一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统及冷却方法

本发明属于核反应堆安全领域，特别是涉及一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统及冷却方法。

背景技术：

1、反应堆发生严重事故后，安全壳可能升温升压，甚至可能失效。保持安全壳的完整性，可以大量减少放射性物质向外部环境的释放，也是严重事故缓解策略的重要目标。严重事故中(如大破口始发的严重事故)通常会有大量高温蒸汽排入安全壳内，导致安全壳温度和压力上升。采用有效的方法导出安全壳热量，对保持安全壳的完整性至关重要。

2、目前核电站多采用能动的安全壳喷淋措施降低事故时安全壳内的温度和压力，但是其面临的主要问题是喷淋泵在运行过程中需要提供交流电，这无疑增加了因电源丧失而导致喷淋系统失效的危险，同时这将对电力系统的可靠性提出严苛的要求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统及冷却方法，以解决安全壳冷却过程中存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统，它包括密封水箱、加药装置和喷淋装置，所述密封水箱设置在安全壳的底部，所述密封水箱内有喷淋用水，所述喷淋装置设置在安全壳顶部，所述密封水箱通过引水管线与喷淋装置连通，所述加药装置包括投放装置、触发装置和传感器，所述投放装置设置在密封水箱顶部内侧，所述触发装置与投放装置通过电气线路相连，所述传感器设置在安全壳内部，所述传感器与触发装置通讯连接，所述投放装置内存放两种化学材料，两种化学材料反应能生成气体。

3、更进一步的，所述密封水箱位于安全壳的外侧，所述喷淋装置设置在安全壳顶部外侧。

4、更进一步的，所述密封水箱位于安全壳的内侧，所述喷淋装置设置在安全壳顶部内侧。

5、更进一步的，所述喷淋装置包括储水箱和喷淋设备，所述密封水箱通过引水管线与储水箱连通，所述喷淋设备位于储水箱的下方，并与储水箱连通。

6、更进一步的，所述两种化学材料分别为第一化学材料和第二化学材料，所述第一化学材料为碳酸氢钠或碳酸钠，所述第二化学材料为盐酸或醋酸。

7、更进一步的，所述投放装置包括两个材料箱，两个材料箱内分别放置两种化学材料，所述两个材料箱的下方均设置有电动阀门，所述电动阀门与触发装置通过电气线路相连。

8、更进一步的，所述密封水箱数量为多个，多个密封水箱围绕安全壳布置。

9、更进一步的，所述密封水箱内设置喷淋用水的水量占密封水箱容积的4/5。

10、更进一步的，所述引水管线上设置有止回阀和截止阀，所述引水管线内安装有过滤网。

11、本发明为一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统的冷却方法，具体为：反应堆发生严重事故后，安全壳内升温升压，传感器监测安全壳状态，将监测信号发送给触发装置，监测信号达到触发装置设定值时，触发装置控制投放装置开启，将两种化学材料投放到密封水箱中，两种化学材料反应生成气体，驱动密封水箱中的喷淋用水通过引水管线到达喷淋装置，通过喷淋装置进行喷淋降温冷却。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在核电站发生事故时，利用化学反应产生的大量气体作为驱动力迫使较低位置处水源进入安全壳顶部喷淋装置，对安全壳进行喷淋降温，将安全壳内部的热量导出，其液体输送稳定，防止安全壳超压失效。

13、本发明考虑到了非能动安全壳冷却系统(pcs)的具体应用环境，考虑到了事故时所处的条件和状态，充分利用核电站的运行特性。

14、本发明减少了泵等能动设备的设置，在现有安全壳结构的基础上，通过在安全壳周围设置水箱，避免使用泵等能动机械设备，降低了设备的故障率，减少了泵等能动设备的控制，有效降低了人因错误的可能性，简化了测量与控制系统的设计，其具有较高的可靠性。

技术特征：

1.一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统，其特征在于：它包括密封水箱(1)、加药装置(2)和喷淋装置(3)，所述密封水箱(1)设置在安全壳(8)的底部，所述密封水箱(1)内有喷淋用水，所述喷淋装置(3)设置在安全壳(8)顶部，所述密封水箱(1)通过引水管线(9)与喷淋装置(3)连通，所述加药装置(2)包括投放装置(6)、触发装置(7)和传感器，所述投放装置(6)设置在密封水箱(1)顶部内侧，所述触发装置(7)与投放装置(6)通过电气线路相连，所述传感器设置在安全壳(8)内部，所述传感器与触发装置(7)通讯连接，所述投放装置(6)内存放两种化学材料，两种化学材料反应能生成气体。

2.根据权利要求1所述的一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统，其特征在于：所述密封水箱(1)位于安全壳(8)的外侧，所述喷淋装置(3)设置在安全壳(8)顶部外侧。

3.根据权利要求1所述的一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统，其特征在于：所述密封水箱(1)位于安全壳(8)的内侧，所述喷淋装置(3)设置在安全壳(8)顶部内侧。

4.根据权利要求2或3所述的一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统，其特征在于：所述喷淋装置(3)包括储水箱(4)和喷淋设备(5)，所述密封水箱(1)通过引水管线(9)与储水箱(4)连通，所述喷淋设备(5)位于储水箱(4)的下方，并与储水箱(4)连通。

5.根据权利要求2或3所述的一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统，其特征在于：所述两种化学材料分别为第一化学材料和第二化学材料，所述第一化学材料为碳酸氢钠或碳酸钠，所述第二化学材料为盐酸或醋酸。

6.根据权利要求2或3所述的一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统，其特征在于：所述投放装置(6)包括两个材料箱，两个材料箱内分别放置两种化学材料，所述两个材料箱的下方均设置有电动阀门，所述电动阀门与触发装置(7)通过电气线路相连。

7.根据权利要求2或3所述的一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统，其特征在于：所述密封水箱(1)数量为多个，多个密封水箱(1)围绕安全壳(8)布置。

8.根据权利要求2或3所述的一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统，其特征在于：所述密封水箱(1)内设置喷淋用水的水量占密封水箱(1)容积的4/5。

9.根据权利要求2或3所述的一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统，其特征在于：所述引水管线(9)上设置有止回阀(10)和截止阀(11)，所述引水管线(9)内安装有过滤网。

10.一种如权利要求1所述化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统的冷却方法，其特征在于：反应堆发生严重事故后，安全壳(8)内升温升压，传感器监测安全壳(8)状态，将监测信号发送给触发装置(7)，监测信号达到触发装置(7)设定值时，触发装置(7)控制投放装置(6)开启，将两种化学材料投放到密封水箱(1)中，两种化学材料反应生成气体，驱动密封水箱(1)中的喷淋用水通过引水管线(9)到达喷淋装置(3)，通过喷淋装置(3)进行喷淋降温冷却。

技术总结
本发明提出了一种化学反应驱动的非能动安全壳冷却系统及冷却方法，属于核反应堆安全领域。解决了安全壳冷却过程中存在的问题。它包括密封水箱、加药装置和喷淋装置，所述密封水箱设置在安全壳的底部，所述密封水箱内有喷淋用水，所述喷淋装置设置在安全壳顶部，所述密封水箱通过引水管线与喷淋装置连通，所述加药装置包括投放装置、触发装置和传感器，所述投放装置设置在密封水箱顶部内侧，所述触发装置与投放装置通过电气线路相连，所述传感器设置在安全壳内部，所述传感器与触发装置通讯连接，所述投放装置内存放两种化学材料，两种化学材料反应能生成气体。它主要用于安全壳冷却。

技术研发人员：丁铭,董珑璁,张武杰,郭泽华,曹夏昕,孟兆明,边浩志
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17