设有开口，所述开口的内壁上设有用于防止水蒸气蒸发使所述水箱内淡水散失的蒸汽除湿装置。
在上述方案中，所述输入管道上并联设置有电磁阀和手动阀，所述手动阀常闭设置，所述电磁阀配置为：
备用状态，系统带电，所述电磁阀得电关闭；
使用状态，系统失电，所述电磁阀失电开启。
在上述方案中，所述水箱内的淡水浸没所述冷却器。
在上述方案中，在安全壳体两侧的所述输入管道和所述输出管道上均设有隔离阀。
本发明还提供了一种配置有上述一种船用压水反应堆的一次侧非动能余热排出系统的一种船用压水反应堆，包括通过压力管道连接的反应堆压力容器和蒸汽发生器，所述压力管道上设有稳压器和主泵。
本发明，在全船失电事故时电磁阀自动开启，使冷凝剂沿冷凝回路流通，如电磁阀意外未开启，可通过人为手动的方式开启手动阀，使冷凝剂沿冷凝回路流通，为反应堆压力容器降温，且此过程可自发的不断循环，以此可长期稳定的导出堆芯余热，维持反应堆的安全。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中冷凝回路的示意图；
图3为本发明中压水反应堆的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做出详细的说明。
如图1～3所示，本发明提供了一种船用压水反应堆的一次侧非动能余热排出系统，包括水箱10、冷却器20和冷凝回路。水箱10设置在安全壳90外侧的船体的内壁上，水箱10的内部存储有大量的淡水。冷却器20设置在水箱10内，且水箱10内的淡水浸没冷却器20，以此提升热交换的效率。
冷凝回路，包括输出管道30和输入管道31，输出管道30用于将冷却器20内的冷却剂输送至反应堆压力容器40处进行热交换，输入管道31用于将热交换完成的冷却剂输送回冷却器20。
冷却器20的所在位置在竖直方向上高于反应堆压力容器40的所在位置，以此使得冷却器20内的冷凝剂无需借助外力，可自发流入到反应堆压力容器40处进行热交换。完成热交换后可借助动力装置回流至冷却器20。水箱10的中部设有隔板11，隔板11将水箱10分割为底部连通的两个腔室，冷却器20设置在其中一个腔室内。冷却器20与其所在腔室内的淡水进行热交换，使两腔室之间形成温度差，促进两腔室内的淡水相互流通。
水箱10的顶部设有开口12，开口12的内壁上设有用于防止蒸汽使水分散失的蒸汽除湿装置，以此减缓水箱10内淡水的流失。输入管道31上并联设有电磁阀32和手动阀33，手动阀33常闭设置，电磁阀32配置为：
备用状态，系统带电，电磁阀32得电关闭；
使用状态，系统失电，电磁阀32失电开启。
在系统失电的状态下，如电磁阀32意外未开启，可通过人为手动的方式调节手动阀33使输入管道31畅通，以此为反应堆压力容器40降温。
另外，在安全壳体两侧的输入管道31和输出管道30上均设有隔离阀34，用于随时断开管道，便于检查和维修。
本发明还提供了一种船用压水反应堆，该船用压水反应堆可配置上述船用压水反应堆的一次侧非动能余热排出系统，船用压水反应堆包括通过压力管道50连接的反应堆压力容器40和蒸汽发生器60，压力管道50上设有稳压器70和主泵80。水箱10和冷却器20设置在安全壳90内侧的隔舱91中，并通过输出管道30和输入管道31与船用压水反应堆连接，结构分配合理，大大节省了占用空间。
当发生全船失电事故时，蒸汽发生器60无法接受给水，能动余热排出泵及主泵80停运，反应堆紧急停堆，此时电磁阀32失电开启，输入管道31畅通，冷却剂通过输入管道31自然流通至反应堆压力容器40位置处，进行热交换，如电磁阀32意外未开启，可通过手动阀33使输入管道31畅通，安全有保障，冷凝剂完成热交换后可通过借助动力装置回流至冷却器20，并以此循环，可长期稳定的导出堆芯余热，维持反应堆的安全。
在进行上述循环的同时，冷却器20使水箱10内的两个腔室持续形成温度差，促进两腔室内的淡水流动传热。通过设置在水箱10中部的隔板11，可减小水面摇摆中心距离水箱10内壁距离，进而提高了稳定性，降低水箱10内液面的波动幅度，避免因摇摆使冷却器20暴露，影响热交换。
本发明，在全船失电事故时，通过电磁阀32或手动阀33可使冷凝剂沿冷凝回路流通，为反应堆压力容器40降温，且此过程可自发的不断循环，以此可长期稳定的导出堆芯余热，维持反应堆的安全。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种船用压水反应堆的一次侧非动能余热排出系统，其特征在于，包括：
水箱，设置在安全壳外船体的内壁上，且其内部存储有淡水；
冷却器，设置在所述水箱内，且其所在位置在竖直方向上高于反应堆压力容器的所在位置；
冷凝回路，包括输出管道和输入管道，所述输出管道用于将所述冷却器内的冷却剂输送至反应堆压力容器处进行热交换，所述输入管道用于将热交换完成的冷却剂输送回所述冷却器进行冷却降温。
2.如权利要求1所述的一种船用压水反应堆的一次侧非动能余热排出系统，其特征在于，所述水箱内设有隔板，所述隔板将所述水箱分割为底部连通的两个腔室，所述冷却器设置在其中一个所述腔室内。
3.如权利要求1所述的一种船用压水反应堆的一次侧非动能余热排出系统，其特征在于，所述水箱的顶部设有开口，所述开口的内壁上设有用于防止水蒸气蒸发使所述水箱内淡水散失的蒸汽除湿装置。
4.如权利要求1所述的一种船用压水反应堆的一次侧非动能余热排出系统，其特征在于，所述输入管道上并联设置有电磁阀和手动阀，所述手动阀常闭设置，所述电磁阀配置为：
备用状态，系统带电，所述电磁阀得电关闭；
使用状态，系统失电，所述电磁阀失电开启。
5.如权利要求1所述的一种船用压水反应堆的一次侧非动能余热排出系统，其特征在于，所述水箱内的淡水浸没所述冷却器。
6.如权利要求1所述的一种船用压水反应堆的一次侧非动能余热排出系统，其特征在于，在安全壳体两侧的所述输入管道和所述输出管道上均设有隔离阀。
7.一种船用压水反应堆，其配置有如权利要求1至6项任一项所述的一种船用压水反应堆的一次侧非动能余热排出系统，其特征在于，包括压力管道，所述反应堆压力容器通过所述压力管道连接有蒸汽发生器，所述压力管道上设有稳压器和主泵。
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