CN202126851U - 辅助蓄水型非能动双层安全壳 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及核电领域的安全相关结构，具体公开了一种辅助蓄水型非能动双层安全壳。它包括外侧板和钢安全壳，两者之间为隔断环板，外侧板上设有排水阀门和进水阀门；隔断环板下方的外侧板上设有排气孔，进气孔位于排气孔下方；在外侧板的外部一侧设有下部水箱，下部水箱和钢安全壳之间、隔断环板的下方设有下部冷却水导流系统。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额，因而事故工况下其可靠性更高；蓄水量较大、抗震性能更加良好。另外由于隔断环板的设计，在事故工况下钢安全壳内部压力过大时，抵消部分内压，降低钢安全壳在事故工况下的失效概率，同时提高了核电厂在飞机撞击下的生存能力。

Description

辅助蓄水型非能动双层安全壳

技术领域

本实用新型属于核电领域的安全相关结构形式的设计，具体涉及一种双层安全壳。

背景技术

安全壳是核电厂最重要的安全结构，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的非能动冷却功能，是通过设在安全壳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：另外AP1000的安全壳是通过屏蔽厂房顶部的非能动安全壳冷却水箱所储存的水的喷淋来进行余热排出，由于非能动安全壳冷却水箱位于屏蔽厂房顶部，故而对屏蔽厂房的抗震性能造成了不利影响，而且其蓄水量十分有限；普通的安全壳通过专设的安全系统进行余热排出，而这些安全系统是需要动力驱动的，可靠性较低。

中国实用新型专利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蓄水量大，具有良好的余热排出性能，而且具有良好的抗震性能，同时在事故工况下不需外接能源支持的辅助蓄水型非能动双层安全壳。

本实用新型的技术方案如下：

一种辅助蓄水型非能动双层安全壳，它包括固定在底板上的外侧板，外侧板内相隔一定间隙设有钢安全壳，该钢安全壳固定在底板上，所述外侧板顶端设有散热顶盖将钢安全壳封盖，所述的钢安全壳和外侧板之间设有环形的隔断环板，该隔断环板的内侧与钢安全壳外壁固定连接，其外侧与外侧板的内壁固定连接；在外侧板上设有排水阀门，且排水阀门位于隔断环板的水平位置上方，在外侧板上设有进水阀门，且进水阀门位于排水阀门的上方；在外侧板上设有排气孔，且排气孔位于隔断环板的水平位置下方，在外侧板上设有进气孔，且进气孔位于排气孔下方；在外侧板的外部一侧设有下部水箱，下部水箱和钢安全壳之间、隔断环板的下方设有下部冷却水导流系统，该下部冷却水导流系统包括一端连接在下部水箱上的主导流管，该主导流管与下部水箱的连接处设有导流阀门，主导流管的另一端固定设有与其连通的分配环管，分配环管上设有与其连通的分支导流管，该分支导流管的管口处设有流量分配板，流量分配板的另一侧则固定在钢安全壳的外壁上。

在上述辅助蓄水型非能动双层安全壳中：在隔断环板的上方、钢安全壳和外侧板之间固定设有上部纵向支撑肋，每相邻两根上部纵向支撑肋之间固定设有上部环向支撑肋；在隔断环板下方、钢安全壳和外侧板之间的间隙内固定安装下部纵向支撑柱，下部纵向支撑柱上固定设有下部环向支撑肋。

在上述辅助蓄水型非能动双层安全壳中：所述上部纵向支撑肋下端固定在隔断环板上，相对钢安全壳中心以22.5°间隔布置，下部纵向支撑柱下端固定在底板上，相对钢安全壳中心以22.5°间隔布置，下部环向支撑肋与钢安全壳外壁之间设有间隙。

在上述辅助蓄水型非能动双层安全壳中：所述隔断环板上设有防水隔垫。

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，而下部水箱位于安全壳一侧，其蓄水量灵活调整，因而整个安全壳的蓄水量较大；由于下部冷却水的质量作用于与本实用新型相连的辅助厂房，而上部冷却水的质量是沿纵向平均分布的，所以抗震性能更加良好；即使下部冷却水导流系统在事故工况下无法正常开启，仅靠上部冷却水的作用和钢安全壳自身的导热能力，也可以在很大程度上完成余热排出功能；本实用新型中，下部冷却水箱位于安全壳一侧，操作人员易于到达(通过辅助厂房楼梯就可以到达，而AP1000的安全壳房顶部的非能动安全壳冷却水箱很难在危急时刻到达)，紧急情况下可以手动开启下部冷却水导流系统或者进行应急维修，可靠性更高。

另外由于隔断环板的设计，使得上部冷却水位于隔断环板之上的钢安全壳外，相当于在隔断环板之上的钢安全壳外施加了静水压力，从而在事故工况下钢安全壳内部压力过大时，抵消部分内压，降低钢安全壳在事故工况下的失效概率。同时，由于隔断环板的设计，当飞机撞击外侧板事故发生时，由于飞行高度的限制，一般会撞击在隔断环板以上的区域。隔断环板以下的外侧板受到撞击的概率极小。如果隔断环板以上的外侧板被撞破，上部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，可以降低飞机燃油爆炸等次生灾害发生的概率。在遭遇飞机撞击后，即使上部冷却水全部流出，下部冷却水仍然可以工作一段时间，极大地提高了核电厂在飞机撞击下的生存能力。

附图说明

图1为本实用新型提供的辅助蓄水型非能动双层安全壳结构示意图；

图2为下部冷却水导流系统结构示意图；

图3为下部纵向支撑柱和下部环向支撑肋位置示意图；

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.注水阀门；8.排水阀门；9.上部冷却水；10.隔断环板；11.上部纵向支撑肋；12.上部环向支撑肋；13.下部水箱；14.下部冷却水；15.下部冷却水导流系统；16.下部纵向支撑柱；17.下部环向支撑肋；18.排气孔；19.进气孔；20.导流阀门；21.主导流管；22.分配环管；23.分支导流管；24.流量分配板。

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上安装封闭的钢安全壳1，钢安全壳1内侧底部是常规的安全壳内部结构2。所述钢安全壳1，为两端为椭球形封头的圆柱筒。在距离钢安全壳1的外侧一定间隙的安装有圆筒状的外侧板3，其内部带有不锈钢衬里，并同样安装在底板5上。外侧板3的顶端加盖半椭球形的散热顶盖4，散热顶盖4上还开有一个烟囱，用于排出水蒸汽，该散热顶盖4的内部同样带有不锈钢衬里。

如图1所示，隔断环板10位于钢安全壳1和外侧板3之间，隔断环板10内侧与钢安全壳1焊接，外侧钻出配筋孔，外侧板3的钢筋从这些配筋孔穿过，在浇注外侧板混凝土后，可以将隔断环板10牢固嵌固于外侧板3。在隔断环板10上放置有防水隔垫6，它由橡胶制成，其主要作用是防止上部冷却水向下渗漏。在隔断环板10水平位置以上的外侧板3上开有注水阀门7和排水阀门8，且注水阀门7位于外侧板3顶端，上部冷却水9通过注水阀门7进入，通过排水阀门8排出。在隔断环板10水平下方0.5m的外侧板3上开有排气孔18。排气孔18下方开有进气孔19，进气孔19位于底板5上方1m的外侧板3上。

如图1和图3所示，在隔断环板10的上方、钢安全壳1和外侧板3之间的间隙内固定安装上部纵向支撑肋11，其下端固定焊接在隔断环板10上。本实施例中上部纵向支撑肋11采用TW175×350×12×19型钢，相对钢安全壳1中心以22.5°间隔布置，共16根。在每两根相邻的上部纵向支撑肋11之间焊接上部环向支撑肋12，它采用热轧L140×12型钢，其水平向是与钢安全壳1同心的圆弧形，竖向间距3m。在隔断环板10下方、钢安全壳1和外侧板3之间的间隙内固定安装下部纵向支撑柱16，其下端固定安装在底板5上。在下部纵向支撑柱16上焊接下部环向支撑肋17，且下部环向支撑肋17与钢安全壳1的外表面间距2cm，本实施例中，下部纵向支撑柱16采用TW175×350×12×19型钢，相对钢安全壳1中心以22.5°间隔布置，共16根，下部环向支撑肋17采用热轧L140×12型钢，其竖向间距3m，焊接于下部纵向支撑柱16上，主要作用是提高下部纵向支撑柱16的稳定性。

本实用新型中的下部水箱13位于外侧板3的外部一侧，下部冷却水14位于下部水箱13内。在下部水箱13和钢安全壳1之间，隔断环板10的下方安装有下部冷却水导流系统15，用于将下部冷却水14均匀引导至隔断环板10下的钢安全壳1外表面。该下部冷却水导流系统15，包括连接在下部水箱13上的主导流管21，在主导流管21与下部水箱13连接的一端安装导流阀门20，另一端固定安装与其相通的分配环管22，分配环管22又与分支导流管23的一端连通，分支导流管23的另一端焊接流量分配板24的一侧边，流量分配板24的另一侧边焊接在钢安全壳1外表面。本实施例中，分配环管22可焊接于下部纵向支撑柱16上，分支导流管23和流量分配板24位于每两根下部纵向支撑柱16之间。本实施例中主导流管21、分配环管22、分支导流管23采用不锈钢管制作。流量分配板24采用不锈钢锻制，其表面应做波纹化处理，以控制水流速度。当导流阀门20打开时，下部冷却水14通过主导流管21流入分配环管22，然后流入分支导流管23，再通过分支导流管23进入流量分配板24，随后通过流量分配板24均匀淋洒在钢安全壳1上。

在事故工况下，钢安全壳1上部的热量会加热上部冷却水9，生成水蒸汽，水蒸汽上升过程中遇到散热顶盖4，部分水蒸汽遇到散热顶盖4的不锈钢衬里后发生冷凝，冷凝生成的水会落入底板5、钢安全壳1和外侧板3之间，进入下一个热量循环。大部分携带大量热量的水蒸汽则会通过其上的烟囱排出。与此同时，下部冷却水14通过下部冷却水导流系统15均匀淋洒在隔断环板10之下的钢安全壳1上，在其内部热量的作用下生成水蒸汽。含有大量热量的水蒸汽会在下部进气孔19和下部排气孔18之间的热对流作用下快速排出，从而排出余热。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 (4)

1.一种辅助蓄水型非能动双层安全壳，它包括固定在底板(5)上的外侧板(3)，外侧板(3)内相隔一定间隙的设有钢安全壳(1)，该钢安全壳(1)固定在底板(5)上，所述的外侧板(3)顶端设有散热顶盖(4)将钢安全壳(1)封盖，其特征在于：所述的钢安全壳(1)和外侧板(3)之间设有环形的隔断环板(10)，该隔断环板(10)的内侧与钢安全壳(1)外壁固定连接，其外侧与外侧板(3)的内壁固定连接；在外侧板(3)上设有排水阀门(8)，且排水阀门(8)位于隔断环板(10)的水平位置上方，在外侧板(3)上设有进水阀门(7)，且进水阀门(7)位于排水阀门(8)的上方；在外侧板(3)上设有排气孔(18)，且排气孔(18)位于隔断环板(10)的水平位置下方，在外侧板(3)上设有进气孔(19)，且进气孔(19)位于排气孔(18)下方；在外侧板(3)的外部一侧设有下部水箱(13)，下部水箱(13)和钢安全壳(1)之间、隔断环板(10)的下方设有下部冷却水导流系统(15)，该下部冷却水导流系统(15)包括一端连接在下部水箱(13)上的主导流管(21)，该主导流管(21)与下部水箱(13)的连接处设有导流阀门(20)，主导流管(21)的另一端固定设有与其连通的分配环管(22)，分配环管(22)上设有与其连通的分支导流管(23)，该分支导流管(23)的管口处设有流量分配板(24)，流量分配板(24)的另一侧则固定在钢安全壳(1)的外壁上。

2.如权利要求1所述的辅助蓄水型非能动双层安全壳，其特征在于：在隔断环板(10)的上方、钢安全壳(1)和外侧板(3)之间固定设有上部纵向支撑肋(11)，每相邻两根上部纵向支撑肋(11)之间固定设有上部环向支撑肋(12)；在隔断环板(10)下方、钢安全壳(1)和外侧板(3)之间的间隙内固定安装下部纵向支撑柱(16)，下部纵向支撑柱(16)上固定设有下部环向支撑肋(17)。

3.如权利要求1或2所述的辅助蓄水型非能动双层安全壳，其特征在于：所述上部纵向支撑肋(11)下端固定在隔断环板(10)上，相对钢安全壳(1)中心以22.5°间隔布置；下部纵向支撑柱(16)下端固定在底板(5)上，相对钢安全壳(1)中心以22.5°间隔布置，下部环向支撑肋(17)与钢安全壳(1)外壁之间设有间隙。

4.如权利要求1或2所述的辅助蓄水型非能动双层安全壳，其特征在于：所述隔断环板(10)上设有防水隔垫(6)。

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