CN115107947A - 一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及核动力船舶及核能安全应用技术领域，具体公开了一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，减摇水舱与反应堆舱之间通过减摇水舱下部围阱连接；在减摇水舱内设有倒钩形的抑压管，抑压管贯穿整个减摇水舱下部围阱；抑压管的最高点高于减摇水舱的自由液面，抑压管的上部末端气泡出口位于减摇水舱的自由液面以下，抑压管的下部吸口穿过减摇水舱下部围阱上的开孔，伸入反应堆舱的上部；在反应堆舱的内侧顶部设有喷头；在减摇水舱下部围阱的底部设有隔离阀B，管道一端连接隔离阀B，另一端连接排舷外管泄放舱内水。本发明减摇水舱在具备基本的减摇功能的同时，可具备抑压、喷淋功能。
Description
技术领域
本发明属于核动力船舶及核能安全应用技术领域，具体涉及一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱。
背景技术
减摇水舱是一种通过依靠船舶自身横摇运动所产生的能量使水舱内的水流动，产生力矩减少船舶横摇的装置，具有结构简单、造价小，无需消耗船动力源所产生的能量的特点，被广泛应用于滚装船、科考船等。
为使减摇效果最佳，减摇水舱通常被设置于船舶的中部。而核动力船舶反应堆舱由于自身重量较大，反应堆舱也通常被设置于船舶的中下部。因此在同时设置反应堆舱和减摇水舱的船舶上，减摇水舱一般需要设置在船舶的中上部，并且通常会长期携带上百吨淡水或经处理的压载水。
反应堆舱的设计需重点考虑事故工况的应对措施，以确保将事故影响降至最低，因而通常需要设置抑压水箱和喷淋系统等。相比陆上核设施，水面核设施的空间非常有限，对抑压水箱的容积限制较多，且安全壳的空间也较小，导致事故工况下堆舱压力限值也较陆上安全壳高。
因此如何能够将船舶固有的液舱和反应堆舱安全设施结合设计，是核动力船舶设计的重点之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，实实现船用核动力装置小型化。
本发明的技术方案如下：
一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，减摇水舱位于反应堆舱的后上方或前上方，减摇水舱与反应堆舱之间通过减摇水舱下部围阱连接；其中，减摇水舱下部围阱与减摇水舱连通；
在反应堆舱上、与减摇水舱下部围阱的交界面处分别开孔，用于安装抑压管和隔离阀D；
在减摇水舱的顶部设有透气管，并通过隔离阀A控制透气管的通断；
在减摇水舱内设有倒钩形的抑压管，抑压管贯穿整个减摇水舱下部围阱；其中抑压管的最高点高于减摇水舱的自由液面，抑压管的上部末端气泡出口位于减摇水舱的自由液面以下，抑压管的下部吸口穿过减摇水舱下部围阱上的开孔，伸入反应堆舱的上部；
在抑压管的下部设有隔离阀C；
在反应堆舱的内侧顶部设有喷头，喷头的输水管与隔离阀D相连；
在减摇水舱下部围阱的底部设有隔离阀B，管道一端连接隔离阀B，另一端连接排舷外管泄放舱内水；
排舷外管为位于船体外板上的管孔。
在减摇水舱下部围阱与减摇水舱的外侧设有减摇水舱屏蔽层。
在反应堆舱的外侧设有反应堆舱屏蔽层，反应堆舱屏蔽层与减摇水舱屏蔽层具备同等屏蔽水平。
在减摇水舱下部围阱中设置多层中间平台、检修梯道、把手、人孔和透气孔，以便在减摇水舱处于无水状态时，操作人员可进入其中检修。
在减摇水舱中设置测深管，测深管的底端直至减摇水舱下部围阱的底部，以便操作人员监控水舱液位。
减摇水舱下部围阱的壁板采用深熔焊、熔透焊或普通角焊与反应堆舱的顶板连接。
当处于正常运营工况时，隔离阀C、隔离阀D处于关闭状态，隔离阀A处于打开状态，减摇水舱主要起到减摇作用，并可通过打开隔离阀B、从管道和排舷外管处泄放舱内水。
当反应堆舱发生失水事故，舱内产生大量高温蒸汽需要抑压时，首先关闭隔离阀A，防止放射性物质外泄；然后打开隔离阀C，由于反应堆舱处于超出一个大气压的状态，反应堆舱内的高温蒸汽受到压差驱动迅速通过吸口进入抑压管，由于抑压管浸没于水中的距离很长，可实现高效冷却，剩余未冷却的蒸汽通过气泡出口注入减摇水舱的抑压水中继续冷却，最后部分仍未冷却的蒸汽堆积于减摇水舱中，最终反应堆舱与减摇水舱达到压力和热的平衡。
当反应堆舱发生失水事故，舱内产生大量高温蒸汽需要抑压时，首先关闭隔离阀A，防止放射性物质外泄；然后打开隔离阀D，使减摇水舱中的水通过重力从喷头处喷入反应堆舱，实现喷淋。
减摇水舱不能同时兼做喷淋水箱和抑压水箱。
本发明的显著效果在于：
(1)本发明结合事故工况发生概率较小和减摇水舱常年携带大量淡水或处理压载水的特点，将减摇水舱设计为可兼做安全系统相关水舱的功能，实现船用核动力装置小型化的特点，具有较强的适船性。
(2)本发明减摇水舱在具备基本的减摇功能的同时，可具备抑压、喷淋功能。
(3)本发明减摇水舱下部围阱结构除满足抑压需求之外，还充分考虑了检修等的需要，设置了人员进出的通道。
(4)本发明减摇水舱在兼做抑压水舱时，具备与反应堆舱的同等屏蔽和强度，可最大限度防止放射性物质外泄。
(5)本发明减摇水舱与反应堆舱直接存在较大高度差，具备非能动喷淋的能力。
附图说明
图1为减摇水舱剖面示意图一；
图2为减摇水舱剖面示意图二；
图3为减摇水舱下部围阱剖面示意图；
图4为减摇水舱下部围阱平面示意图。
图中：1.反应堆舱；2.减摇水舱；3.船体外板；4.反应堆舱屏蔽层；5.减摇水舱屏蔽层；6.减摇水舱下部围阱；7.反应堆压力容器；8.透气管；9.隔离阀A；10.隔离阀B；11.隔离阀C；12.隔离阀D；16.抑压管；17.吸口；18.气泡出口；19.喷头；20.中间平台；21.检修梯道；22.把手；23.人孔；24.透气孔；25.测深管，26.管道；27.排舷外管。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1～2所示的一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，减摇水舱2位于反应堆舱1的后上方或前上方，减摇水舱2与反应堆舱1之间通过减摇水舱下部围阱6连接。其中，减摇水舱下部围阱6与减摇水舱2连通，减摇水舱下部围阱6的壁板采用深熔焊、熔透焊或普通角焊与反应堆舱1的顶板连接。在反应堆舱1上、与减摇水舱下部围阱6的交界面处分别开孔，用于安装抑压管16和隔离阀D12。
在减摇水舱下部围阱6与减摇水舱2的外侧设有减摇水舱屏蔽层5。
在反应堆舱1的外侧设有反应堆舱屏蔽层4，反应堆舱屏蔽层4与减摇水舱屏蔽层5具备同等屏蔽水平。
在减摇水舱2的顶部设有透气管8，并通过隔离阀A9控制透气管8的通断。
在减摇水舱2内设有倒钩形的抑压管16，抑压管16贯穿整个减摇水舱下部围阱6，其中抑压管16的最高点高于减摇水舱2的自由液面，抑压管16的上部末端气泡出口18位于减摇水舱2的自由液面以下，抑压管16的下部吸口17穿过减摇水舱下部围阱6上的开孔，伸入反应堆舱1的上部。在抑压管16的下部设有隔离阀C11。
在反应堆舱1的内侧顶部设有喷头19，喷头19的输水管与隔离阀D12相连。
在减摇水舱下部围阱6的底部设有隔离阀B10，管道26一端连接隔离阀B10，另一端连接排舷外管27泄放舱内水。排舷外管27为位于船体外板3上的管孔。
如图3所示，在减摇水舱下部围阱6中设置多层中间平台20、检修梯道21、把手22、人孔23和透气孔24，以便在减摇水舱2处于无水状态时，操作人员可进入其中检修。
如图4所示，在减摇水舱2中设置测深管25，测深管25的底端穿过各层中间平台20直至减摇水舱下部围阱6的底部，以便操作人员监控水舱液位。
当处于正常运营工况时，隔离阀C11、隔离阀D12处于关闭状态，隔离阀A9处于打开状态，减摇水舱2主要起到减摇作用，并可通过打开隔离阀B10、从管道26和排舷外管27处泄放舱内水。其中，舱内水为从船舶制淡系统引入的淡水或经处理后的从船舶压载系统引入的压载水。
当反应堆舱1发生失水事故，舱内产生大量高温蒸汽需要抑压时，首先关闭隔离阀A9，防止放射性物质外泄；然后打开隔离阀C11，由于反应堆舱1处于超出一个大气压的状态，反应堆舱1内的高温蒸汽受到压差驱动迅速通过吸口17进入抑压管16，由于抑压管16浸没于水中的距离很长，可实现高效冷却，剩余未冷却的蒸汽通过气泡出口18注入减摇水舱2的抑压水中继续冷却，最后部分仍未冷却的蒸汽堆积于减摇水舱2中，最终反应堆舱1与减摇水舱2达到压力和热的平衡。
当反应堆舱1发生失水事故，舱内产生大量高温蒸汽需要抑压时，首先关闭隔离阀A9，防止放射性物质外泄；然后打开隔离阀D12，使减摇水舱2中的水通过重力从喷头19处喷入反应堆舱1，实现非能动喷淋。
通常的，减摇水舱2不能同时兼做喷淋水箱和抑压水箱。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，其特征在于：减摇水舱(2)位于反应堆舱(1)的后上方或前上方，减摇水舱(2)与反应堆舱(1)之间通过减摇水舱下部围阱(6)连接；其中，减摇水舱下部围阱(6)与减摇水舱(2)连通；
在反应堆舱(1)上、与减摇水舱下部围阱(6)的交界面处分别开孔，用于安装抑压管(16)和隔离阀D(12)；
在减摇水舱(2)的顶部设有透气管(8)，并通过隔离阀A(9)控制透气管(8)的通断；
在减摇水舱(2)内设有倒钩形的抑压管(16)，抑压管(16)贯穿整个减摇水舱下部围阱(6)；其中抑压管(16)的最高点高于减摇水舱(2)的自由液面，抑压管(16)的上部末端气泡出口(18)位于减摇水舱(2)的自由液面以下，抑压管(16)的下部吸口(17)穿过减摇水舱下部围阱(6)上的开孔，伸入反应堆舱(1)的上部；
在抑压管(16)的下部设有隔离阀C(11)；
在反应堆舱(1)的内侧顶部设有喷头(19)，喷头(19)的输水管与隔离阀D(12)相连；
在减摇水舱下部围阱(6)的底部设有隔离阀B(10)，管道(26)一端连接隔离阀B(10)，另一端连接排舷外管(27)泄放舱内水；
排舷外管(27)为位于船体外板(3)上的管孔。
2.如权利要求1所述的一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，其特征在于：在减摇水舱下部围阱(6)与减摇水舱(2)的外侧设有减摇水舱屏蔽层(5)。
3.如权利要求2所述的一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，其特征在于：在反应堆舱(1)的外侧设有反应堆舱屏蔽层(4)，反应堆舱屏蔽层(4)与减摇水舱屏蔽层(5)具备同等屏蔽水平。
4.如权利要求1所述的一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，其特征在于：在减摇水舱下部围阱(6)中设置多层中间平台(20)、检修梯道(21)、把手(22)、人孔(23)和透气孔(24)，以便在减摇水舱(2)处于无水状态时，操作人员可进入其中检修。
5.如权利要求1所述的一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，其特征在于：在减摇水舱(2)中设置测深管(25)，测深管(25)的底端直至减摇水舱下部围阱(6)的底部，以便操作人员监控水舱液位。
6.如权利要求1所述的一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，其特征在于：减摇水舱下部围阱(6)的壁板采用深熔焊、熔透焊或普通角焊与反应堆舱(1)的顶板连接。
7.如权利要求1～6任一项所述的一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，其特征在于：当处于正常运营工况时，隔离阀C(11)、隔离阀D(12)处于关闭状态，隔离阀A(9)处于打开状态，减摇水舱(2)主要起到减摇作用，并可通过打开隔离阀B(10)、从管道(26)和排舷外管(27)处泄放舱内水。
8.如权利要求1～6任一项所述的一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，其特征在于：当反应堆舱(1)发生失水事故，舱内产生大量高温蒸汽需要抑压时，首先关闭隔离阀A(9)，防止放射性物质外泄；然后打开隔离阀C(11)，由于反应堆舱(1)处于超出一个大气压的状态，反应堆舱(1)内的高温蒸汽受到压差驱动迅速通过吸口(17)进入抑压管(16)，由于抑压管(16)浸没于水中的距离很长，可实现高效冷却，剩余未冷却的蒸汽通过气泡出口(18)注入减摇水舱(2)的抑压水中继续冷却，最后部分仍未冷却的蒸汽堆积于减摇水舱(2)中，最终反应堆舱(1)与减摇水舱(2)达到压力和热的平衡。
9.如权利要求8所述的一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，其特征在于：当反应堆舱(1)发生失水事故，舱内产生大量高温蒸汽需要抑压时，首先关闭隔离阀A(9)，防止放射性物质外泄；然后打开隔离阀D(12)，使减摇水舱(2)中的水通过重力从喷头(19)处喷入反应堆舱(1)，实现喷淋。
10.如权利要求9所述的一种具有抑压喷淋功能的核动力船舶减摇水舱，其特征在于：减摇水舱(2)不能同时兼做喷淋水箱和抑压水箱。
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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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