带有余热排除装置的海洋反应堆系统平台的制作方法

本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种带有余热排除装置的海洋反应堆系统平台。

背景技术：

相关技术中的海洋反应堆系统平台的冷却安全系统大多为能动系统，即需要电源作为动力，以执行安全动作，如冷却液的安全注入、堆芯余热排出等。

能动系统由于依靠电源为动力，其运行需要大量动力系统和辅助系统的支持，其系统设备数量繁多，且占用较多空间。

也有海洋反应堆系统平台用非能动安全系统进行冷却的，但大量的实验研究文献表明，非能动安全系统多采用自然驱动力(自然循环、重力)，容易受海洋运动条件(起伏、摇摆)影响，因此，非能动安全系统不适用于浮动式反应堆或船上反应堆。

另外，也有浮动式反应堆或船上的反应堆无法利用重力注入海水作为最终淹没措施，因为这样可能会造成浮动式反应堆或船上反应堆的彻底沉没。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种带有余热排除装置的海洋反应堆系统平台。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种带有余热排除装置的海洋反应堆系统平台，所述反应堆系统平台包括可漂浮海面的平台主体；

所述平台主体内形成有供核电设备放置的容置空间，所述容置空间外形成有与所述容置空间相互隔离的隔离空间，以填充可对所述核电设备进行冷却的溶液；

所述核电设备包括设置在所述容置空间内的反应堆，所述反应堆包括安全壳和安装在所述安全壳内的堆芯；

所述余热排除装置包括能让所述安全壳内的热量传递到所述溶液进行冷却的热量交换机构。

优选地，所述热量交换机构包括连通在所述安全壳和所述隔离空间之间的换热循环单元，所述换热循环单元包括可在所述安全壳和所述隔离空间之间循环流通的换热介质，以在来回流通过程中将所述安全壳内的热量传递到所述隔离空间的溶液内。

优选地，所述换热循环单元包括换热回路、以及设置在所述换热回路上的蒸汽蒸发装置以及换热单元，所述换热回路连通在所述安全壳、容置空间、隔离空间之间，所述蒸汽蒸发装置内设有可被汽化的散热介质；

所述蒸汽蒸发装置位于所述安全壳内，以在受到高温后将所述散热介质汽化后沿所述换热回路流通到所述换热单元；

所述换热单元设置在所述隔离空间内，以被所述隔离空间内的溶液冷却后将所述换热回路内汽化的散热介质冷凝或固化，并重新流回所述蒸汽蒸发装置。

优选地，所述换热回路包括上回路、下回路，所述上回路的高度位置高于所述下回路的高度位置，所述上回路的两端分别伸入所述安全壳和隔离空间，所述下回路的两端分别伸入所述安全壳和隔离空间；

所述蒸汽蒸发装置在所述安全壳内分别与所述上回路、下回路连接，所述换热单元在所述隔离空间内分别与所述上回路、下回路连接。

优选地，所述蒸汽蒸发装置为蒸汽发生器，所述换热单元为换热器。

优选地，所述上回路上设有第二控制装置，以控制所述换热回路的打开或关闭。

优选地，所述热量交换机构还包括连通在所述隔离空间与所述容置空间之间的第一流通通道以及设置在所述第一流通通道上的第一控制装置，所述第一控制装置控制所述第一流通通道的导通、关闭。

优选地，所述安全壳内设有感测所述安全壳内的温度信号的温度感测单元，所述温度感测单元与所述第一控制装置、第二控制装置电性连接，以控制所述第一控制装置、第二控制装置的打开、关闭。

优选地，所述平台主体包括第一侧壁，所述隔离空间形成于所述第一侧壁的内侧，所述余热排除装置还包括在所述第一侧壁上设置的第二流通通道以及设置在所述第二流通通道上的第三控制装置，所述第三控制装置控制所述第二流通通道的导通、关闭。

优选地，所述余热排除装置还包括用于监测所述隔离空间内的液面高度的液面监控单元，所述液面监控单元与所述第三控制装置电性连接，以根据所述隔离空间内的液面高度控制所述第三控制装置的打开、关闭。

优选地，所述第一流通通道、所述第二流通通道靠近所述隔离空间底面设置。

优选地，所述平台主体包括基座以及第二侧壁，所述第一侧壁、第二侧壁由所述基座向上设置；

所述第一侧壁、第二侧壁均沿所述基座的周向围合，所述第二侧壁围合形成所述容置空间；

所述第一侧壁围合在所述第二侧壁外侧，所述第二侧壁的外侧面与所述第一侧壁的内侧面间隔设置，形成所述隔离空间；

所述基座为混凝土结构；所述第一侧壁为与所述基座一体的混凝土结构；所述第二侧壁为钢板或混凝土结构。

优选地，还包括安装到海底对所述平台主体进行支撑定位的支撑装置。

优选地，所在支撑装置包括支撑件以及设于所述支撑件上端的固定机构，所述固定机构包括对所述平台主体的底部进行支撑定位的定位部；

所述定位部包括与所述平台主体的底部外形对应的定位槽和/或与所述平台主体锁合固定的锁合机构。

实施本发明的带有余热排除装置的海洋反应堆系统平台，具有以下有益效果：本发明的海洋反应堆系统平台上带有余热排除装置，余热排除装置的热量交换机构能让安全壳内的热量传递到溶液，起到对安全壳内散热冷却的效果，在散热过程中可以不需要电能，实现非能动冷却，减少了能源消耗，降低了零件设置，让内部空间能得到充分利用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的海洋反应堆系统平台的平台主体未放置到支撑装置时的结构示意图；

图2是牵引船将平台主体向支撑位置拖动时的示意图；

图3是平台主体放置到支撑装置时的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一个优选实施例中的海洋反应堆系统平台包括可漂浮海面的平台主体1，平台主体1内形成有供核电设备放置的容置空间A，容置空间A外形成有与容置空间A相互隔离的隔离空间B，以填充可对核电设备进行冷却的溶液，隔离空间B内的溶液通常在平台主体1安装定位后注入。

反应堆及常规岛、核电辅助厂房等核电设备通常设置在容置空间A内。反应堆包括安全壳2以及安装在安全壳2内的堆芯21，堆芯21位于安全壳2内，保证在遇到危险情况时，防止反应堆向外泄漏。在其他实施例中，堆芯21也可用其他方式封装保证安全性。

海洋反应堆系统平台上带有余热排除装置3，在反应堆发生事故导致安全壳2内的温度偏高时，采用非能动方式进行冷却散热。余热排除装置3包括能让安全壳2内的热量传递到溶液进行冷却的热量交换机构。热量交换机构能让安全壳2内的热量传递到溶液，起到对安全壳2内散热冷却的效果，在散热过程中可以不需要电能，实现非能动冷却，减少了能源消耗，降低了零件设置，让内部空间能得到充分利用。

热量交换机构包括连通在安全壳2和隔离空间B之间的换热循环单元31，换热循环单元31包括可在安全壳2和隔离空间B之间循环流通的换热介质，以在来回流通过程中将安全壳2内的热量传递到隔离空间B的溶液内。换热介质在来回流通过程中将安全壳2内的热量带走，实现对安全壳2内的散热效果，在散热过程中可以不需要电能，实现非能动冷却，减少了能源消耗，降低了零件设置，让内部空间能得到充分利用。

在一些实施例中，换热循环单元31包括换热回路、以及设置在换热回路上的蒸汽蒸发装置311以及换热单元312，换热回路连通在安全壳2、容置空间A、隔离空间B之间，蒸汽蒸发装置311内设有可被汽化的散热介质，散热介质通常为液态或固态，优选地，散热介质为水等溶液。

进一步地，蒸汽蒸发装置311位于安全壳2内，以在受到高温后将换热回路内的散热介质汽化后沿换热回路流通到换热单元312。换热单元312设置在隔离空间B内，以被隔离空间B内的溶液冷却后将换热回路内汽化的散热介质冷凝或固化，并沿换热回路重新返回蒸汽蒸发装置311。散热介质在汽化和冷凝、固化的循环过程中将安全壳2内的热量被隔离空间B的溶液吸收，实现对安全壳2的散热，不需要外部的能量。

在一些实施例中，换热回路包括上回路313、下回路314，上回路313的高度位置高于下回路314的高度位置，上回路313的两端分别伸入安全壳2和隔离空间B，下回路314的两端分别伸入安全壳2和隔离空间B。

进一步地，蒸汽蒸发装置311在安全壳2内分别与上回路313、下回路314连接，换热单元312在隔离空间B内分别与上回路313、下回路314连接。由于下回路314较低，换热单元312内冷凝或固化的散热介质能沿下回路314返回到蒸汽蒸发装置311。

蒸汽蒸发装置311为蒸汽发生器，换热单元312为换热器。在其他实施例中，换热循环单元31也可为连通在安全壳2、隔离空间B之间的循环回路，循环回路在安全壳2一端低于在隔离空间B一端，在循环回路内设置散热介质，散热介质也可在汽化和冷凝、固化过程中带走安全壳2内的热量实现散热。

上回路313上设有第二控制装置315，以控制换热回路的打开或关闭，优选地，第二控制装置315为控制阀。安全壳2内设有感测安全壳2内的温度信号的温度感测单元，温度感测单元与第二控制装置315电性连接，以控制第二控制装置315打开、关闭。

当安全壳2内的温度高于正常值时，温度感测单元根据温度信号发送控制指令将第二控制装置315打开，启动换热循环单元31散热。当安全壳2内的温度在正常值范围内时，温度感测单元根据温度信号发送控制指令将第二控制装置315关闭，关闭换热循环单元31停止散热。当然，第二控制装置315的打开、关闭也可由人工操作。

优选地，隔离空间B沿容置空间A的周圈设置，隔离空间B将核电设备与外界之间完全隔离，在平台主体1受到外界的冲撞时，隔离空间B能很好的保护容置空间A内的核电设备，让容置空间A的周圈均能得到防护。

热量交换机构还包括连通在隔离空间B与容置空间A之间的第一流通通道32以及设置在第一流通通道32上的第一控制装置321，第一控制装置321控制第一流通通道32的导通、关闭。第一流通通道32的数量和截面大小可根据冷却散热要求进行设置，能满足正常的冷却散热速度即可。

进一步地，温度感测单元与第一控制装置321电性连接，以控制第一控制装置321的打开、关闭。温度感测单元获取温度信号，当安全壳2内的温度高于安全温度时，温度感测单元发出信号将第一控制装置321打开，让隔离空间B内的溶液进入到容置空间A，淹没在安全壳2外对其进行冷却。进入到容置空间A的溶液的容积可根据安全壳2内的温度的高低来确定，温度高时，进入的就多，温度低时，进入的就少。当安全壳2内的温度在安全值以下时，第一控制装置321则关闭，使溶液不在由第一流通通道32进入容置空间A。优选地，第一控制装置321为控制阀，当然，第一控制装置321的打开、关闭也可由人工操作，使溶液进入到容置空间A淹没安全壳2后，让安全壳2内的热量传递到溶液对其冷却散热。

通常，温度感测单元要打开第一控制装置321时的温度高于要打开第二控制装置315时的温度，在换热循环单元31对安全壳2内的散热速度达不到散热要求时，安全壳2内的温度会持续上升，上升到一定温度时，第一控制装置321打开，让溶液进入到容置空间A，对安全壳2的外表面进行冷却散热，起到对安全壳2的内面和外面同时散热的作用，提升散热速度。当然，温度感测单元要打开第一控制装置321时的温度也可等于要打开第二控制装置315时的温度，让第一控制装置321、第二控制装置315同时打开。

在一些实施例中，平台主体1包括基座11以及由基座11向上设置的第一侧壁12、第二侧壁13。第一侧壁12、第二侧壁13均沿基座11的周向围合，第二侧壁13围合形成容置空间A，供反应堆、常规岛、核电辅助厂房等放置。第一侧壁12围合在第二侧壁13外侧，第二侧壁13的外侧面与第一侧壁12的内侧面间隔设置，在第一侧壁12的内侧与第二侧壁13的外侧之间形成储存溶液的隔离空间B。第一侧壁12、第二侧壁13的设置方式也可根据容置空间A、隔离空间B的排布方式进行对应的调整。

余热排除装置3还包括在第一侧壁12上设置的第二流通通道33以及设置在第二流通通道33上的第三控制装置331，第三控制装置331控制第二流通通道33的导通、关闭。第二流通通道33的数量和截面大小可根据冷却散热要求进行设置，能满足正常的冷却散热速度即可。

第三控制装置331的打开通常是隔离空间B内的溶液较少，安全壳2的温度较高，满足不了散热需求，需要大量散热时打开，让平台主体1外的海水进入后进行冷却，避免安全壳2内的温度升高过高发生重大事故。

进一步地，余热排除装置3还包括用于监测隔离空间B内的液面高度的液面监控单元，液面监控单元与第三控制装置331电性连接，以根据隔离空间B内的液面高度控制第三控制装置331的打开、关闭。

在隔离空间B内的溶液进入到容置空间A对安全壳2冷却后，随着冷却散热的进行，原来的水会逐渐蒸发掉，当液面高度下降到一定高度，则无法很好的进行散热。此时则可以先关闭第一控制装置321，再打开第三控制装置331，让海水进入到隔离空间B，容置空间A内部的热量由第二侧壁13传递到隔离空间B的海水实现冷却。该方式可以很好的保护容置空间A内的核电设备不会受到海水的侵蚀，让核电设备保持可恢复性。

若安全壳2内的温度升高到很高，需要大量的溶液进行冷却时，也可将第一控制装置321、第三控制装置331都打开，让海水也进入到容置空间A直接对安全壳2淹没进行冷却。海水的进入依靠重力实现，不需要电能等驱动，节约了能源。

优选地，第一流通通道32、第二流通通道33靠近隔离空间B底面设置，让溶液、海水能顺畅在在隔离空间B和容置空间A之间流动。在其他实施例中，第一流通通道32、第二流通通道33的设置高度在不影响海水、溶液的流通冷却即可。

结合图2所示，平台主体1可以在岸边装上反应堆、常规岛、核电辅助厂房等核电设备，此时隔离空间B内是不存放溶液的，减轻平台主体1的重量，保证平台主体1的正常漂浮高度。在需要将平台主体1落座固定到海上的岛礁等支撑位置时，可以利用牵引船4等将平台主体1拖到相应的位置，而不需要在平台主体1设置专门的动力驱动系统。

结合图3所示，拖动平台主体1到达位置后再向隔离空间B内注入水等溶液，加大平台主体1的负载，使平台主体1下沉到支撑位置上，保证放置的稳定性，可以不受海洋运动的影响，即反应堆不会发生倾斜、起伏、摇摆、晃荡，其热工流体系统运行稳定，与陆上运行状态无差异，提升了安全性；同时，注入的水等溶液也为核电设备出现事故时的冷却准备。当然，若能保证平台主体1漂浮，也可提前在隔离空间B内注入溶液。

在反应堆退役时，可以将隔离空间B内的溶液抽出，降低平台主体1的承载使其向上漂浮，让平台主体1脱离支撑位置，再利用牵引船4将平台主体1拖到岸边对内部的反应堆等核电设备进行处理。

基座11为混凝土结构，降低了平台主体1的成本，同时，提升了结构强度，承压能力强，可以在容置空间A内放置多组反应堆，从而降低运行的成本。进一步地，第一侧壁12为与基座11一体的混凝土结构，进一步提升平台主体1的整体强度，同时还可避免受到海水的腐蚀，提升使用寿命，降低了平台主体1的成本。在其他实施例中，第一侧壁12也可为嵌入到基座11上的钢板结构，在第一侧壁12外涂覆防腐蚀材料。

在一些实施例中，由于第一侧壁12已经对平台主体1的内部空间进行了隔离，可以有效的避免内部被海水腐蚀，第二侧壁13则可为钢板材质，可以减少平台主体1的整体重量。隔离空间B内通常为存放清洁水等溶液，可以避免对第二侧壁13造成腐蚀。同时，第二侧壁13可以可拆卸安装到基座11上，也便于平台主体1的组装成型。在其他实施例中，第二侧壁13也可为嵌入到基座11上，在基座11成型时就将第二侧壁13嵌入定位到基座11，第二侧壁13也可为混凝土结构，与基座11、第一侧壁12同步成型。

在一些实施例中，若要将平台主体1放置在没有岛礁等支撑位置的深水区域，反应堆系统平台则还要包括安装到海底对平台主体1进行支撑定位的支撑装置5，支撑装置5的位置可根据需要放置，满足工作需求。由于平台主体1有支撑，所以在大量海水进入到平台主体1内时，平台主体1不会沉没。

支撑装置5包括支撑件51以及设于支撑件51上端的固定机构52，支撑件51通常为钢结构，高度可根据需要订制。支撑装置5放置到海底后为上部的平台主体1进行支撑定位。

固定机构52包括对平台主体1的底部进行支撑定位的定位部521，平台主体1在注入溶液下沉一定高度后落入到定位部521上。定位部521对落座后的平台主体1的位置进行定位，防止在受海洋运动时发生倾斜、起伏、摇摆、晃荡等。平台主体1也可不下沉直接拖放到定位部521上定位放置。

在一些实施例中，定位部521包括与平台主体1底部外形对应的定位槽，平台主体1在下沉后卡入到定位槽内。定位部521上也可设置锁合机构对平台主体1的底部进行锁合固定，对平台主体1进行定位。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。