一种非能动安全壳冷却与抑压耦合系统及使用方法与流程

本申请涉及核动力装置的，具体而言，涉及一种非能动安全壳冷却与抑压耦合系统及使用方法。

背景技术：

1、安全壳是核动力系统实现放射性包容的最后一道屏障，在任何时候都必须防止因安全壳结构超压破裂引起放射性物质不可控释放。对于小型核动力装置如破冰船、浮动电站等，受总体资源约束，安全壳自由容积远小于核电厂安全壳，一旦发生破口事故，带有放射性物质的高温高压冷却水/蒸汽进入安全壳，安全壳内的压力将在数十秒内迅速上升并超过安全壳的设计承压，目前核电站一般采用喷淋或非能动安全壳冷却系统来应对破口事故，对于小型核动力装置，无法像电站那样配置超大流量喷淋系统及超大功率的非能动堆舱冷却系统。安全壳冷却过程中，传热途径的建立以及自然冷凝的形成存在一定的时间延迟，因而在蒸汽快速喷放早期会产生明显的压力峰值。为防止安全壳内短期内压力的峰值超过安全壳压力的设计值，必须设置抑压系统及时对安全壳进行压力抑制。但是，核动力装置的布置紧凑、空间狭小，抑压水池、补水箱的容积也非常有限。显然陆上安注系统设计并不适合核动力装置的设计需求。

2、因此，针对破口事故时核动力装置安全壳的快速释能，需要综合考虑各方面的因素，对系统进行耦合设计。如何解决安全壳内蒸汽的持续高效的排出与排出系统的空间尺寸、重量之间的矛盾是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种非能动安全壳冷却与抑压耦合系统及使用方法，将非能动安全壳冷却系统与抑压系统设计进行集成，对安全壳内高能管路破裂事故后大流量瞬时释放蒸汽的能量以及破口事故后期小流量长期释放蒸汽的能量的吸收。

2、本申请的实施例是这样实现的：

3、本申请实施例提供一种非能动安全壳冷却与抑压耦合系统，其特征在于，包括设于安全壳外部的冷却子系统和抑压子系统，所述冷却子系统包括冷却水箱和冷却换热器，所述冷却换热器设于所述冷却水箱内，安全壳通过循环管路与冷却换热器相连通；所述抑压子系统包括抑压水箱，所述抑压水箱通过抑压管路与冷却换热器相连通。

4、在一些可选的实施方案中，所述循环管路包括上升管路和下降管路，所述上升管路的两端分别与所述安全壳及冷却换热器的上部联箱相连通，所述下降管路的两端分别与安全壳及冷却换热器的下部联箱相连通，形成循环回路。

5、在一些可选的实施方案中，所述抑压管路的首端与所述冷却换热器的下部联箱相连通，末端设有抑压喷管。

6、在一些可选的实施方案中，所述上升管路上安设上升隔离阀，所述下降管路上安设下降隔离阀和冷却开关阀，所述抑压管路上设有抑压开关阀。

7、一种非能动安全壳冷却与抑压耦合系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

8、步骤a，设计基准事故初期，安全壳内瞬时释放大量蒸汽造成安全壳内温度、压力快速上升，冷却开关阀、抑压开关阀开启后，安全壳内的蒸汽及不凝气体首先沿着上升管路进入冷却换热器，冷却后分别经下降管路和抑压管路进入安全壳及到抑压水舱进行冷凝，实现安全壳的峰值压力的泄放；

9、步骤b，设计基准事故后期，安全壳与抑压水舱内压力基本平衡，安全壳内释放的小流量蒸汽通过上升管路进入冷却换热器，冷却后，由重力驱动，经过下降管路回流至安全壳内，从而将安全壳的热量以非能动自然循环的方式导出。

10、在一些可选的实施方案中，所述上升隔离阀、下降隔离阀在反应堆正常运行条件下处于长期开启的状态，在设备检修时关闭；冷却开关阀、抑压开关阀在反应堆正常运行条件下处于关闭状态，在反应堆出现事故条件下开启。

11、本申请的有益效果是：本申请提供的一种非能动安全壳冷却与抑压耦合系统及使用方法，将冷却系统和抑压系统进行集成设计，在优化系统运行的条件下实现了系统整体的集成化设计，兼顾了安全壳在事故后瞬时以及长期能量的导出，有效的保证了系统的安全性；通过方案的优化设计，在不影响两套系统原有功能实现的基础上，能够对系统管路进行精简设计，提高系统集成度，能够实现紧凑式布置；本系统的运行不依赖外部能动设备，采用非能动的方式运行，能够实现在断电事故下的安全壳热量导出，具有更高的安全性。

技术特征：

1.一种非能动安全壳冷却与抑压耦合系统，其特征在于，包括设于安全壳外部的冷却子系统和抑压子系统，所述冷却子系统包括冷却水箱和冷却换热器，所述冷却换热器设于所述冷却水箱内，安全壳通过循环管路与冷却换热器相连通；所述抑压子系统包括抑压水箱，所述抑压水箱通过抑压管路与冷却换热器相连通。

2.根据权利要求1所述的一种非能动安全壳冷却与抑压耦合系统，其特征在于，所述循环管路包括上升管路和下降管路，所述上升管路的两端分别与所述安全壳及冷却换热器的上部联箱相连通，所述下降管路的两端分别与安全壳及冷却换热器的下部联箱相连通，形成循环回路。

3.根据权利要求2所述的一种非能动安全壳冷却与抑压耦合系统，其特征在于，所述抑压管路的首端与所述冷却换热器的下部联箱相连通，末端设有抑压喷管。

4.根据权利要求3所述的一种非能动安全壳冷却与抑压耦合系统，其特征在于，所述上升管路上安设上升隔离阀，所述下降管路上安设下降隔离阀和冷却开关阀，所述抑压管路上设有抑压开关阀。

5.采用上述权利要求4所述的一种非能动安全壳冷却与抑压耦合系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种非能动安全壳冷却与抑压耦合系统的使用方法，其特征在于，所述上升隔离阀、下降隔离阀在反应堆正常运行条件下处于长期开启的状态，在设备检修时关闭；冷却开关阀、抑压开关阀在反应堆正常运行条件下处于关闭状态，在反应堆出现事故条件下开启。

技术总结
本发明提出一种非能动安全壳冷却与抑压耦合系统及使用方法，包括设于安全壳外部的冷却子系统和抑压子系统，冷却子系统包括冷却水箱和冷却换热器，冷却换热器设于冷却水箱内，安全壳通过循环管路与冷却换热器相连通；抑压子系统包括抑压水箱，抑压水箱通过抑压管路与冷却换热器相连通，本发明将非能动安全壳冷却系统与抑压系统设计进行集成，实现对安全壳内高能管路破裂事故后大流量瞬时释放蒸汽的能量以及破口事故后期小流量长期释放蒸汽的能量的吸收。

技术研发人员：汪广怀,王畅,刘辰,王冰,陈家铭
受保护的技术使用者：中国舰船研究设计中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16