次临界能源包层非能动安全系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核电站反应堆安全设备领域，尤其涉及一种适用于次临界能源包层的非能动安全系统。
【背景技术】
[0002]核电的使用是人类在能源利用史上的一个重大突破，利用原子核的裂变反应，能够产生其他所有传统化石能源所无法比拟的高能量输出，并且这些高能量输出往往只需要耗费少量的核燃料，这种低投入高产出的特性，使得人类日益重视对核能的利用，并不断加大在核能领域的研宄开发，时至今日，核能已成为世界上许多国家的重要能源组成部分。然而，核电具有极高利用价值的同时，也可能带来很大的危害，在利用核电的过程中，如果保护不当而致使出现核泄漏等重大事故，将会对核电厂周边的环境乃至全人类带来极其严重的核污染灾害。
[0003]在核电中，聚变-裂变混合能源系统因能够有效地提高可裂变核素的利用率、降低聚变能利用的门槛，将成为未来核能发展的趋势。对于聚变-裂变混合能源系统，次临界能源包层是实现其能量放大、中子倍增的核心功能部件，其发生事故自然超出传统意义上的设计基准事故，会给公众带来更严重的放射性释放风险，所以次临界能源包层的工程可行性技术攻关是实现聚变-裂变混合能源利用的关键。
[0004]但次临界能源包层的几何尺度大，其燃料组件由并列小直径管及进出口汇流和分流的构造形成，且为了包覆聚变核心，其外部形状是随着聚变核心变化而变化的，这导致其冷却剂流道的结构形式远较压水堆堆芯的开式栅元结构复杂，因此为了保证次临界能源包层在事故工况下的余热排除，开展次临界能源包层的非能动安全系统研宄具有非常重要的意义。其中，非能动安全系统是指充分利用自然驱动力，即利用重力、自然循环和压缩空气等简单可靠的自然物理规律来完成安全功能，非能动安全技术已经成为核电站安全发展的重要方向。但现有的非能动安全系统都是针对非混合能源系统设计的，根本不能够满足次临界能源包层发生事故时的余热排出需求，针对次临界能源包层的余热排出方式存在着效率不足或不能完全实现非能动等缺陷。
[0005]因此，有必要提供一种具有完全非能动特性的次临界能源包层非能动安全系统，以解决次临界能源包层事故工况下的余热排出。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种具有完全非能动特性的次临界能源包层非能动安全系统。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案为:提供一种次临界能源包层非能动安全系统，其包括密封地贯穿安全壳并对应于次临界能源包层设置的非能动堆芯注入系统，用以对所述次临界能源包层进行注水；密封地贯穿所述安全壳的二次侧非能动余热导出系统，所述二次侧非能动余热导出系统连通设于所述安全壳内的蒸汽发生器的出口及入口，用于将堆芯余热导出至所述安全壳外；至少一组密封地贯穿所述安全壳的非能动安全壳冷却系统，用以将所述安全壳内的热量导出至所述安全壳外。
[0008]较佳地，所述非能动堆芯注入系统包括设于所述安全壳外的至少一高压补水箱、至少一安注箱及设于所述安全壳内的内置安全水箱，所述高压补水箱、所述安注箱、所述内置安全水箱分别连通所述次临界能源包层。
[0009]较佳地，所述高压补水箱、所述安注箱、所述内置安全水箱均高于所述次临界能源包层，且所述高压补水箱、所述内置安全水箱、所述安注箱分别通过第一管线、第二管线、第三管线连通所述次临界能源包层。
[0010]较佳地，所述第一管线、所述第三管线均密封地贯穿所述安全壳并分别连接于所述高压补水箱、所述安注箱的底端，且所述第一管线上设有两相并列且常闭的第一隔离阀。
[0011]较佳地，所述第二管线的一端连接于所述内置安全水箱的底部，所述第二管线上设有两相并列且常闭的第二隔离阀。
[0012]较佳地，所述非能动堆芯注入系统还包括一密封地贯穿所述安全壳的压力平衡管线，所述压力平衡管线的两端分别连接于所述高压补水箱的最顶端、所述次临界能源包层的冷管段。
[0013]较佳地，设于所述安全壳内的稳压器分别连通所述内置安全水箱、所述次临界能源包层的热管段。
[0014]较佳地，所述稳压器的顶端与第四管线的一端相连通，所述第四管线的另一端连接于所述内置安全水箱的顶部并伸入液面以下，且所述第四管线上串联有两第一止回阀。
[0015]较佳地，所述二次侧非能动余热导出系统包括设于所述安全壳外的换热器，所述换热器的入口、出口分别连通蒸汽发生器的出口、入口。
[0016]较佳地，所述二次侧非能动余热导出系统还包括蒸汽管线及给水管线，所述蒸汽管线密封地贯穿所述安全壳并连接于所述蒸汽发生器的出口、所述换热器的入口，所述给水管线密封地贯穿所述安全壳并连接于所述换热器的出口、所述蒸汽发生器的入口，所述蒸汽管线、所述换热器、所述给水管线形成循环通道以将堆芯余热导出所述安全壳外。
[0017]较佳地，所述蒸汽管线连通所述蒸汽发生器的主蒸汽管线，所述给水管线连通所述蒸汽发生器的主给水管线；且所述给水管线上设有第二止回阀及两相并列的第三隔离阀，所述蒸汽管线上设置有一电动阀。
[0018]较佳地，所述换热器容置于设于所述安全壳外的外置安全水箱内。
[0019]较佳地，所述非能动安全壳冷却系统包括内换热器、外换热器、上升管、下降管及冷却介质，所述内换热器设于所述安全壳内，所述外换热器设于所述安全壳外且位置高于所述内换热器的位置，所述上升管密封地贯穿所述安全壳并连通所述内换热器的出口及所述外换热器的入口，所述下降管密封地贯穿所述安全壳并连通所述外换热器的出口及所述内换热器的入口，所述冷却介质在所述内换热器、所述上升管、所述外换热器、所述下降管形成的循环通道内流动。
[0020]较佳地，所述外换热器容置于设于所述安全壳外的外置安全水箱内。
[0021]较佳地，所述内换热器位于所述非能动堆芯注入系统的上方，所述内换热器冷凝后的凝结水被所述非能动堆芯注入系统回收。
[0022]较佳地，所述上升管上设有两相并列的第四隔离阀。
[0023]较佳地，所述内换热器的入口位于下端，所述内换热器的出口位于上端，所述外换热器的入口位于上端，所述外换热器的出口位于下端。
[0024]较佳地，所述内换热器为鼓形小列管热交换器。
[0025]较佳地，所述内换热器包括一系列竖管及连接于所述竖管的上联箱及下联箱，所述竖管、所述上联箱、所述下联箱中均充满冷却介质。
[0026]较佳地，所述非能动安全壳冷却系统还包括添加箱，所述添加箱高于设于所述安全壳外的外置安全水箱并与之相连通，所述添加箱用于向所述外置安全水箱注入药品。
[0027]较佳地，所述外置安全水箱设于所述安全壳的正上方。
[0028]较佳地，所述二次侧非能动余热导出系统的换热器、所述非能动安全壳冷却系统的外换热器为同一个。
[0029]与现有技术相比，由于本发明的次临界能源包层非能动安全系统，包括密封地贯穿安全壳并对应于次临界能源包层设置的非能动堆芯注入系统；至少一组密封地贯穿安全壳的二次侧非能动余热导出系统，所述二次侧非能动余热导出系统连通蒸汽发生器的出口及入口 ；至少一组密封地贯穿安全壳的非能动安全壳冷却系统。事故时，通过非能动堆芯注入系统实现高、中、低压力下的不同流量及所需时间的补水，可以针对不同需求实现冷却效果，提高系统