本发明属于核电厂的反应堆安全壳设计技术，具体涉及一种非能动风冷却安全壳的结构。
背景技术：
安全壳是核电厂防止放射性物质向环境释放的最后一道屏障，核电厂发生事故时，会产生大量高温高压的气体，使安全壳温度压力上升，将威胁核电厂最后一道屏障的完整性。目前核电厂安全壳采用了各种能动或非能动的安全壳冷却系统设计，来排出安全壳内的热量，包括二代核电厂的能动喷淋，三代核电厂的非能动安全壳冷却系统等，使安全壳压力低于设计值，维持安全壳屏障的完整性。
现有风冷安全壳的设计技术，一般都局限于在钢安全壳外设置空气导流板，来构成空气循环流道，如：中国专利申请201310576926.0“环境风冷却系统以及具有该系统的非能动安全壳”，201210050477.1“水淹和风冷相结合的非能动安全壳冷却系统和方法”所公开的技术方案，在这些现有技术中，空气循环流道的进气口一般都设置在安全壳外屏蔽构筑物的上部，同时空气出口竖直向上，由于钢安全壳不具有中子屏蔽能力，堆内中子能够穿过出口发生天空散射，导致环境剂量升高。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种非能动风冷却安全壳，防止可能发生的反应堆中子的天空散射，并且提高非能动空气自然循环冷却的换热效率。
本发明的技术方案如下：一种非能动风冷却安全壳，包括内层钢安全壳和外层混凝土安全壳，在钢安全壳和混凝土安全壳之间形成环形空间，环形空间通过通风管道连接风冷空气入口，风冷空气出口设置在所述混凝土安全壳的顶部，在所述钢安全壳的内部设有贴近钢安全壳壁面的内空气循环流道，从而在钢安全壳内外构成能够提高换热效率的双重循环空气流道。
进一步，如上所述的非能动风冷却安全壳，其中，所述风冷空气出口的朝向避开正对堆芯的竖直向上方向，以防止堆内中子穿出风冷空气出口。
更进一步，风冷空气出口的朝向呈水平方向。
进一步，如上所述的非能动风冷却安全壳，其中，所述风冷空气出口连接导流板。
进一步，如上所述的非能动风冷却安全壳，其中，所述内空气循环流道包括设置在钢安全壳内操作平台上方的循环强化墙和位于操作平台下方的安全壳环廊，在循环强化墙和安全壳环廊与钢安全壳的内壁之间形成空气流道。
进一步，如上所述的非能动风冷却安全壳，其中，所述风冷空气入口设置在混凝土安全壳外地面，与风冷空气入口连接的所述通风管道埋于地面以下。
进一步，如上所述的非能动风冷却安全壳，其中，所述通风管道与混凝土安全壳的底部相通。
进一步，如上所述的非能动风冷却安全壳，其中，在所述风冷空气入口上设有防止异物堵塞管道的篦子。
本发明的有益效果如下：本发明所提供的非能动风冷却安全壳，通过构筑安全壳内外双重循环流道，能够促进安全壳内空气流动，加快高温气体通过内部循环流道流经钢安全壳内表面，同时埋于地面以下的通风管道对进入管道的空气具有一定的冷却作用，降低钢安全壳外气体温度，从而提高钢安全壳内外换热效率。同时，风冷却流道的出口朝向避开正对堆芯的竖直向上方向，可以屏蔽反应堆中子的天空散射效应。
附图说明
图1为本发明非能动风冷却安全壳的结构示意图。
图中，1-环形空间，2-内层钢安全壳，3-外层混凝土安全壳，4-风冷空气入口，5-风冷空气出口，6-通风管道，7-导流板，8-循环强化墙，9-安全壳内操作平台，10-安全壳环廊，11-地面
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明提供了一种非能动风冷却安全壳设计，如图1所示，涉及作为空气风冷却流道的环形空间1，构成环形空间的内层钢安全壳2和外层混凝土安全壳3，连接环形空间1和风冷空气入口4的通风管道6，风冷空气出口5设置在外层混凝土安全壳顶部。本设计还涉及钢安全壳内的内空气循环流道，包括操作平台9上方的循环强化墙8，以及下方的安全壳环廊10，循环强化墙8和安全壳环廊10与钢安全壳2的内壁之间形成空气流道。本发明对于风冷空气出口5的设计，避开了正对堆芯的竖直向上方向，可以防止堆内中子穿出风冷空气出口。
实施例
如图1所示，非能动风冷却安全壳包括内层钢安全壳2和外层混凝土安全壳3，在钢安全壳2和混凝土安全壳3之间形成环形空间1，环形空间1通过通风管道6连接风冷空气入口4，风冷空气出口5设置在所述混凝土安全壳的顶部，在所述钢安全壳2的内部设有贴近钢安全壳壁面的内空气循环流道，从而在钢安全壳内外构成能够提高换热效率的双重循环空气流道。
在本发明的设计中，所述风冷空气出口5的朝向避开正对堆芯的竖直向上方向，以防止堆内中子穿出风冷空气出口5。作为一种具体的结构设计，本实施例的风冷空气出口5的朝向呈水平方向。本领域的技术人员应该可以理解的是，风冷空气出口的朝向并不一定要严格的呈水平方向，也可以与水平方向具有一定的角度，或者将空气出口设计成弯曲状等不同的结构形式，只要能够防止堆内中子穿出即可。为了使循环空气能够顺畅的从风冷空气出口流出，所述风冷空气出口5连接导流板7，通过导流板7将循环空气导入风冷空气出口。
在本实施例中，钢安全壳内的内空气循环流道包括设置在钢安全壳内操作平台9上方的循环强化墙8和位于操作平台9下方的安全壳环廊10，在循环强化墙8和安全壳环廊10与钢安全壳2的内壁之间形成空气流道。循环强化墙8的上端高度可以与钢安全壳侧壁的高度基本一致。
在本实施例中，所述风冷空气入口4设置在混凝土安全壳3外部的地面11上，风冷空气入口4连接通风管道6，整个通风管道6埋于地面11以下，由于地面以下温度相对较低(特别是夏季)，这样对进入通风管道的空气具有一定的冷却作用。所述通风管道6与混凝土安全壳3的底部相通。在所述风冷空气入口4上面覆盖篦子，以防止异物堵塞通风管道。
本发明在核电厂发生事故后，随着事故导致的高温高压气体释放，安全壳内大气压力温度上升，可以在安全壳内外形成双重空气循环。随着安全壳内大气温度上升，通过钢安全壳导热使环形空间内气体温度上升，并且密度下降，与环境里的空气密度形成密度差，在重力作用下产生向上的驱动力，使环形空间内气体上升。空气从环境自风冷空气入口进入通风管道，流入环形空间下部，随环形空间内气体上升，从风冷空气出口流出到环境，形成外部空气循环。安全壳内操作平台上方由循环强化墙形成的近壁面流道和下方环廊内的气体被钢安全壳冷却，温度下降，同时密度上升，与安全壳内部的高温气体形成密度差，在重力作用下产生向下的驱动力，使安全壳内操作平台上方近壁面流道和下方环廊内的气体向下流动，进入安全壳底部，而安全壳内的高温气体从上部流入安全壳内操作平台上方近壁面流道，形成安全壳内部空气循环。钢安全壳内侧的高温气体和外侧的常温空气发生热交换，将安全壳内热量排出，而钢安全壳内外的双重空气循环则能够提高钢安全壳的换热效率。
需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本专利的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。