CN110400644B - 一种非能动的安全壳热量排出结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非能动的安全壳热量排出结构，包括设置在安全壳内的热交换器和设置在安全壳外的换热水箱，所述热交换器和换热水箱连接以使导热流体在热交换器和换热水箱之间流动；所述热交换器的顶部低于所述换热水箱的底部。本发明的有益效果如下：利用设置在反应堆安全壳内的热交换器和相关管道将反应堆安全壳内的热量导出到设置在反应堆安全壳外的换热水箱内，利用水箱内的水温与壳内环境的温度差，产生自然循环将安全壳的热量导出到最终的热阱——自然环境，达到降低反应堆安全壳内温度和压力保证核电机组安全的目的。

Description

一种非能动的安全壳热量排出结构
技术领域
本发明属于核电设计领域，具体涉及一种非能动的安全壳热量排出结构。
背景技术
随着对核电站安全的要求越来越高，作为我国自行设计的第三代核电站需要在安全性上进行大幅度的提高。
现有的安全壳广泛采用混凝土结构，其是防止放射性产物释放到大气环境中的最后一道屏障。由于混凝土本身的导热性能很差，且壁厚较厚，因此在事故后，不可能依靠混凝土安全壳本身来将壳内的热量迅速有效地排出至大气环境中。目前，安全壳内余热的排出都是通过能动的冷却设施来实现的，这些冷却设施的运行都依赖于外部动力，一旦发生全场断电等情况就会导致严重后果。
而非能动技术因其自身不需要外部能源的支持就可以达到相应的效果，因此特别适用于该工况。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种非能动的安全壳热量排出结构，保证整个非能动系统能够在不需要借助外界动力的情况下自动运行。
本发明的技术方案如下：
一种非能动的安全壳热量排出结构，包括设置在安全壳内的热交换器和设置在安全壳外的换热水箱，所述热交换器和换热水箱连接以使导热流体在热交换器和换热水箱之间流动；所述热交换器的顶部低于所述换热水箱的底部；所述换热水箱的出气口通过U型管道与导热水箱相连；U型管道内设置有水封；所述导热水箱顶部设置有预埋的排汽管；导热水箱底部预埋用于排放冷凝水的排水管。
进一步地，上述的非能动的安全壳热量排出结构，所述热交换器和换热水箱通过上升管路和下降管路连接；所述上升管路连接于所述热交换器的上部，所述下降管路连接于所述热交换器的下部。
进一步地，上述的非能动的安全壳热量排出结构，所述换热水箱内设置有用于分离导热流体和蒸汽的汽水分离器；所述换热水箱内设置有出气口；所述汽水分离器包括外套筒和伸入所述外套筒内的中间芯管；所述外套筒顶部设置有折流板，底部设置有带有疏水孔的底板，上部开有出气孔；所述出气孔高于所述中间芯管的顶部开口；所述上升管路与所述中间芯管连接。
进一步地，上述的非能动的安全壳热量排出结构，所述换热水箱内还设置有对导热流体进行净化过滤的循环净化管线。
进一步地，上述的非能动的安全壳热量排出结构，所述换热水箱上设置有泄漏监测管道；所述换热水箱内设置有液位监测仪表；所述上升管路上设置有辐射监测仪表。
进一步地，上述的非能动的安全壳热量排出结构，所述换热水箱内的下降管路开口设置有防止杂物进入的滤网；所述滤网顶部及四周设置滤孔，底部与换热水箱连接，罩住下降管路的开口。
进一步地，上述的非能动的安全壳热量排出结构，所述换热水箱为至少两个，相邻的换热水箱之间设有溢流平衡孔。
进一步地，上述的非能动的安全壳热量排出结构，导热水箱的排汽管顶端的开口朝下，避免杂物进入导热水箱。
进一步地，上述的非能动的安全壳热量排出结构，导热水箱布置在换热水箱的一角，通过混凝土墙体与换热水箱隔开。
本发明的有益效果如下：
利用设置在反应堆安全壳内的热交换器和相关管道将反应堆安全壳内的热量导出到设置在反应堆安全壳外的换热水箱内，利用水箱内的水温与壳内环境的温度差，产生自然循环将安全壳的热量导出到最终的热阱—自然环境，达到降低反应堆安全壳内温度保证核电机组安全的目的。
附图说明
图1为本发明的非能动的安全壳热量排出结构中汽水分离器的结构示意图；
图2为本发明的非能动的安全壳热量排出结构的示意图；
图3为本发明中带钢敷面的换热水箱结构示意图；
图4为本发明中导热水箱的示意简图。
上述附图中，1、热交换器；2、换热水箱；3、导热水箱；4、汽水分离器；5、上升管路；6、下降管路；7、U型管道；201、出气口；401、外套筒；402、中间芯管；403、折流板；404、出气孔；405、疏水孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图2所示，本发明提供了一种非能动的安全壳热量排出结构，用于核电站机组的热量排出，包括设置在安全壳内的热交换器1和设置在安全壳外的换热水箱2，所述热交换器1和换热水箱2连接以使导热流体在热交换器1和换热水箱2之间流动；热交换器1的顶部低于换热水箱2的底部。换热水箱2在位置上高于布置在安全壳内的换热器，当安全壳内温度升高时，换热器内的水被加热，根据水的物理特性，加热后的水密度变小将向上移动，通过上升管道进入汽水分离器4，此时换热水箱2内的水在重力的作用下通过下降管道进入换热器，自然循环随之建立，达到非能动的目的，因此，换热水箱2的最底部也远高于换热器的顶部。
本实施例中，换热水箱2采用混凝土浇筑而成，内部设有钢敷面。
在本实施例中，热交换器1为多管道薄壁设计，设有集水盘，对外表面的冷凝水进行收集。三个换热水箱2均匀布置在安全壳外，相邻的两个换热水箱2之间通过平衡孔进行联通，以保证各水箱的水量平衡。
图2中，热交换器1和换热水箱2通过上升管路5和下降管路6连接；上升管路5连接于所述热交换器1的上部，下降管路6连接于热交换器1的下部。如此，实现来自冷却水箱的温度较低的导热流体(本实施例中为水)直接由热交换器1下部进入，以取得更好的换热效果。
如图1所示，换热水箱2内设置有用于分离导热流体和蒸汽的汽水分离器4；所述换热水箱2内设置有出气口201；汽水分离器4包括外套筒401和伸入外套筒401内的中间芯管402；外套筒401顶部设置有折流板403，底部设置有带有疏水孔405的底板，上部开有出气孔404；出气孔404高于所述中间芯管402的顶部开口；所述上升管路5与所述中间芯管402连接。
此外，为了保证换热水箱2内的水质，换热水箱2内还设置有对导热流体进行净化过滤的循环净化管线。换热水箱2的钢敷面与混凝土墙之间设置有水箱泄漏监测管道，实时对水箱的完整性进行监测；换热水箱2内设置有液位监测仪表；所述上升管路5上设置有辐射监测仪表，对水箱内的水质进行实时监测，能实时监测水中放射性物质的含量，避免反应堆内的放射性物质外泄，保证对公众的安全。
换热水箱2内的下降管路6开口设置有防止杂物进入的滤网；所述滤网顶部及四周设置滤孔，底部与换热水箱2连接，罩住下降管路6的开口。滤网为不锈钢材质，能够防止水箱内可能的杂物进入回路，阻塞换热器传热管。
如图3和图4所示，换热水箱2的出气口201通过U型管道7与导热水箱3相连；U型管道7内设置有水封；导热水箱3顶部设置有预埋的排汽管；导热水箱3底部预埋用于排放冷凝水的排水管。导热水箱3位于每个换热水箱2的一角，为混凝土结构，因此，导热水箱3在平时为干燥区域，导热水箱3的顶部设置有排气管。换热水箱2内蒸汽经U型管道7排放至导热水箱3，再经导热水箱3顶部预埋的排汽管排放至大气。导热水箱3的排汽管顶端的开口朝下，避免杂物进入导热水箱3。导热水箱3布置在换热水箱2的一角，通过混凝土墙体与换热水箱2隔开。导热水箱3的设置能够充分利用非能动技术及时排出换热水箱2的热量，同时也避免产生的水蒸气过多对换热水箱2的影响。
换热器设计成自带检修平台的结构，通过相关平台的连接，作为人员通行的路径。
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。

Claims (6)

1.一种非能动的安全壳热量排出结构，其特征在于：包括设置在安全壳内的热交换器(1)和设置在安全壳外的换热水箱(2)，所述热交换器(1)和换热水箱(2)连接以使导热流体在热交换器(1)和换热水箱(2)之间流动；所述热交换器(1)的顶部低于所述换热水箱(2)的底部；
所述换热水箱(2)的出气口(201)通过U型管道(7)与导热水箱(3)相连；U型管道(7)内设置有水封；所述导热水箱(3)顶部设置有预埋的排汽管；导热水箱(3)底部预埋用于排放冷凝水的排水管，所述热交换器(1)和换热水箱(2)通过上升管路(5)和下降管路(6)连接；所述上升管路(5)连接于所述热交换器(1)的上部，所述下降管路(6)连接于所述热交换器(1)的下部，
所述换热水箱(2)内设置有用于分离导热流体和蒸汽的汽水分离器(4)；所述换热水箱(2)内设置有出气口(201)；所述汽水分离器(4)包括外套筒(401)和伸入所述外套筒(401)内的中间芯管(402)；所述外套筒(401)顶部设置有折流板(403)，底部设置有带有疏水孔(405)的底板，上部开有出气孔(404)；所述出气孔(404)高于所述中间芯管(402)的顶部开口；所述上升管路(5)与所述中间芯管(402)连接，
所述换热水箱(2)上设置有泄漏监测管道；所述换热水箱(2)内设置有液位监测仪表；所述上升管路(5)上设置有辐射监测仪表。
2.如权利要求1所述的非能动的安全壳热量排出结构，其特征在于：所述换热水箱(2)内还设置有对导热流体进行净化过滤的循环净化管线。
3.如权利要求1所述的非能动的安全壳热量排出结构，其特征在于：所述换热水箱(2)内的下降管路(6)开口设置有防止杂物进入的滤网；所述滤网顶部及四周设置滤孔，底部与换热水箱(2)连接，罩住下降管路(6)的开口。
4.如权利要求1所述的非能动的安全壳热量排出结构，其特征在于：所述换热水箱(2)为至少两个，相邻的换热水箱(2)之间设有溢流平衡孔。
5.如权利要求1-4任一所述的非能动的安全壳热量排出结构，其特征在于：导热水箱(3)的排汽管顶端的开口朝下，避免杂物进入导热水箱(3)。
6.如权利要求1-4任一所述的非能动的安全壳热量排出结构，其特征在于：导热水箱(3)布置在换热水箱(2)的一角，通过混凝土墙体与换热水箱(2)隔开。
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