CN116246804A - 一种抑压水池及水上浮动核电站的安全系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核反应堆技术领域，特别涉及一种抑压水池及水上浮动核电站的安全系统。该抑压水池设置于水上浮动核电站安全壳的外部，与安全壳之间通过导管连接，抑压水池包括壳体，内部分为位于上方的第一空间和位于下方的第二空间，分别用于容纳不凝性气体和冷凝介质；导管穿过第一空间并伸入第二空间，用于将事故工况下安全壳内形成的蒸汽空气混合物引入冷凝介质内，以利用冷凝介质对混合物进行冷凝；抑压水池内部用横向及纵向排列的挡板隔开，挡板之间设置通孔及连接通孔的引流渐缩管，用于加速流动和环向导流；壳体连接有泄压阀，与第一空间连通，用于在第一空间内的压力高于预设阈值时开启。本发明提供的方案能够有效解决安全壳内部超压的问题。

Description

一种抑压水池及水上浮动核电站的安全系统

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，特别涉及一种抑压水池及水上浮动核电站的安全系统。

背景技术

小型核电站通常采用抑压式安全壳来保证核反应堆的安全性。在这种设计下，抑压水池是一个重要的组成部分，可以在失水事故发生时起到关键作用，保证核电站不超温超压。但是，水上浮动核电站会由于波浪、大风等引起摇摆，这会对抑压水池的稳定运行带来影响，从而影响水上浮动核电站的安全性。

目前，水上浮动核电站大多采用将抑压水池设置于安全壳内部的方案。然而，这种方案不能有效解决安全壳内部超压的问题。

因此，目前亟待需要提供一种抑压水池及水上浮动核电站的安全系统来解决上述技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种抑压水池及水上浮动核电站的安全系统，能够有效解决安全壳内部超压的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种抑压水池，设置于水上浮动核电站中安全壳的外部，所述抑压水池与所述安全壳之间通过导管连接，所述抑压水池包括壳体，所述壳体内设置有位于上方的第一空间和位于下方的第二空间，所述第一空间用于容纳不凝性气体，所述第二空间用于容纳冷凝介质；

所述导管穿过所述第一空间并伸入所述第二空间，所述导管用于将在事故工况下所述安全壳内形成的蒸汽和空气的混合物引入所述冷凝介质内，以利用所述冷凝介质对所述混合物进行冷凝；

所述壳体还连接有泄压阀，所述泄压阀与所述第一空间连通，所述泄压阀用于在所述第一空间内的压力高于预设阈值时开启。

在一种可能的设计中，所述第二空间内设置有多个沿横向排列的第一挡板和多个沿纵向排列的第二挡板，所述第一挡板和所述第二挡板相互交叉设置。

在一种可能的设计中，所述第一挡板和所述第二挡板的顶部均不低于所述冷凝介质的液面，所述第一挡板和所述第二挡板均设置有用于所述冷凝介质流通的通孔。

在一种可能的设计中，所述第一挡板的所述通孔位于所述第一挡板的中部和/或底部，所述第二挡板的所述通孔位于所述第二挡板的中部和/或底部。

在一种可能的设计中，所述通孔的边缘设置有锯齿状结构。

在一种可能的设计中，在所有所述通孔中，至少两个所述通孔之间连接有第一渐缩管。

在一种可能的设计中，相邻两个所述第一挡板之间均设置有所述第一渐缩管，相邻两个所述第二挡板之间均设置有所述第一渐缩管。

在一种可能的设计中，所述第一挡板和所述第二挡板的夹角处设置有第二渐缩管，所述第二渐缩管分别与所述第一挡板和所述第二挡板的所述第一渐缩管连接，以使多个所述第一渐缩管和所述第二渐缩管连接形成闭环。

在一种可能的设计中，所述不凝性气体为空气，所述冷凝介质为水。

第二方面，本发明实施例还提供了一种水上浮动核电站的安全系统，包括安全壳、导管和抑压水池，所述抑压水池设置于所述安全壳的外部，所述抑压水池通过所述导管与所述安全壳连接；

所述抑压水池为上述任一项所述的抑压水池。

本发明实施例提供了一种抑压水池及水上浮动核电站的安全系统，通过利用导管将在事故工况下安全壳内形成的蒸汽和空气的混合物引入冷凝介质内，以利用冷凝介质对混合物进行冷凝，从而可以抑制安全壳内部压力升高；通过在壳体的第一空间的外部设置泄压阀，这样在第一空间内的压力高于预设阈值时开启泄压阀，从而可以进一步抑制安全壳内部压力升高。因此，上述技术方案能够有效解决安全壳内部超压的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的水上浮动核电站的安全系统的结构示意图；

图2是图1所示安全系统中抑压水池的结构示意图；

图3是图2所示抑压水池去掉壳体后的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的第一挡板、第二挡板、第一渐缩管和第二渐缩管的俯视图。

附图标记：

10-抑压水池；

20-安全壳；

30-导管；

1-壳体；

11-第一空间；

12-第二空间；

13-第一挡板；

14-第二挡板；

15-通孔；

16-第一渐缩管；

17-第二渐缩管；

2-泄压阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种水上浮动核电站的安全系统，包括安全壳20、导管30和抑压水池10，抑压水池10设置于安全壳20的外部，抑压水池10通过导管30与安全壳20连接。

在本实施例中，由于水上浮动核电站的安全壳20的体积通常较小，其内部不适宜设置抑压水池，因此可以考虑将抑压水池10设置于水上浮动核电站的安全壳20的外部，同时抑压水池10外部设置可以实现抑压水池10再泄压，以进一步增加抑压水池10的自主非能动运行时长，保障水上浮动核电站中安全壳20长时间的完整性。

如图2所示，本发明实施例提供了一种抑压水池10，该抑压水池10设置于水上浮动核电站中安全壳20的外部，抑压水池10与安全壳20之间通过导管30连接，抑压水池10包括壳体1，壳体1内设置有位于上方的第一空间11和位于下方的第二空间12，第一空间11用于容纳不凝性气体，第二空间12用于容纳冷凝介质；

导管30穿过第一空间11并伸入第二空间12，导管30用于将在事故工况下安全壳20内形成的蒸汽和空气的混合物引入冷凝介质内，以利用冷凝介质对混合物进行冷凝；

壳体1还连接有泄压阀2，泄压阀2与第一空间11连通，泄压阀2用于在第一空间11内的压力高于预设阈值时开启，抑压水池内气体经水洗过滤后排放。

在本实施例中，通过利用导管30将在事故工况下安全壳20内形成的蒸汽和空气的混合物引入冷凝介质内，以利用冷凝介质对混合物进行冷凝，从而可以抑制安全壳20内部压力升高；通过在壳体1的第一空间11的外部设置泄压阀，这样在第一空间11内的压力高于预设阈值时开启泄压阀2，从而可以进一步抑制安全壳20内部压力升高。因此，上述技术方案能够有效解决安全壳及抑压水池内部超压的问题。

需要说明的是，如果将抑压水池设置于安全壳内部，由于水上浮动核电站会因波浪、大风等引起摇摆，这会导致安全壳内形成的蒸汽和空气的混合物不能有效被冷凝介质冷凝，即混合物进入到上层气空间，而上层气空间位于安全壳内，从而导致安全壳内部压力升高。因此，现有技术的方案不能有效解决安全壳内部超压的问题。

如图2和图3所示，在本发明一个实施例中，第二空间12内设置有多个沿横向排列的第一挡板13和多个沿纵向排列的第二挡板14，第一挡板13和第二挡板14相互交叉设置。

在本实施例中，通过在第二空间12内设置多个沿横向排列的第一挡板13和多个沿纵向排列的第二挡板14，这样就可以通过多次反射和碰撞消耗冷凝介质的能量，最终降低冷凝介质的动能和波动幅度。此外，相互交叉设置的第一挡板13和第二挡板14还能起到防止水的流向倾斜的作用，从而实现更加平稳的水流，进而实现在保证抑压效果的同时减少水的摆动和波动。也就是说，通过将第二空间12的冷凝介质进行有效隔离、局部撞击引导能量耗散等方式，可以减少抑压水池20内部冷凝介质的晃动，如此提高了抑压水池10的安全可靠性。

在本发明一个实施例中，第一挡板13和第二挡板14的顶部均不低于冷凝介质的液面，第一挡板13和第二挡板14均设置有用于冷凝介质流通的通孔15。

在本实施例中，通过将第一挡板13和第二挡板14的顶部设置为均不低于冷凝介质的液面，这有利于减少抑压水池20内部冷凝介质的顶部自由液面大幅度摇摆；通过在第一挡板13和第二挡板14中均设置用于冷凝介质流通的通孔15，这可以实现抑压水池20内部冷凝介质的流通，从而保证加设挡板后抑压水池20内部冷凝介质的温度均匀，进而增加冷凝介质对混合物的冷凝效果。

在本发明一个实施例中，第一挡板13的通孔15位于第一挡板13的中部和/或底部，第二挡板14的通孔15位于第二挡板14的中部和/或底部。如此设置，既能够保证抑压水池20内部冷凝介质在不同的隔离空间流动，以充分地换热，又能够防止顶部自由液面大幅度摇摆。

在一些实施方式中，将第一挡板13和第二挡板14可以沿高度方向划分为三等份，分别为顶部区域、中部区域和底部区域，即第一挡板13的通孔15在第一挡板13中的设置区域为中部区域和底部区域，第二挡板14的通孔15在第二挡板14中的设置区域为中部区域和底部区域。

在本发明一个实施例中，通孔15的边缘设置有锯齿状结构（图中未示出）。如此设置，可以保证冷凝介质通过通孔15流通时，可以被分散成多个小细流，从而可以内部相互碰撞消耗冷凝介质的能量，最终降低水的动能和波动幅度。

如图4所示，在本发明一个实施例中，在所有通孔15中，至少两个通孔15之间连接有第一渐缩管16。如此设置，可以提高通孔15之间冷凝介质的流动速度，从而加速冷热流体混合，减少分区域、分层等温度不均匀性，进而增加冷凝介质对混合物的冷凝效果。

请继续参阅图4，在本发明一个实施例中，相邻两个第一挡板13之间均设置有第一渐缩管16，相邻两个第二挡板14之间均设置有第一渐缩管16。如此设置，可以进一步加速冷热流体混合，减少分区域、分层等温度不均匀性，进而增加冷凝介质对混合物的冷凝效果。

请继续参阅图4，在本发明一个实施例中，第一挡板13和第二挡板14的夹角处设置有第二渐缩管17，第二渐缩管17分别与第一挡板13和第二挡板14的第一渐缩管16连接，以使多个第一渐缩管16和第二渐缩管17连接形成闭环。

在本实施例中，多个第一渐缩管16和第二渐缩管17连接形成闭环，可以保证冷凝介质形成环形引流，从而充分保证抑压水池10内部冷凝介质的高效高速对流、充分搅浑，最终一方面起到防止抑压水池内部冷凝介质的晃动对反应堆的安全性造成影响的作用，另一方面加速冷热流体混合，减少分区域、分层等温度不均匀性。

在本发明一个实施例中，不凝性气体为空气，冷凝介质为水。

当然，不凝性气体还可以为氮气或其它不凝性气体，冷凝介质还可以为乙二醇或其它冷凝介质，在此本发明实施例不进行具体限定。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种抑压水池，其特征在于，设置于水上浮动核电站中安全壳的外部，所述抑压水池与所述安全壳之间通过导管连接，所述抑压水池包括壳体，所述壳体内设置有位于上方的第一空间和位于下方的第二空间，所述第一空间用于容纳不凝性气体，所述第二空间用于容纳冷凝介质；

所述导管穿过所述第一空间并伸入所述第二空间，所述导管用于将在事故工况下所述安全壳内形成的蒸汽和空气的混合物引入所述冷凝介质内，以利用所述冷凝介质对所述混合物进行冷凝；

所述壳体还连接有泄压阀，所述泄压阀与所述第一空间连通，所述泄压阀用于在所述第一空间内的压力高于预设阈值时开启。

2.根据权利要求1所述的抑压水池，其特征在于，所述第二空间内设置有多个沿横向排列的第一挡板和多个沿纵向排列的第二挡板，所述第一挡板和所述第二挡板相互交叉设置。

3.根据权利要求2所述的抑压水池，其特征在于，所述第一挡板和所述第二挡板的顶部均不低于所述冷凝介质的液面，所述第一挡板和所述第二挡板均设置有用于所述冷凝介质流通的通孔。

4.根据权利要求3所述的抑压水池，其特征在于，所述第一挡板的所述通孔位于所述第一挡板的中部和/或底部，所述第二挡板的所述通孔位于所述第二挡板的中部和/或底部。

5.根据权利要求3所述的抑压水池，其特征在于，所述通孔的边缘设置有锯齿状结构。

6.根据权利要求3所述的抑压水池，其特征在于，在所有所述通孔中，至少两个所述通孔之间连接有第一渐缩管。

7.根据权利要求6所述的抑压水池，其特征在于，相邻两个所述第一挡板之间均设置有所述第一渐缩管，相邻两个所述第二挡板之间均设置有所述第一渐缩管。

8.根据权利要求7所述的抑压水池，其特征在于，所述第一挡板和所述第二挡板的夹角处设置有第二渐缩管，所述第二渐缩管分别与所述第一挡板和所述第二挡板的所述第一渐缩管连接，以使多个所述第一渐缩管和所述第二渐缩管连接形成闭环。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的抑压水池，其特征在于，所述不凝性气体为空气，所述冷凝介质为水。

10.一种水上浮动核电站的安全系统，其特征在于，包括安全壳、导管和抑压水池，所述抑压水池设置于所述安全壳的外部，所述抑压水池通过所述导管与所述安全壳连接；

所述抑压水池为权利要求1-9中任一项所述的抑压水池。

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