一种高温气冷堆核电站的主氦风机电机腔除湿装置的制作方法

本实用新型涉及核电厂内置式电机的电机腔除湿技术领域，特别涉及一种高温气冷堆核电站的主氦风机电机腔除湿装置。

背景技术：

高温气冷堆采用化学惰性和热工性能好的氦气作为冷却剂，采用对放射性裂变产物束缚性能极佳的全陶瓷型包裹燃料颗粒弥散在石墨基体内的球形燃料元件，用耐高温的石墨作为慢化剂和堆芯结构材料，使堆芯出口氦气温度可达750摄氏度以上，甚至可达950摄氏度。

主氦风机是高温气冷堆核电厂关键设备，安装在一回路内部蒸汽发生器顶部，是核反应堆一回路系统唯一的能动设备，驱动反应堆冷却剂在一回路内循环，传递核反应释放的热量。在反应堆启动、正常功率运行和停堆各种工况下，主氦风机驱动足够流量的冷却剂——氦气在高温气冷堆一回路中循环。氦气流过反应堆堆芯，带走裂变热；然后流经蒸汽发生器，将热量传给二回路的水，使水转变为蒸汽，蒸汽推动汽轮发电机旋转发电；冷氦气再经主氦风机压缩后返回堆芯继续循环。其运行功率高达4500千瓦，工作温度为250℃。

主氦风机电机腔与一回路联通，其氛围与一回路相同。主氦风机采用内置式结构，其驱动电机、电磁轴承与电气贯穿件等设备位于电机腔内，工作环境较差，特别是电机腔内湿度较大时，这些电气设备的绝缘性能下降，将会导致设备损坏和人员伤亡的风险。

高温气冷堆一回路内含有大量的石墨堆内构件及石墨基体燃料球，在反应堆运行的过程中，这些石墨内的水分不断蒸发析出。同时，由于主氦风机电机腔的温度远低于一回路的温度，从石墨中析出的水分，会慢慢地在电机腔内聚集，当达到一定浓度后，就会凝结成液态水，附着在电机腔内的驱动电机、电磁轴承与电气贯穿件等设备表面，导致这些电气设备的绝缘性能下降。为避免这种情况发生，本实用新型提供了一种主氦风机电机腔除湿装置，用于控制主氦风机电机腔内的气氛湿度，确保其露点温度低于35摄氏度。

主氦风机电机腔为圆柱形筒体，主氦风机安装就位后，筒体与电机外壳之间的间隙大致为圆环形，空间十分狭窄。电机腔内为7mpa、65℃的氦气，这部分氦气受到主氦风机驱动电机辅助叶轮的驱动，在电机腔内循环流动。由于电机腔与一回路联通，这部分氦气存在一定的放射性。同时，受制于一回路压力边界完整性限制，主氦风机除湿装置至少需要在堆内使用2年以上，在反应堆大修时才能取出。因此，主氦风机电机腔除湿装置需要同时具备吸湿性能良好、抗高压高速氦气冲刷、耐辐照、便于安装且能长期使用等特性。

国内大型电机普遍采用的除湿技术均为在电机内加装电加热器，在电机处于停运状态时，投运电加热器，以确保电机内的湿度达到要求，电机开始运行之前必须先停运电加热器，否则电机绕组将会超温，导致电机损坏。

由于主氦风机在运行期间，其电机腔仍是一回路压力边界内温度的最低点，因此仍需进行除湿，国内目前尚无满足以上所有特性要求的除湿方法。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种高温气冷堆核电站的主氦风机电机腔除湿装置，具有方法简单、造价低廉、除湿效果好的特点，且采用的除湿装置便于安装，既能长期在高压高速氦气流中使用，也能耐辐照，是高温气冷堆主氦风机电机腔除湿方式的最佳选择。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种高温气冷堆核电站的主氦风机电机腔除湿装置，包括除湿装置本体，所述的除湿装置本体内置强吸湿材料，位于主氦风机电机的环形腔室内部，且布置在主氦风机电机腔筒体内壁处电机腔隔热层4的顶部，除湿装置本体包括在电机腔隔热层4上设置的扇形槽承载体1，扇形槽承载体1用于放置装有除湿材料2的包装盒3。

所述的扇形槽承载体1外表采用具有足够强度且耐腐蚀的板材包覆，包覆板材为304、304l、316或316l不锈钢。

所述的扇形槽承载体1内部填充带包装的保温棉，其包装可以为类似尼龙的材料。

所述的扇形槽承载体1至少为两个，同心设置在电机腔隔热层4上。

所述的扇形槽承载体1上均有凹槽，可以放置若干个包装盒3，该凹槽的数量至少为一个，形状为扇形。

所述的扇形槽承载体1外侧倚靠在主氦风机电机腔的金属筒体内壁，同时扇形槽承载体1相互之间紧密贴合。

所述的包装盒3由具有足够强度且耐腐蚀的孔板加工焊接而成，其材料为304、304l、316或316l不锈钢。

所述的包装盒3上设置有孔洞，所述的孔洞的直径小于除湿材料2直径。

一种高温气冷堆核电站的主氦风机电机腔除湿方法，包括以下步骤；

来自高温气冷堆一回路的水蒸汽，集聚在主氦风机电机腔后，受到主氦风机驱动电机辅助叶轮的驱动，通过除湿装置包装盒3上的孔洞，流经除湿装置内部的除湿材料2，从而被吸附，电机腔内氦气的高速循环流动，确保了除湿材料2对电机腔内水分的吸附效果。

本实用新型的有益效果：

该方法所需装置结构简单、投资小，除湿效果好，且能满足电机腔内复杂环境的使用需求。

根据高温气冷堆一回路运行过程中陶瓷堆内构件的水分析出情况，以及主氦风机电机冷却器冷却能力，分析计算确定除湿装置内装载分子筛的量。除湿装置的除湿能力为理论析出水分的3倍，可以确保运行期间主氦风机电机腔内氦气的露点温度低于35摄氏度。

附图说明

图1为主氦风机电机腔除湿装置安装布置示意图。

图2为扇形槽承载体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型主要通过在主氦风机电机腔内部设置除湿装置来控制主氦风机内部的气氛湿度。参照附图1与附图2，主氦风机电机腔除湿装置，包括扇形槽承载体1、包装盒3及除湿材料2。若干个同心的扇形槽承载体1布置在主氦风机电机腔筒体内壁的电机腔隔热层4上，用于放置装有除湿材料2的包装盒3。

所述的扇形槽承载体1为带有扇形凹槽的扇形体，其外表采用具有足够强度且耐腐蚀的板材包覆，内部填充带包装的保温棉。若干个同心扇形槽承载体恰好沿主氦风机电机腔筒体分布一周。

所述的包装盒3由具有足够强度且耐腐蚀的孔板加工焊接而成，包装盒的大小根据需要装载的除湿材料数量确定，确保包装盒强度的同时，包装盒3上尽可能多的加工孔径合适的小孔。每个扇形槽承载体1中安装若干个內填适量除湿材料2的包装盒3。

所述的除湿材料2为堆积密度与吸湿性能满足使用要求的优质分子筛，同时除湿材料2的强度能够保证在除湿装置长期运行期间，其自身不会破损或粉碎，而引入反应堆异物。

根据高温气冷堆内使用的石墨材料的吸水特性，可以计算出高温气冷堆调试期间一回路析出的水分总量(正常运行后将不再产生水分)，根据主氦风机电机腔的体积占一回路总体积百分比，同时考虑到一回路水分持续向电机腔扩散，即可计算出高温气冷堆调试期间电机腔内产生的水分总量，再结合除湿材料的吸水特性，最终获得除湿材料2质量，从而确保了整个高温气冷堆调试期间除湿装置的使用效果。另外，扇形承载槽内部的保温棉，确保置于内部的除湿材料2温度低于电机腔内氦气温度，从而进一步保证了除湿材料2的吸附效率。而除湿材料2包装盒3上孔洞的直径在小于除湿材料2直径的情况下尽可能大，确保氦气能够顺利通过，且除湿材料2不会被氦气流带出，而成为一回路异物。通过若干个同心的扇形槽承载体1弧度与尺寸的巧妙设计，确保扇形槽承载体1的外侧(大径侧)倚靠在主氦风机电机腔的金属筒体内壁，同时扇形槽承载体1相互之间紧密贴合，确保扇形槽既不能向外运动，也不能向内移动。该设计确保其不需要其余支撑结构，而能在电机腔内稳固不动，不会因为风机运行过程中的振动而垮塌，除湿装置布置在电机腔，紧密依靠在电机腔内壁而仅依靠其形状尺寸即可保证稳固不动。且其不锈钢板材结构，具有足够强度的同时，也能起到一定的减震效果，确保位于其中的除湿材料不会因为振动摩擦而破损。扇形槽与包装盒均采用具有足够强度且耐腐蚀的材料，确保其能在具有放射性的高压高流速氦气环境下长期稳定运行。

本实用新型方法的实现原理是：

主氦风机电机腔内含有一定水分的高压氦气，受到主氦风机驱动电机辅助叶轮的驱动，通过除湿装置包装盒3上的孔洞，流经除湿装置内部的除湿材料2，其中的水分被除湿材料2吸附。电机腔内氦气的高速循环流动，确保了除湿材料2对电机腔内水分的吸附效果。根据高温气冷堆内使用的石墨材料的吸水特性及除湿材料的吸水特性，计算获得的除湿材料质量，确保了除湿装置使用的寿命。另外，扇形承载槽内部的保温棉，确保置于内部的除湿材料2温度低于电机腔内氦气温度，从而进一步保证了除湿材料2的吸附效率。

若干个同心的扇形槽承载体1弧度与尺寸的设计十分巧妙，扇形槽承载体1的外侧(大径侧)倚靠在主氦风机电机腔的金属筒体内壁，确保扇形槽不能向外运动，同时扇形槽承载体相互之间紧密贴合，确保其不能向内移动，该设计确保除湿装置安装固定不需要其余支撑结构，却能在电机腔内稳固不动，且不会因为风机运行过程中的振动而垮塌。同时，该种结构形式的扇形槽承载体，由于无紧固件，其安装与拆卸均十分方便，当除湿装置在堆内长期运行且被一定程度活化后，其拆除过程十分简便，可以大大降低操作人员的辐照剂量。且其板材结构，除具有足够的强度，还具有适当的弹性，起到为包装盒3减震的效果，确保除湿材料2不会因振动摩擦而破损。

包装盒3上合适的孔径确保氦气能够顺利通过，但除湿材料2不会被氦气流带出，从而避免因除湿装置引入一回路异物。包装盒3恰当的外形及尺寸，可以确保其能容纳足够的除湿材料，以达到预期的除湿效果及运行寿命，同时也可以确保其能合适地位于扇形槽承载体1中，不会发生碰撞及挤压变形等问题。

扇形槽与包装盒3均采用具有足够强度且耐腐蚀的材料，确保其能在具有放射性的高压高流速氦气环境下长期稳定运行，且在受到长期辐照后，仍然具有足够的强度，便于除湿装置的退役操作。