CN218384513U - 闭式非能动安全壳热量导出系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种闭式非能动安全壳热量导出系统，其包括：设置于安全壳内的蒸发器、设置于安全壳外的冷凝器，以及将蒸发器和冷凝器连接成封闭回路的上升段管道和下降段管道，其中，下降段管道上连接有膨胀箱。相对于现有技术，本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统中，下降段管道上连接有膨胀箱，膨胀箱可容纳从蒸发段传热管内倒流的冷却介质，避免冷却介质从蒸发器倒流进冷凝器进而影响回路建立自然循环。此外，膨胀箱可吸收由于冷却液温度变化引起的容积变化和压力波动，提高系统的容错能力和系统运行的稳定性。膨胀箱顶部设有排气口，用于对回路进行抽真空处理，也可在热态运行过程中进行在线排气。

Description

闭式非能动安全壳热量导出系统

技术领域

本实用新型属于核反应堆安全技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种闭式非能动安全壳热量导出系统。

背景技术

在核电厂事故情况下，安全壳内的温度和压力会升高，威胁到安全壳的完整性。为了保证核电厂的安全运行，需要投入专设的安全设施，其中，闭式安全壳非能动热量导出系统可通过闭式热管回路导出安全壳内热量，以保证在第四类事故情况下能够保护安全壳的完整性。

相关技术中，闭式非能动安全壳热量导出系统均采用蒸发器布置在安全壳内，冷凝器布置在安全壳外，通过回路自然循环的方式带走安全壳内热量。实际使用过程中，可以根据需要在蒸发器下部增加冷凝水收集系统，将传热管外壁面的冷凝水收集到压力容器堆坑，同时冷却反应堆压力容器；可以在冷凝器出口增加集气器用于收集不可凝气体，提高回路换热效率，并对其定期排气和检查，保证设备可用性；可以通过冷凝器在冷却水箱内下陷式布置的方式，保证冷却水箱内液位始终淹没冷凝器顶部；可以通过设置补水箱，以对回路内冷却液进行补水。

但是，相关技术的闭式非能动安全壳热量导出系统至少存在以下缺陷：事故初期，蒸发器内冷却液被加热产生沸腾过程中，如果因热管回路上升段阀门开启失效等情况造成上升段冷却液流动受阻，蒸发器内上部气空间压力增加，引起蒸发器内液位下降。由于蒸发器传热管截面积远大于下降段管道截面积，冷却液可能从蒸发器通过下降段倒流进冷凝器内，影响回路建立自然循环，导致事故初期安全壳瞬时热量导出功能失效，威胁安全壳完整性，有放射性物质释放到大气的风险。

有鉴于此，确有必要提供一种具有理想安全性和稳定性的闭式非能动安全壳热量导出系统。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：克服现有技术的缺陷，提供一种具有理想安全性和稳定性的闭式非能动安全壳热量导出系统。

为了实现上述发明目的，本实用新型提供了一种闭式非能动安全壳热量导出系统，包括：设置于安全壳内的蒸发器、设置于安全壳外的冷凝器，以及将所述蒸发器和所述冷凝器连接成封闭回路的上升段管道和下降段管道，其中，所述下降段管道上连接有膨胀箱。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，所述膨胀箱的顶部设有排气口。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，所述膨胀箱上设有液位计。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，所述膨胀箱通过波动管与所述下降段管道连接，所述波动管上设有膨胀箱隔离阀。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，所述下降段管道通过补水管线、设置于所述补水管线上的给水泵和补水管线隔离阀连接有补水箱。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，所述上升段管道上设有位于所述安全壳外侧的上升段管道隔离阀，所述上升段管道缠绕保温层。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，所述上升段管道设有供所述冷凝器换热的冷却水箱，所述冷却水箱的底部设有冷却水箱补水管线和冷却水箱排水管线。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，所述冷凝器的出口通过连接管道连接有集气罐，所述连接管道上设有集气罐连接管道隔离阀。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，所述集气罐通过排气管道连接有自动泄压阀。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，所述下降段管道上设有位于所述安全壳外侧的下降段管道隔离阀。

相对于现有技术，本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统中，下降段管道上连接有膨胀箱，膨胀箱可容纳从蒸发段传热管内倒流的冷却介质，避免冷却介质从蒸发器倒流进冷凝器进而影响回路建立自然循环。此外，膨胀箱可吸收由于冷却液温度变化引起的容积变化和压力波动，提高系统的容错能力和系统运行的稳定性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统及其技术效果进行详细说明，其中：

图1为本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的结构示意图。

1--蒸发器；2--安全壳；3--上升段管道隔离阀；4--冷却水箱；5--冷凝器；6--冷却水箱补水管线；7--冷却水箱排水管线；8--自动泄压阀；9--集气罐；10--集气罐连接管道隔离阀；11--给水泵；12--补水箱；13--补水管线隔离阀；14--液位计；15--膨胀箱；16--下降段管道隔离阀；17--排气口；18--膨胀箱隔离阀；19--上升段管道；20--下降段管道。

具体实施方式

为了使本实用新型的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。

请参照图1所示，本实用新型提供了一种闭式非能动安全壳热量导出系统，包括：设置于安全壳2内的蒸发器1、设置于安全壳2外的冷凝器5，以及将蒸发器1和冷凝器5连接成封闭回路的上升段管道19和下降段管道20，其中，下降段管道20上连接有膨胀箱15。

在图1所示的实施方式中，蒸发器1安装在安全壳2内，冷凝器5安装安装在安全壳2外且冷凝器5的位置高于安全壳2的顶部。在安全壳2内，蒸发器1内有多根传热管道并联布置，通过上腔室和下腔室分别与上升段管道19和下降段管道20连接。在核电厂事故情况下，安全壳2内的温度压力升高，蒸发器5内的流动工质被加热至沸腾。在蒸发器1及冷凝器5内流动工质密度差的作用下，系统通过回路自然循环带走安全壳内热量。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，膨胀箱15的容积大于蒸发器1的容积的1/2，膨胀箱15的顶部设有排气口17，排气口17可在回路启动前进行抽真空处理，也可在热态运行过程中进行在线排气。膨胀箱15上设有液位计14(如雷达液位计)，用于监测膨胀箱15的液位。

膨胀箱15通过波动管(未标注)与下降段管道20连接，波动管上设有膨胀箱隔离阀18。在上升段管道19上的阀门开启失效造成上升段压力过高、蒸发器1传热管液位下降的情况下，开启膨胀箱隔离阀18，通过膨胀箱15容纳从蒸发器1倒流的冷却液，避免冷却液倒流进冷凝器5内。此外，膨胀箱15也可用于平衡回路内压力波动和运行过程中由于冷却液温度变化引起的容积变化。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，下降段管道20通过补水管线(未标注)、设置于补水管线上的水泵11和补水管线隔离阀13连接有补水箱12。补水管线上安装有电动阀控制给水流量，用于回路内首次充灌冷却介质。补水管线通过给水泵11从补水箱12给回路注水，保证蒸发器内液位。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，上升段管道19上设有位于安全壳2外侧的上升段管道隔离阀3，上升段管道19缠绕保温层。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，上升段管道19设有供冷凝器5换热的冷却水箱4，冷却水箱4的底部设有补水管线6和排水管线7。回路运行过程中，冷却水箱4内的水被加热至沸腾，液位逐步下降，补水管线6上安装浮球式阀门，用于在冷却水箱4液位过低时自动开启进行自动补水，保证冷却水箱4的液位高于内置冷凝器5的顶部。排水管线7上安装电动阀，用于调节排水流量。

严重事故情况下，安全壳2内温度、压力升高时，蒸发器1内水被加热成蒸汽通过上升段管道19流入冷凝器5内，将热量传递给冷却水箱4，冷凝水受重力作用流入回路下降段管道20。回路内流体由于蒸发器1和冷凝器5内流体密度差形成非能动自然循环，带走安全壳内热量。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，冷凝器5的出口通过连接管道连接有集气罐9，连接管道上设有集气罐连接管道隔离阀10。集气罐9入口阀门开启时收集回路内的不可凝气体，可提高回路换热能力。集气罐9通过集气罐泄压管线连接一个杠杆式自动泄压阀8，可以在集气罐9内气压过高时自动开启，释放集气罐9内压力。

根据本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统的一个实施方式，下降段管道20上设有位于安全壳2外侧的下降段管道隔离阀16。

相对于现有技术，本实用新型闭式非能动安全壳热量导出系统中，下降段管道20上连接有膨胀箱15，膨胀箱15可容纳从蒸发段传热管内倒流的冷却介质，避免冷却介质从蒸发器1倒流进冷凝器5进而影响回路建立自然循环。此外，膨胀箱15可吸收由于冷却液温度变化引起的容积变化和压力波动，提高系统的容错能力和系统运行的稳定性。

根据上述原理，本实用新型还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种闭式非能动安全壳热量导出系统，包括：设置于安全壳内的蒸发器、设置于安全壳外的冷凝器，以及将所述蒸发器和所述冷凝器连接成封闭回路的上升段管道和下降段管道，其特征在于，所述下降段管道上连接有膨胀箱。

2.根据权利要求1所述的闭式非能动安全壳热量导出系统，其特征在于，所述膨胀箱的顶部设有排气口。

3.根据权利要求1所述的闭式非能动安全壳热量导出系统，其特征在于，所述膨胀箱上设有液位计。

4.根据权利要求1所述的闭式非能动安全壳热量导出系统，其特征在于，所述膨胀箱通过波动管与所述下降段管道连接，所述波动管上设有膨胀箱隔离阀。

5.根据权利要求1所述的闭式非能动安全壳热量导出系统，其特征在于，所述下降段管道通过补水管线、设置于所述补水管线上的给水泵和补水管线隔离阀连接有补水箱。

6.根据权利要求1所述的闭式非能动安全壳热量导出系统，其特征在于，所述上升段管道上设有位于所述安全壳外侧的上升段管道隔离阀，所述上升段管道缠绕保温层。

7.根据权利要求1所述的闭式非能动安全壳热量导出系统，其特征在于，所述上升段管道设有供所述冷凝器换热的冷却水箱，所述冷却水箱的底部设有冷却水箱补水管线和冷却水箱排水管线。

8.根据权利要求1所述的闭式非能动安全壳热量导出系统，其特征在于，所述冷凝器的出口通过连接管道连接有集气罐，所述连接管道上设有集气罐连接管道隔离阀。

9.根据权利要求8所述的闭式非能动安全壳热量导出系统，其特征在于，所述集气罐通过排气管道连接有自动泄压阀。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的闭式非能动安全壳热量导出系统，其特征在于，所述下降段管道上设有位于所述安全壳外侧的下降段管道隔离阀。

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