CN215341973U - 一种安全壳系统及核电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种安全壳系统及核电站，安全壳系统包括：安全壳壳体、冰室和换热器，安全壳壳体内包括第一容置腔和第二容置腔，第一容置腔通过冰室与第二容置腔连通，换热器设置于第二容置腔；第一容置腔内的蒸汽经过冰室进入第二容置腔，冰室对第一容置腔内的蒸汽进行冷却，进入第二容置腔后，由换热器进行冷却。事故工况下，第一容置腔内产生大量高温蒸汽，温度和压力迅速上升，使得第一容置腔内的高温高压蒸汽通过冰室进入第二容置腔，经过冰室的冷却作用，降低第一容置腔内的温度和压力；冷却后的蒸汽和不可凝气体进入第二容置腔后，由换热器进行冷却。这样，简化了安全壳系统的设计，达到提高经济性的目的。

Description

一种安全壳系统及核电站

技术领域

本实用新型涉及核电工程技术领域，尤其涉及一种安全壳系统及核电站。

背景技术

安全壳即核反应堆安全壳，将内部容纳的反应堆压力容器以及部分安全系统与外部环境隔离，安全壳能实现构成保护屏障的功能。因此，安全壳需要在出现事故时能够承担内部的高温高压，以确保安全壳完整，避免放射性物质外泄。比如，在出现一回路主管道断裂或主蒸汽管道断裂等事故时，为确保安全壳能够承受内部的高温高压，安全壳通常采用足够高的设计压力和足够大的自由容积满足上述要求。然而，扩大安全壳的自由容积或提高安全壳设计压力都会导致安全壳的成本过高。

可见，现有的安全壳存在设计压力高，导致成本较高的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种安全壳系统及核电站，以解决现有技术中安全壳设计压力高、成本较高的问题。

本实用新型实施例提供了一种安全壳系统，包括：安全壳壳体、冰室和换热器，所述安全壳壳体内包括第一容置腔和第二容置腔，所述第一容置腔通过所述冰室与所述第二容置腔连通，所述换热器设置于所述第二容置腔；

所述第一容置腔内的蒸汽经过所述冰室进入所述第二容置腔，所述冰室对所述第一容置腔内的蒸汽进行冷却，进入所述第二容置腔后，由所述换热器进行冷却。

可选地，还包括换料水箱，所述换料水箱设置于所述第一容置腔，所述第一容置腔内还设置有一回路设备隔间，所述换料水箱通过第一管路与所述冰室连通，所述换料水箱通过第二管路与所述一回路设备隔间连通。

可选地，所述一回路设备隔间与设置于所述第一容置腔内的其他设备隔间交错设置，并对所述其他设备隔间之间的间隙进行密封封堵；

所述一回路设备隔间设置有反应堆压力容器和蒸汽发生器。

可选地，还包括冷却水箱，所述冷却水箱设置于所述安全壳壳体外表面，所述换热器通过第四管路与所述冷却水箱连通。

可选地，所述冰室上开设有第一单向门和第二单向门，所述第一容置腔通过所述第一单向门与所述冰室连通，所述冰室通过所述第二单向门与所述第二容置腔连通。

可选地，所述冰室由保温材料进行封闭。

可选地，所述冰室内填充冰块。

本实用新型实施例还提供了一种核电站，包括上述的安全壳系统。

本实用新型实施例中，事故工况下，第一容置腔内产生大量高温蒸汽，温度和压力迅速上升，使得第一容置腔内的高温高压蒸汽通过冰室进入第二容置腔，经过冰室的冷却作用，降低第一容置腔内的温度和压力；冷却后的蒸汽和不可凝气体进入第二容置腔后，由换热器进行冷却。这样，简化了安全壳系统的设计，达到提高经济性的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的安全壳系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换，以便本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供的安全壳系统的结构示意图。如图1所示，本实用新型实施例提供的一种安全壳系统，包括：安全壳壳体10、冰室20和换热器30，安全壳壳体10内包括第一容置腔101和第二容置腔102，第一容置腔101通过冰室20与第二容置腔102连通，换热器30设置于第二容置腔102；

第一容置腔101内的高温蒸汽经过冰室20进入第二容置腔102，冰室20对第一容置腔101内的高温蒸汽进行冷却，进入第二容置腔102后，由换热器30进行进一步冷却。

本实施例的工作原理是：当安全壳壳体10内发生失水事故或其他高能管道破裂时，第一容置腔101内产生大量高温蒸汽，温度和压力迅速上升，使得第一容置腔101内的高温高压蒸汽通过冰室20进入第二容置腔102，经过冰室20的冷却作用，降低第一容置腔101内的温度和压力；经过冰室20冷却后的蒸汽和部分不可凝气体进入第二容置腔102，被换热器30冷却，从而缓解事故。这样，简化了安全壳系统的设计，达到提高经济性的目的。

安全壳壳体10即核反应堆安全壳，其内部容纳了反应堆压力容器5011、蒸汽发生器5021以及其他安全设备，需要与外部环境隔离，以实现构成保护屏障的功能。因此，安全壳需要在出现事故时能够承担内部的高温高压，来确保安全壳的完整，避免放射性物质外泄。

失水事故一般由于一回路管道或辅助系统的管道破裂、一回路或辅助系统管道上的阀门意外打开或不能关闭、输送一回路介质的泵的轴封或阀杆泄漏等原因引起的一回路冷却剂释放。出现失水事故时，安全壳内温度升高、湿度增大，使内部设备工作条件发生变化。

现有技术中，将安全壳壳体10设计得足够大、足够厚，以扩大安全壳壳体10的自由容积和提高安全壳壳体10的设计压力，然而，这会导致安全壳壳体10的成本快速上升，经济性较差。

这样，本实用新型实施例提供一种安全壳系统，以解决上述问题。

示例性的，可以包括但不限于以下任意的一种场景，当然，可以理解的是，本实施例可以应用的场景并不限于以下场景，以下场景只是为了方便理解，所给出的示例性的说明。

本实施方式中，安全壳壳体10内可以包括第一容置腔101和第二容置腔102，第一容置腔101中可以设置有换料水箱40、一回路设备隔间50以及其他设备隔间，设备隔间内布置有核蒸汽供应系统的管道和安全设备等；第二容置腔102中可以设置有换热器30以及吊车等设备；

冰室20上可以开设有第一单向门201和第二单向门202，第一单向门201和第二单向门202可以是由于压力变化产生的压力差，在压力的作用下自动开启；且第一容置腔101通过第一单向门201与冰室20连通，冰室20通过第二单向门202与第二容置腔102连通。

正常运行时，第一容置腔101内的温度和压力相对较低且稳定。一旦发生事故，比如：一回路管道破裂，第一容置腔101内的温度、压力迅速上升，并产生大量高温蒸汽，第一单向门201和第二单向门202在压力作用下开启，使得第一容置腔101内的高温蒸汽通过冰室20进入第二容置腔102，经过冰室20的冷却作用，降低第一容置腔101内的温度和压力；经过冰室20冷却后的蒸汽和部分不可凝气体进入第二容置腔102，被换热器30冷却，从而缓解事故。这样，简化了安全壳系统的设计，提高了经济性。

其中，冰室20内可以填充冰块，第一单向门201和第二单向门202在压力作用下开启后，第一容置腔101内的高温蒸汽通过冰室20进入第二容置腔102，利用冰室20内的冰块相变吸热，使得高温蒸汽快速冷却，以降低第一容置腔101内的温度，从而减小事故进一步恶化的可能性。

其中，冰室20可以由保温材料进行封闭，比如在冰室内壁和/外壁设置保温泡沫板，或者，冰室20可以由水泥发泡保温板建成，以维持低温结冰状态，确保在事故工况下对通过冰室20的高温蒸汽起到冷却作用。

可选地，还可以在第一单向门201和第二单向门202上分别设置压力传感器，在控制系统中设置目标压力，当压力传感器监测到第一容置腔101中的压力值达到目标压力时，控制系统控制第一单向门201和第二单向门202打开，第一容置腔101中的高压蒸汽涌入第二容置腔102，通过第二容置腔102降低第一容置腔101的压力。

设置于第一容置腔101中的换料水箱40和一回路设备隔间50，可以参见以下表述：作为一种可选地实施方式，换料水箱40通过第二管路与一回路设备隔间50连通，且换料水箱40中储备有冷却水，在事故工况下，换料水箱40可以通过第二管路向一回路设备隔间50注水，以冷却一回路设备隔间50中的设备。

作为另一种可选地实施方式，换料水箱40和一回路设备隔间50设置于第一容置腔101，且冰室20通过换料水箱40与一回路设备隔间50连通，可以是换料水箱40通过第一管路与冰室20连通，换料水箱40通过第二管路与一回路设备隔间50连通。

本实施方式中，换料水箱40可以是设置于冰室20的底部与一回路设备隔间50之间，使得冰室20、换料水箱40和一回路设备隔间50依次形成高低落差，冰室20的底部通过第一管路与换料水箱40连通，换料水箱40通过第二管路与一回路设备隔间50的连通。在事故工况下，第一容置腔101内的高温蒸汽通过冰室20进入第二容置腔102，利用冰室20内的冰块相变吸热，使得高温蒸汽快速冷却，此时，冰室20内的冰块被高温蒸汽加热之后融化为水，水可以通过设置于冰室20底部的第一管路流入换料水箱40，换料水箱40通过第二管路向一回路设备隔间50注水，将一回路设备隔间50中的设备进行淹没并持续冷却。从而，可以减小换料水箱40的容积，进而减少布置空间，进一步提高经济性。

其中，一回路设备隔间50可以包括第一设备子隔间501和第二设备子隔间502，第一设备子隔间501和第二设备子隔间502部分重叠，且第一设备子隔间501和第二设备子隔间502之间通过第三管路连通；

第一设备子隔间501设置有反应堆压力容器5011，第二设备子隔间502设置有蒸汽发生器5021。

冰室20内的冰块被高温蒸汽加热之后融化为水，水可以通过设置于冰室20底部的第一管路流入换料水箱40，换料水箱40通过第二管路向第二设备子隔间502注水，水流经过第二设备子隔间502，通过第三管路流入第一设备子隔间501，从而，对第一设备子隔间501中的反应堆压力容器5011以及第二设备子隔间502中的蒸汽发生器5021进行淹没并持续冷却。进而，可以减小换料水箱40的容积，以减少布置空间，进一步提高经济性。

需要说明的是，换料水箱40还可以通过第二管路同时向第一设备子隔间501和第二设备子隔间502注水，同样可以达到相同的技术效果，在此不再赘述。

作为另一种可选地实施方式，在第一容置腔101中可以布置有一回路设备或辅助系统设备等核反应发生装置或安全装置，其他设备隔间可以是这些核反应发生装置或安全装置的容纳场所，以隔离各设备，减少各设备之间相互干涉的现象出现。一回路设备隔间50与设置于第一容置腔101内的其他设备隔间交错设置，并对其他设备隔间之间的间隙进行密封封堵，确保在事故工况下，高温蒸汽依次通过第一单向门201和第二单向门202进入第二容置腔102，以增强冷却效果；同时，进一步减少布置空间，从而提高经济性。

设置于第二容置腔102中的换热器30，可以参见以下表述：作为一种可选地实施方式，高温蒸汽经过冰室20冷却降温后的部分蒸汽及不可凝气体进入安全壳壳体10的第二容置腔102，由换热器30进行冷却。

作为另一种可选地实施方式，换热器30设置于第二容置腔102，且固定于安全壳壳体10的内壁上，安全壳系统还包括冷却水箱60，冷却水箱60设置于安全壳壳体10的外表面，换热器30通过第四管路与冷却水箱60连通。

本实施方式中，事故工况下，第一容置腔101内的高温蒸汽经过冰室20后，被冰室20内冰块所冷却，冷却降温后的部分蒸汽及不可凝气体进入安全壳壳体10的第二容置腔102，由换热器30进行冷却。换热器30进行工作时，内部的水温上升，换热器30中水的温度会高于冷却水箱60中水的温度，由于密度差驱动换热器30中的水进入安全壳壳体10外表面的冷却水箱60，冷却水箱60水箱中的冷水返回至安全壳壳体10内壁上的换热器30。整个事故的最终热阱可以是安全壳壳体10外表面的冷却水箱60。

其中，安全壳壳体10可以包括半球形穹顶和圆柱体形的基底，冷却水箱60可以设置于半球形穹顶和圆柱体形基底的连接处。在紧急事故发生时，冷却水箱60还可以作为一道保护屏障。不需要交流电源和应急发电机，仅利用重力等自然现象就可驱动核电厂的安全系统，带走余热，并对安全壳内部实施热交换，从而恢复核电站的安全状态。

本实用新型实施例还提供了一种核电站，包括上述的安全壳系统。

需要说明的是，上述安全壳系统的实施例的实现方式同样适应于该核电站的实施例中，并能达到相同的技术效果，在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (8)

1.一种安全壳系统，其特征在于，包括安全壳壳体、冰室和换热器，所述安全壳壳体内包括第一容置腔和第二容置腔，所述第一容置腔通过所述冰室与所述第二容置腔连通，所述换热器设置于所述第二容置腔；

所述第一容置腔内的蒸汽经过所述冰室进入所述第二容置腔，所述冰室对所述第一容置腔内的蒸汽进行冷却，进入所述第二容置腔后，由所述换热器进行冷却。

2.根据权利要求1所述的安全壳系统，其特征在于，还包括换料水箱，所述换料水箱设置于所述第一容置腔，所述第一容置腔内还设置有一回路设备隔间，所述换料水箱通过第一管路与所述冰室连通，所述换料水箱通过第二管路与所述一回路设备隔间连通。

3.根据权利要求2所述的安全壳系统，其特征在于，所述一回路设备隔间与设置于所述第一容置腔内的其他设备隔间交错设置，并对所述其他设备隔间之间的间隙进行密封封堵；

所述一回路设备隔间设置有反应堆压力容器和蒸汽发生器。

4.根据权利要求1所述的安全壳系统，其特征在于，还包括冷却水箱，所述冷却水箱设置于所述安全壳壳体外表面，所述换热器通过第四管路与所述冷却水箱连通。

5.根据权利要求1所述的安全壳系统，其特征在于，所述冰室上开设有第一单向门和第二单向门，所述第一容置腔通过所述第一单向门与所述冰室连通，所述冰室通过所述第二单向门与所述第二容置腔连通。

6.根据权利要求1所述的安全壳系统，其特征在于，所述冰室由保温材料进行封闭。

7.根据权利要求1所述的安全壳系统，其特征在于，所述冰室内填充冰块。

8.一种核电站，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的安全壳系统。

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