CN202126850U - 蓄水型非能动双层安全壳 - Google Patents

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程书剑
黄小林
马云飞
袁芳
王攀
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Abstract

本实用新型属于核电站安全设计技术，具体公开了一种蓄水型非能动双层安全壳。它包括外侧板和钢安全壳，两者之间设有间隔，间隔的底部设有防水隔垫，外侧板顶端设有散热顶盖。本装置通过水的热对流的固有物理特性进行余热排出，可靠性更高，蓄水量较大，抗震性能好；由于在钢安全壳和外侧板之间设计了一定的空隙，空隙内注入冷却水，因而在事故工况下，相当于在钢安全壳外施加了静水压力，抵消部分内压，降低了钢安全壳在事故工况下的失效概率；当受到飞机撞击使得外侧板有破损时，冷却水会在重力作用下迅速从外侧板的破口喷出，起到消防灭火的作用，降低了飞机燃油爆炸的发生概率。

Description

蓄水型非能动双层安全壳
技术领域
本实用新型属于核电站安全设计技术，具体涉及一种双层安全壳。
背景技术
安全壳核电厂最重要的安全结构之一，其主要功能是在假想的设计基准事故后，承受内压，包容气载放射性释放物，并在正常运行期间为反应堆堆芯和冷却剂系统提供屏障。同时，安全壳也是反应堆的热力边界，具有将设计基准事故后产生的热量排入大气、防止超压的功能。
现有安全壳主要分为以下几种类型：带钢衬里的预应力混凝土安全壳；由预应力混凝土安全壳与普通混凝土安全壳共同组成的双层安全壳；由钢安全壳与钢筋/预应力钢筋混凝土安全壳共同组成的双层安全壳。我国的秦山一期便是采用自主设计的带钢衬里的预应力混凝土安全壳。采用法国技术的EPR核电厂和采用俄罗斯技术的VVER核电厂采用了由预应力混凝土安全壳和普通混凝土安全壳组成的双层安全壳。而目前正在大批量兴建的AP1000核电厂，则是采用由钢安全壳与钢筋混凝土屏蔽厂房共同组成的双层安全壳，该安全壳采用了非能动技术，具有更高的可靠性。
AP1000核电厂在基准事故下的安全壳非能动冷却，是通过屏蔽厂房顶部的非能动安全壳冷却水箱所储水的喷淋来进行的。相比以往的安全壳/屏蔽厂房，在热力学性能上，这是一个显著的进步。但是也存在一定的问题：将如此巨大的水箱置于屏蔽厂房的顶部，显然对结构的抗震是不利的。而喷淋系统本身是能否在事故状态下顺利开启，也大大影响了系统的可靠性。
中国发明专利03143620.X提出了一种新型的沸水反应堆安全壳，该专利对安全壳内部结构进行了调整，具有一定的创新性。但由于未对安全壳本身做出重大改进，在余热排出和防止超压方面，未有显著进步。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种具有良好的余热排出性能，又有良好的抗震性能，而且可以提高安全壳抵抗事故工况下内部压力的能力的蓄水型非能动双层安全壳。
本实用新型的技术方案如下：
一种蓄水型非能动双层安全壳，它包括圆筒形的外侧板，外侧板的内部设有钢安全壳，外侧板的顶端设有散热顶盖，所述的钢安全壳和外侧板之间间隔一定距离；所述的外侧板的侧壁上设有注水孔，外侧板的下端侧壁上设有排水孔，并且在排水孔的水平位置下方、外侧板与钢安全壳之间设有环形的防水隔垫。
在上述蓄水型非能动双层安全壳中：所述的外侧板固定在底板上，且底板中心设有半椭球形凹槽，所述的钢安全壳固定在半椭球形凹槽内。
在上述蓄水型非能动双层安全壳中：所述的钢安全壳为两端是半椭球形封头的封闭圆柱筒体。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型是通过水的热对流的固有物理特性进行余热排出，因而事故工况下其可靠性更高，建造时通过调整钢安全壳和外侧板间的空隙大小来调整上部冷却水蓄水量，因而整个安全壳的蓄水量较大，同时由于水的质量是纵向平均分布的，因而整个安全壳的抗震性能更好；在事故工况下，钢安全壳内部压力会升高，本实用新型由于在钢安全壳和外侧板之间设计了一定的空隙，空隙内注入冷却水，相当于在钢安全壳外施加了静水压力，从而抵消部分内压，降低了钢安全壳在事故工况下的失效概率；由于设计外侧板结构，使得本实用新型所述双层安全壳当受到飞机撞击使得外侧板有破损时，冷却水会在重力作用下迅速从破口喷出，起到消防灭火的作用，降低了飞机燃油爆炸的发生概率。
附图说明
图1为本实用新型提供的蓄水型非能动双层安全壳结构示意图；
图中：1.钢安全壳；2.安全壳内部结构；3.外侧板；4.散热顶盖；5.底板；6.防水隔垫；7.注水孔；8.排水孔；9.冷却水。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，在混凝土底板5上固定安装钢安全壳1，其内部为常规的安全壳内部结构2。钢安全壳1外部距离一定间隙固定安装外侧板3。所述的钢安全壳1，其直径约为40m，总高度约为60m。其厚度约为4.5cm，其侧壁是圆筒形，其底部固定在底板5上，钢安全壳1的顶部封闭。所述钢安全壳1的外侧可以安装有环向和纵向加劲肋，以抵抗外压。环向加劲肋可采用热轧L140×12型钢，竖向加劲肋采用TW175×350×12×19型钢。
所述外侧板3的内径比钢安全壳1直径大3m，外径比内径大2.2m左右，高度(从钢筋混凝土底板5的顶面算起)约为65m。
在外侧板3顶端加盖散热顶盖4，将整个钢安全壳1封装。该散热顶盖4的厚度约为5cm，采用L型环肋进行环向加固，采用T形纵肋进行径向加固。L型环肋截面与热轧L140×12型钢相同。T形纵肋的截面与TW175×350×12×19型钢截面相同。散热顶盖4开有数个排气孔，用于排出部分在事故工况下生成的水蒸气。
在钢安全壳1和外侧板3之间的间隙内、在底板5上安装有圆环形的防水隔垫6，其内侧焊接在在钢安全壳1的外壁上，其外侧与外侧板3固定安装。
在外侧板7的侧壁上加工注水孔7和排水孔8。通过注水孔7将冷却水9注入，在通过下部的排水孔8将冷却水9排出。
工作时，关闭排水孔8，打开注水孔7，通过注水孔7向混凝土底板5、钢安全壳1和外侧板3之间注入冷却水9，随后关闭注水孔7。
在事故工况下，钢安全壳1内部的热量会加热冷却水9，生成水蒸气，水蒸气上升过程中遇到钢制屏蔽厂房散热顶盖4，部分水蒸气通过钢制屏蔽厂房散热顶盖4上的开孔向大气排放，部分则会冷凝，通过钢制屏蔽厂房散热顶盖4向大气排出热量。冷凝生成的水会落入钢筋混凝土底板5、钢安全壳1和钢板混凝土屏蔽厂房3之间，进入下一个热量循环。通过热对流原理，本实用新型可以快速将事故工况下生成的余热排入大气中。

Claims (3)

1.一种蓄水型非能动双层安全壳，其特征在于：它包括圆筒形的外侧板(3)，外侧板(3)的内部设有钢安全壳(1)，外侧板(3)的顶端设有散热顶盖(4)，所述的钢安全壳(1)和外侧板(3)之间间隔一定距离；所述的外侧板(3)的侧壁上设有注水孔(7)，外侧板(3)的下端侧壁上设有排水孔(8)，并且在排水孔(8)的水平位置下方、外侧板(3)与钢安全壳(1)之间设有环形的防水隔垫(6)。
2.如权利要求1所述的蓄水型非能动双层安全壳，其特征在于：所述的外侧板(3)固定在底板(5)上，且底板(5)中心设有半椭球形凹槽，所述的钢安全壳(1)固定在半椭球形凹槽内。
3.如权利要求1或2所述的蓄水型非能动双层安全壳，其特征在于：所述的钢安全壳(1)为两端是半椭球形封头的封闭圆柱筒体。
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