CN203839055U - 一种非能动安全壳外侧冷却系统 - Google Patents

一种非能动安全壳外侧冷却系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种非能动安全壳外侧冷却系统，包括安全壳、包覆所述安全壳的混凝土外壳、设置在所述混凝土外壳上端的水箱，所述混凝土外壳与所述安全壳之间设有导流板，所述混凝土外壳上设置有进气口，所述混凝土外壳顶部设置有出气口，所述混凝土外壳、导流板和安全壳之间形成空气流道，所述水箱设置有进水口、出水口，所述出水口设置在所述安全壳顶部，其特征在于：所述水箱为密封结构，所述水箱设置有二氧化碳通入装置。本实用新型采用碳酸溶液作为冷却介质，与高温壁面接触，碳酸溶液吸收热量发生化学变化，使得二氧化碳从液体中逸出，扰动液膜，利于蒸发，更高效地冷却安全壳。

Description

一种非能动安全壳外侧冷却系统
技术领域
本实用新型涉及压水堆核电站，尤其是涉及一种非能动安全壳外侧冷却系统。 
背景技术
安全壳是核电厂在发生事故时，防止放射性物质外泄的最后一道安全屏障。安全壳冷却系统是用以保证安全壳内环境的温度及压力不超过涉及许可范围，从而维持安全壳的密闭性。第三代压水堆电站AP1000采用了非能动安全壳冷却系统,其安全壳的主体部分是双层安全壳结构，外层为混凝土结构，内层为钢壳，双壳间的环状通道被导流板分成内外两个流道，空气由外壳上方的空气进口进入外流道，在外流道的下端进入内流道，然后经安全壳顶部流入周围大气中。当核电厂发生事故时，安全壳内由于蒸汽的不断产生，导致安全壳内压力和温度上升，从而使内壳壁面的温度升高，驱动了空气流动，流动的空气带走了由安全壳内排出的热量，当空气换热不足时，安全壳内的压力超过一定限值之后，会触发顶部的水箱阀门开启，冷却水依靠重力的作用向下流动，在安全壳外侧形成一层水膜，这一水膜在表面空气自然对流的条件下，通过自身对流换热、蒸发换热对安全壳进行冷却，加上安全壳自身的热辐射，形成安全壳在事故状态下的最终热阱，以保证安全壳内的温度和压力均在设计限值内，确保安全壳的完整性，从而防止放射性物质的泄露。 
然而现有技术方案中主要是靠由水形成的液膜的蒸发，以及空气自然对流的形式来把热量带走，上述方案的散热量是有限的，为了保证安全壳的完整性，急需一种更为高效的冷却系统。 
发明内容
本实用新型的目的是提供一种非能动安全壳外侧冷却系统，从而更高效的对安全壳散热。 
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种非能动安全壳外侧冷却系统，包括安全壳、包覆所述安全壳的混凝土外壳、设置在所述混凝土外壳上端的水箱，所述混凝土外壳与所述安全壳之间设有导流板，所述混凝土外壳上设置有进气口，所述混凝土外壳顶部设置有出气口，所述混凝土外壳、导流板和安全壳之间形成空气流道，所述水箱设置有进水口、出水口，所述出水口设置在所述安全壳顶部，所述水箱为密封结构，所述水箱设置有二氧化碳通入装置。 
上述技术方案中，空气由混凝土外壳上的进气口进入，沿混凝土外壳、导流板和安全壳之间形成的空气流道，通过自然对流从混凝土外壳顶端的出气口流出。 
优选的技术方案，所述出水口连通有喷淋装置。 
本实用新型的工作原理：通过二氧化碳通入装置往水箱里通入二氧化碳，在密封的水箱中使二氧化碳充分溶于水中，形成碳酸溶液，关闭二氧化碳通入装置及进水口，当核电厂的反应堆发生严重质能释放事故时，安全壳内的环境将被喷放出的物质加热，从而导致安全壳内的压力和温度不断升高。当安全壳内的压力达到某一阀值时，水箱的出水口的阀门自动打开，由于重力作用，碳酸溶液通过连通的喷淋装置，在安全壳顶部并沿安全壳表面流淌形成一层覆盖安全壳表面的碳酸溶液液膜，碳酸溶液吸收热量发生化学反应，释放出二氧化碳，这种化学反应是吸热反应，通过吸热反应带走安全壳壁面热量，吸热反应过程中，二氧化碳从液体中逸出，扰动液膜，利于水的蒸发，同时使得液膜在安全壳表面全面铺展，不仅如此，在扰动液膜的同时，也扰动了空气对流的气体边界层，强化了传热作用，从而更快地降低安全壳内部的压力和温度。 
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点： 
1．本实用新型采用碳酸溶液作为冷却介质，与高温壁面接触，碳酸溶液吸收热量发生化学变化，使得二氧化碳从液体中逸出，同时扰动了液膜，利于水的蒸发传质，整个过程不仅有物理相变蒸发吸热还有化学吸热反应，能够更高效地冷却安全壳。
2.二氧化碳从溶液中逸出，扰动液膜，更有利于液膜在安全壳表面全面铺展，避免了水膜干斑现象，在扰动液膜的同时，也扰动了空气对流的气体边界层，起到强化传热的作用。 
3.本实用新型简单易行，利于推广。 
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。 
1、安全壳；2、混凝土外壳；3、水箱；4、导流板；5、进气口；6、出气口；7、进水口；8、出水口；9、二氧化碳通入装置；10、喷淋装置。 
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述： 
实施例一：参见图1所示，一种非能动安全壳外侧冷却系统，包括安全壳1、包覆所述安全壳1的混凝土外壳2、设置在所述混凝土外壳2上端的水箱3，所述混凝土外壳2与所述安全壳1之间设有导流板4，所述混凝土外壳2上设置有进气口5，所述混凝土外壳2顶部设置有出气口6，所述混凝土外壳2、导流板4和安全壳1之间形成空气流道，所述水箱3设置有进水口7、出水口8，所述出水口8设置在所述安全壳1顶部，所述水箱3为密封结构，所述水箱3设置有二氧化碳通入装置9。
本实施例中，空气由混凝土外壳上的进气口进入，沿混凝土外壳、导流板和安全壳之间形成的空气流道，通过自然对流从混凝土外壳顶端的出气口流出。 
本实施例中，出水口连通有喷淋装置10。 
本实用新型的工作原理：通过二氧化碳通入装置9往水箱3里通入二氧化碳，在密封的水箱3中使二氧化碳充分溶于水中，形成碳酸溶液，关闭二氧化碳通入装置9及进水口7，当核电厂的反应堆发生严重质能释放事故时，安全壳内的环境将被喷放出的物质加热，从而导致安全壳内的压力和温度不断升高。当安全壳内的压力达到某一阀值时，水箱3的出水口8的阀门自动打开，由于重力作用，碳酸溶液通过连通的喷淋装置10，在安全壳顶部并沿安全壳表面流淌形成一层覆盖安全壳1表面的水膜，碳酸溶液吸收热量发生化学反应，释放出二氧化碳，这种化学反应是吸热反应，通过吸热反应带走安全壳壁面热量，吸热反应过程中，二氧化碳从液体中逸出，扰动液膜，利于水的蒸发，同时使得液膜在安全壳表面全面铺展，不仅如此，在扰动液膜的同时，也扰动了空气对流的气体边界层，强化了传热作用，从而更快地降低安全壳内部的压力和温度。 

Claims (2)

1.一种非能动安全壳外侧冷却系统，包括安全壳（1）、包覆所述安全壳（1）的混凝土外壳（2）、设置在所述混凝土外壳（2）上端的水箱（3），所述混凝土外壳（2）与所述安全壳（1）之间设有导流板（4），所述混凝土外壳（2）上设置有进气口（5），所述混凝土外壳（2）顶部设置有出气口（6），所述混凝土外壳（2）、导流板（4）和安全壳（1）之间形成空气流道，所述水箱（3）设置有进水口（7）、出水口（8），所述出水口(8)设置在所述安全壳(1)顶部，其特征在于：所述水箱(3)为密封结构，所述水箱(3)设置有二氧化碳通入装置（9）。
2.根据权利要求1所述的一种非能动安全壳外侧冷却系统，其特征在于：所述出水口（8）连通有喷淋装置（10）。
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