一种浮动核电站的安全壳冷却系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供的浮动核电站的安全壳冷却系统包括：安全壳、设置于所述安全壳外部的包壳，以及在所述包壳和所述安全壳之间构成的冷却腔室，所述冷却系统利用虹吸现象将海水引入所述冷却腔室对所述安全壳进行冷却。本实用新型以海水作为冷却水，以大气为最终热阱，利用虹吸现象将海水引入冷却腔室对安全壳进行冷却，保证安全壳不超压，维持安全壳的完整性，具有简单和可靠的优点。
【专利说明】
一种浮动核电站的安全壳冷却系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种浮动核电站的安全保护系统，尤其涉及一种安全壳冷却系统。
【背景技术】
[0002]传统压水堆在失水事故或安全壳内蒸汽管道破裂事故时，利用安全壳喷淋系统排出安全壳内热量，降低安全壳压力和温度，以达到维持安全壳的完整性。在发生上述事故时，第三代非能动压水堆核电站利用钢制安全壳作为一个传热表面，蒸汽在安全壳内表面冷凝并加热内表面，然后通过导热将热量传递至钢壳体。受热的钢壳外表面通过对流、辐射和蒸发等热传递机制，由水和空气冷却。水由安全壳顶部水箱提供，热量以显热和水蒸气的形式通过自然循环的空气带出，来自环境的空气通过一个常开流道进入，沿安全壳外壁上升，最终通过一个高位排汽口返回环境，实现带走安全壳内热量的目的。
[0003]在传统压水堆中，最终热阱功能的实现需依赖旋转机械，第三代非能动压水堆核电站的安全壳冷却系统中，安全壳顶部水箱的容量是有限的。对于海上浮动核电站而言，海水是取之不竭，用之不尽的。海上浮动核电站可以以海水作为冷却水，若能设计一种具有长期冷却功能的安全壳冷却系统，使热量排入大气，将使浮动核电站的安全保护系统更加安全可靠。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型针对现有技术的不足，提出一种利用虹吸现象将海水引入冷却腔室对安全壳进行冷却的安全壳冷却系统。
[0005]本实用新型提供的浮动核电站的安全壳冷却系统包括安全壳、设置于所述安全壳外部的包壳，以及在所述包壳和所述安全壳之间构成的冷却腔室，所述冷却系统利用虹吸现象将海水引入所述冷却腔室对所述安全壳进行冷却；其中，在海水和所述冷却腔室之间设置虹吸管道;其中，在所述冷却腔室与大气之间设置排汽管线;所述冷却腔室内还设置有冷却水集管、冷却水注水管以及抽真空装置；当发生事故且需要所述安全壳作为最终热阱时，通过所述抽真空装置中的真空喷射器驱动海水流入所述虹吸管道并通过所述冷却水集管分配到所述冷却水注水管中，使得海水流到所述安全壳表面并使所述安全壳保持淹没深度，通过换热使海水转变为蒸汽带走所述安全壳中的热量，最终通过所述排汽管线将热量排向大气;其中，所述冷却水集管设置在所述真空喷射器出口处，并且，所述冷却水注水管围绕所述安全壳周向布置，以使得海水流到所述安全壳表面并使所述安全壳保持淹没深度;其中，所述排汽管线设置在所述冷却腔室的顶部;其中，所述冷却系统还包括疏水管线和疏水栗，其设置在所述冷却腔室底部，用于当无需安全壳冷却系统运行时排出冷却腔室中的海水;其中，所述抽真空装置还包括高压气瓶作为驱动气体。
[0006]优选地，所述冷却系统还包括:虹吸破坏阀门，其设置在与所述虹吸管道相连的虹吸破坏管线上;驱动气体隔离阀，其设置在与所述高压气瓶相连的驱动气体管线上；以及疏水管线隔离阀，其设置在所述疏水管线上。
[0007]优选地，所述疏水管线包括疏水进口管线和疏水出口管线，所述疏水进口管线、所述疏水管线隔离阀、所述疏水栗和所述疏水出口管线依次连接。
[0008]优选地，所述高压气瓶、驱动气体止回阀、所述驱动气体隔离阀、所述驱动气体管线与所述真空喷射器依次连接。
[0009]优选地，在所述虹吸管道入口处设置滤网。
[0010]优选地，所述冷却系统包括至少两个虹吸环路。
[0011]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0012]1.本实用新型在安全壳外设计了包壳，包壳和安全壳之间构成冷却腔室，通过冷却腔室的设置，以海水作为冷却水，以大气为最终热阱，利用虹吸现象将海水引入冷却腔室对安全壳进行冷却，保证安全壳不超压，维持安全壳的完整性，具有简单和可靠的优点。
[0013]2.在海水和冷却腔室之间设置了虹吸管道并通过抽真空装置驱动海水流入虹吸管，可避免在海平面液位以下开孔引起海水泄漏。
[0014]3.设置了冷却水集管和围绕安全壳周向布置的冷却水注水管，通过冷却水集管分配到周向布置的冷却水注水管中，使得冷却水流到安全壳表面并使安全壳保持的一定的淹没深度。
[0015]4.基于冗余性考虑，设置了两个虹吸环路，用于保证系统的可用性。
【附图说明】
[0016]图1为浮动核电站的安全壳冷却系统流程简图的主视图。
[0017]图2为浮动核电站的安全壳冷却系统流程简图的局部俯视图。
【具体实施方式】
[0018]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0019]为了更清晰的理解本实用新型，下面以安全壳系统运行为例，结合图1和图2对本实用新型的浮动核电站的安全壳冷却系统作进一步说明。
[0020]如图1和图2所示，本实用新型的实施例的浮动核电站的安全壳冷却系统，包括安全壳1、设置于安全壳外部的包壳2，以及在包壳I和安全壳2之间构成的冷却腔室3，所述冷却系统利用虹吸现象将海水引入冷却腔室3对安全壳I进行冷却。本实用新型以海水作为冷却水，以大气为最终热阱，利用虹吸现象将海水引入冷却腔室对安全壳进行冷却，保证安全壳不超压，维持安全壳的完整性，具有简单和可靠的优点。
[0021]如图1所示，在海水和所述冷却腔室之间设置虹吸管道5，避免在海平面液位以下开孔引起海水泄漏。在冷却腔室3与大气之间设置排汽管线15;冷却腔室3内还设置有冷却水集管9、冷却水注水管10以及抽真空装置。当发生事故且需要所述安全壳作为最终热阱时，通过所述抽真空装置中的真空喷射器8驱动海水流入虹吸管道5并通过所述冷却水集管9分配到冷却水注水管10中，使得海水流到安全壳I表面并使安全壳I保持淹没深度，通过换热使海水转变为蒸汽带走所述安全壳中的热量，最终通过排汽管线15将热量排向大气。
[0022]如图1和图2所示，冷却水集管9设置在所述真空喷射器出口处;其中，冷却水注水管10围绕安全壳I周向布置，以使得海水流到安全壳I表面并使安全壳I保持淹没深度。例如，冷却水集管9围绕安全壳I周向布置，冷却水注水管10分布在冷却水集管9上周向均匀布置，以达到向安全壳I注入冷却水。
[0023]如图1所示，所述排汽管线设置在所述冷却腔室的顶部;所述冷却系统还包括疏水管线和疏水栗18，其设置在冷却腔室3底部，用于当无需安全壳冷却系统运行时排出冷却腔室3中的海水。
[0024]如图1所示，所述抽真空装置还包括高压气瓶14作为驱动气体。
[0025]优选地，如图1所示，所述冷却系统还包括:虹吸破坏阀门7，其设置在与虹吸管道5相连的虹吸破坏管线6上;驱动气体隔离阀12，其设置在与所述高压气瓶相连的驱动气体管线11上；以及疏水管线隔离阀17，其设置在所述疏水管线上。所述浮动核电站的安全壳冷却系统设置在浮动核电站隔板内，电站正常运行时，安全壳系统处于备用状态，虹吸破坏阀门7关闭，驱动气体隔离阀12关闭，疏水管线隔离阀17关闭，冷却腔室3与大气连通。
[0026]优选地，如图1所示，所述疏水管线包括疏水进口管线16和疏水出口管线19。其中，疏水进口管线16、疏水管线隔离阀17、疏水栗18和疏水出口管线19依次连接。当无需安全壳冷却系统运行时，可打开虹吸破坏阀门7终止海水流入冷却腔室3，再打开疏水管线隔离阀17，利用疏水栗18将海水经疏水出口管线19排出。
[0027]优选地，如图1所示，高压气瓶14、驱动气体止回阀13、驱动气体隔离阀12、驱动气体管线11与真空喷射器8依次连接。
[0028]优选地，如图1所示，在虹吸管道5入口处设置滤网4。
[0029]优选地，如图1和图2所示，当发生事故且需要安全壳系统作为最终热阱时，打开驱动气体隔离阀12，高压气瓶14中的气体经过驱动气体管线11进入真空喷射器8，将虹吸管5中的空气抽出，在海水和虹吸管5之间形成压差，从而海水经过虹吸管入口滤网4进入虹吸管5，经过真空喷射器8进入冷却水集管9，再经过冷却水注水管10流到安全壳表面吸收热量，最终维持冷却腔室中的海水淹没高度。海水经过吸热后转换为蒸汽，蒸汽经过排汽管线15排入大气，从而带走安全壳内的热量。
[0030]优选地，所述冷却系统包括至少两个虹吸环路，此处至少两个虹吸环路的设计是基于冗余性考虑，用于保证系统的可用性。其中，4?8、10?14为虹吸环路I的管线和设备，4 ’?8 ’、10 ’?14 ’为虹吸环路2的管线和设备，其与虹吸环路I的标记一一对应。
[0031]参照图1和图2，上述结构和工作过程同样适用于虹吸环路2的相应管线和设备。
[0032]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0033]1.本实用新型在安全壳外设计了包壳，包壳和安全壳之间构成冷却腔室，通过冷却腔室的设置，以海水作为冷却水，以大气为最终热阱，利用虹吸现象将海水引入冷却腔室对安全壳进行冷却，保证安全壳不超压，维持安全壳的完整性，具有简单和可靠的优点。
[0034]2.在海水和冷却腔室之间设置了虹吸管道并通过抽真空装置驱动海水流入虹吸管，可避免在海平面液位以下开孔引起海水泄漏。
[0035]3.设置了冷却水集管和围绕安全壳周向布置的冷却水注水管，通过冷却水集管分配到周向布置的冷却水注水管中，使得冷却水流到安全壳表面并使安全壳保持的一定的淹没深度。
[0036]基于冗余性考虑，设置了两个虹吸环路，用于保证系统的可用性。
[0037]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0038]本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。
[0039]显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种浮动核电站的安全壳冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括安全壳、设置于所述安全壳外部的包壳，以及在所述包壳和所述安全壳之间构成的冷却腔室，所述冷却系统利用虹吸现象将海水引入所述冷却腔室对所述安全壳进行冷却； 其中，在所述冷却腔室与大气之间设置排汽管线； 所述冷却腔室内还设置有冷却水集管、冷却水注水管以及抽真空装置； 当发生事故且需要所述安全壳作为最终热阱时，通过所述抽真空装置中的真空喷射器驱动海水流入虹吸管道并通过所述冷却水集管分配到所述冷却水注水管中，使得海水流到所述安全壳表面并使所述安全壳保持淹没深度，通过换热使海水转变为蒸汽带走所述安全壳中的热量，最终通过所述排汽管线将热量排向大气； 其中，所述冷却水集管设置在所述真空喷射器出口处，并且，所述冷却水注水管围绕所述安全壳周向布置，以使得海水流到所述安全壳表面并使所述安全壳保持淹没深度； 其中，所述排汽管线设置在所述冷却腔室的顶部； 其中，所述冷却系统还包括疏水管线和疏水栗，其设置在所述冷却腔室底部，用于当无需安全壳冷却系统运行时排出冷却腔室中的海水； 其中，所述抽真空装置还包括高压气瓶作为驱动气体。2.如权利要求1所述的浮动核电站的安全壳冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括:虹吸破坏阀门，其设置在与所述虹吸管道相连的虹吸破坏管线上;驱动气体隔离阀，其设置在与所述高压气瓶相连的驱动气体管线上；以及疏水管线隔离阀，其设置在所述疏水管线上。3.如权利要求2所述的浮动核电站的安全壳冷却系统，其特征在于，所述疏水管线包括疏水进口管线和疏水出口管线，所述疏水进口管线、所述疏水管线隔离阀、所述疏水栗和所述疏水出口管线依次连接。4.如权利要求2所述的浮动核电站的安全壳冷却系统，其特征在于，所述高压气瓶、驱动气体止回阀、所述驱动气体隔离阀、所述驱动气体管线与所述真空喷射器依次连接。5.如权利要求1所述的浮动核电站的安全壳冷却系统，其特征在于，在所述虹吸管道入口处设置滤网。6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的浮动核电站的安全壳冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括至少两个虹吸环路。
【文档编号】G21C15/18GK205582506SQ201620005991
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年1月4日
【发明人】武心壮, 夏栓, 邱健, 施伟, 刘春丽, 王建平, 黄秀杰
【申请人】上海核工程研究设计院