CN109712726A - 一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，涉及核动力装置技术领域，包括冷却液舱和循环冷却装置。本发明依靠设备位差形成冷却剂循环的驱动力，减少了能动设备的使用，满足丧失全部电源的工况下，余热导出的要求；冷却液舱压力升高到一定值时爆破片爆破，使冷却液舱与海水连通，通过海水冷却液舱冷却段内的冷却剂，在海洋环境条件下，冷却水源充足，提高了系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及核动力装置技术领域，具体涉及一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统。
背景技术
核动力装置的反应堆停闭后，堆芯由于核裂变所产生的核功率迅速消失，而以裂变产物衰变热为主的剩余功率仍然存在，并随时间推移缓慢减小，在停堆数小时后，堆芯剩余功率仍有额定功率的1％。因此，必须将堆芯的衰变热导出堆芯，否则将引起燃料元件的过热和损伤。另外，如果需要将反应堆冷却剂系统冷却到常温状态，不仅要除去衰变热，还需要将冷却剂及一回路系统的显热除去。所以余热排出系统是核动力装置中一个重要的安全相关系统。
目前船用核动力装置配置的能动余热排出系统在丧失全部电源的情况下，能动部件不能工作，导致反应堆热量无法导出。因此，尝试依靠流体密度差和设备位差形成驱动力，利用自然循环导出热量的非能动余热排出技术十分必要。
现有非能动余热排出系统主要应用于陆上核动力装置，该系统主要由非能动余热导出热交换器以及相应的管道、阀门和附件组成，热交换器布置在换料水箱内。系统运行时，反应堆冷却剂由主管道热段引出，流经非能动余热导出热交换器，被换料水箱中的水冷却后，引入蒸汽发生器一次侧，在非能动余热导出热交换器投入一段时间后，换料水箱中的水蒸发，蒸汽进入钢制安全壳内，由安全壳的壁面冷却，最后将反应堆余热排入最终热阱—大气。
但是，采用安全壳内置水箱和大气作为冷源的效率极低，无法满足反应堆余热排出的需求。同时，海洋的复杂环境会导致换料水箱或蒸汽发生器组成的非能动余热排出系统稳定性差。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，热交换效率高，适应于海洋环境。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，包括：
冷却液舱，所述冷却液舱置于海平面下，且高于所述反应堆；所述冷却液舱中装有冷却液；所述冷却液舱壁上设有壁孔，所述壁孔内设有第一爆破片；
循环冷却装置，所述循环冷却装置包括循环冷却回路和在所述循环冷却回路中循环流动的冷却剂；所述循环冷却回路包括依次循环连接的反应堆冷却段、热回路段、液舱冷却段和冷回路段；所述反应堆冷却段通过所述反应堆；所述液舱冷却段设于所述冷却液舱内的冷却液中。
在上述技术方案的基础上，所述冷却液为去离子水。
在上述技术方案的基础上，所述液舱冷却段包括设有冷却剂入口和冷却剂出口，所述冷却剂入口连接所述热回路段，所述冷却剂出口连接所述冷回路段。
在上述技术方案的基础上，所述冷却液舱内设有隔板，所述隔板设于液舱冷却段与壁孔之间，所述隔板将所述冷却液舱分隔成第一液舱和第二液舱，所述隔板上设有通孔，所述第一液舱和第二液舱通过所述通孔相互连通。
在上述技术方案的基础上，所述冷却液舱壁上设有两壁孔，所述冷却液舱内设有两根引流管，其中一根所述引流管连通所述第一液舱和一个所述壁孔；另一根所述引流管连通所述第二液舱和另一个所述壁孔。
在上述技术方案的基础上，所述冷却液舱连通一排气管，所述排气管出口开设于海平面上，所述排气管出口处设有第二爆破片。
在上述技术方案的基础上，所述液舱冷却段和冷回路段之间设有隔离阀。
在上述技术方案的基础上，所述隔离阀为气动隔离阀。
在上述技术方案的基础上，所述液舱冷却段采用钛材。
在上述技术方案的基础上，所述液舱冷却段外表面和所述冷却液舱内壁均涂覆抗海生物涂料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明依靠设备位差形成冷却剂循环的驱动力，减少了能动设备的使用，满足丧失全部电源的工况下，余热导出的要求；冷却液舱压力升高到一定值时爆破片爆破，使冷却液舱与海水连通，通过海水冷却液舱冷却段内的冷却剂，在海洋环境条件下，冷却水源充足，提高了系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例中海洋核动力平台反应堆余热排出系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中海洋核动力平台反应堆余热排出系统的侧面示意图。
图中：1-冷却液舱，11-壁孔，12-第一爆破片，13-隔板，14-引流管，2-反应堆，3-循环冷却装置，31-循环冷却回路，311-反应堆冷却段，312-热回路段，313-液舱冷却段，313a-冷却剂入口，313b-冷却剂出口，314-冷回路段，315-隔离阀。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种海洋核动力平台反应堆2余热排出系统，包括：
冷却液舱1，冷却液舱1置于海平面下，且高于反应堆2；冷却液舱1中装有冷却液；冷却液舱1壁上设有壁孔11，壁孔11内设有第一爆破片12；
循环冷却装置3，循环冷却装置3包括循环冷却回路31和在循环冷却回路31中循环流动的冷却剂；循环冷却回路31包括依次循环连接的反应堆冷却段311、热回路段312、液舱冷却段313和冷回路段314；反应堆冷却段311通过反应堆2；液舱冷却段313设于冷却液舱1内的冷却液中。液舱冷却段313包括设有冷却剂入口313a和冷却剂出口313b，冷却剂入口313a连接热回路段312，冷却剂出口313b连接冷回路段314。
本发明依靠设备位差形成冷却剂循环的驱动力，减少了能动设备的使用，满足丧失全部电源的工况下，余热导出的要求；冷却液舱1压力升高到一定值时爆破片爆破，使冷却液舱1与海水连通，通过海水冷却液舱1冷却段内的冷却剂，在海洋环境条件下，冷却水源充足，提高了系统的可靠性。
冷却液舱1内设有隔板13，隔板13设于液舱冷却段313与壁孔11之间，隔板13将冷却液舱1分隔成第一液舱和第二液舱，隔板13上设有通孔，第一液舱和第二液舱通过通孔相互连通。隔板13可避免液舱冷却段313直接遭受外部进入的海水的冲击和外部撞击。
参见图2所示，冷却液舱1壁上设有两壁孔11；冷却液舱1内设有两根引流管，其中一根引流管连通第一液舱和一个壁孔11；另一根引流管连通第二液舱和另一个壁孔11。引流管用于形成海水循环流动通路，加强循环冷却效果。
冷却液舱1连通一排气管，排气管出口开设于海平面上，排气管出口处设有第二爆破片。冷却液舱1海水通过液舱冷却段313内的冷却剂加热蒸发，水蒸汽由排气管引出到大气中。
液舱冷却段313和冷回路段314之间设有隔离阀315。隔离阀315为气动隔离阀315。气动隔离阀315初始状态下为关闭状态，当需要海洋核动力平台反应堆2余热排出系统时，气动隔离阀315打开，液舱冷却段313和冷回路段314连通，海洋核动力平台反应堆2余热排出系统开始运行。
冷却液为去离子水。液舱冷却段313初始状态下浸泡在去离子水中，减少了海水对设备的腐蚀。液舱冷却段313采用钛材，液舱冷却段313外表面和冷却液舱1内壁均涂覆抗海生物涂料，防止海水对设备的腐蚀，同时防止海生物进入冷却液舱1。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于，包括：
冷却液舱(1)，所述冷却液舱(1)置于海平面下，且高于所述反应堆(2)；所述冷却液舱(1)中装有冷却液；所述冷却液舱(1)壁上设有壁孔(11)，所述壁孔(11)内设有第一爆破片(12)；
循环冷却装置(3)，所述循环冷却装置(3)包括循环冷却回路(31)和在所述循环冷却回路(31)中循环流动的冷却剂；所述循环冷却回路(31)包括依次循环连接的反应堆冷却段(311)、热回路段(312)、液舱冷却段(313)和冷回路段(314)；所述反应堆冷却段(311)通过所述反应堆(2)；所述液舱冷却段(313)设于所述冷却液舱(1)内的冷却液中。
2.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述冷却液为去离子水。
3.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述液舱冷却段(313)包括设有冷却剂入口(313a)和冷却剂出口(313b)，所述冷却剂入口(313a)连接所述热回路段(312)，所述冷却剂出口(313b)连接所述冷回路段(314)。
4.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述冷却液舱(1)内设有隔板(13)，所述隔板(13)设于液舱冷却段(313)与壁孔(11)之间，所述隔板(13)将所述冷却液舱(1)分隔成第一液舱(1a)和第二液舱(1b)，所述隔板(13)上设有通孔(131)，所述第一液舱(1a)和第二液舱(1b)通过所述通孔(131)相互连通。
5.如权利要求4所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述冷却液舱(1)壁上设有两壁孔(11)，所述冷却液舱(1)内设有两根引流管(14)，其中一根所述引流管(14)连通所述第一液舱(1a)和一个所述壁孔(11)；另一根所述引流管(14)连通所述第二液舱(1b)和另一个所述壁孔(11)。
6.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述冷却液舱(1)连通一排气管(15)，所述排气管(15)出口开设于海平面上，所述排气管(15)出口处设有第二爆破片(16)。
7.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述液舱冷却段(313)和冷回路段(314)之间设有隔离阀(315)。
8.如权利要求7所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述隔离阀(315)为气动隔离阀。
9.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述液舱冷却段(313)采用钛材。
10.如权利要求1所述的一种海洋核动力平台反应堆余热排出系统，其特征在于：所述液舱冷却段(313)外表面和所述冷却液舱(1)内壁均涂覆抗海生物涂料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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