本發(fā)明屬于核安全控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

安全殼是壓水堆核電廠防止放射性裂變物質(zhì)釋放的最后一道屏障，保證安全殼的完整性在核電廠設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。傳統(tǒng)壓水堆核電廠采用能動(dòng)的安全殼噴淋系統(tǒng)控制各種事故工況下的安全殼壓力和溫度，從而維持安全殼的完整性。

然而，在失去場(chǎng)外電源等超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故情況下，能動(dòng)的安全殼噴淋系統(tǒng)無(wú)法工作。因此，近年來(lái)越來(lái)越多的新的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)方案中采用了非能動(dòng)技術(shù)以導(dǎo)出安全殼內(nèi)部熱量。例如西屋公司開(kāi)發(fā)的ap600/1000反應(yīng)堆采用鋼制安全殼和屏蔽廠房之間的環(huán)形空間內(nèi)部的空氣自然流動(dòng)和鋼制安全殼外表面液膜蒸發(fā)的方式導(dǎo)出安全殼內(nèi)部熱量。又如本申請(qǐng)人的申請(qǐng)?zhí)枮閏n201110437864.6的中國(guó)先專利申請(qǐng)也公開(kāi)了非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括設(shè)置在安全殼內(nèi)部的換熱器組，換熱器組的換熱管內(nèi)的冷卻水經(jīng)過(guò)與安全殼內(nèi)的高溫混合氣體熱交換后溫度上升，溫度上升的冷卻水經(jīng)熱交換器組的循環(huán)管路傳導(dǎo)，與設(shè)置在安全殼外的換熱水箱中的冷卻水進(jìn)行熱交換而被再次冷卻。這種非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的主要導(dǎo)熱機(jī)理是安全殼內(nèi)混合氣體中的水蒸氣在換熱管表面的冷凝。

但是，當(dāng)安全殼內(nèi)混合氣體中有不可凝氣體(如空氣和嚴(yán)重事故期間可能產(chǎn)生的氫氣、一氧化碳等)存在的情況下，水蒸氣的冷凝傳熱能力會(huì)被嚴(yán)重削弱。有資料表明，對(duì)于水蒸氣和空氣的混合氣體，當(dāng)其中空氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.5％時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致自然對(duì)流條件下的冷凝傳熱系數(shù)降低50％。因此，對(duì)于上述非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，若能有效降低換熱器組周圍的不可凝氣體含量，則可以有效提升冷凝傳熱能力，提高非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的是提供一種非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，以通過(guò)提高冷凝傳熱效率而提高非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的熱量導(dǎo)出效率。

為實(shí)現(xiàn)此目的，在基礎(chǔ)的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，所述的熱量導(dǎo)出系統(tǒng)包括安全殼和熱量導(dǎo)出組件，所述的熱量導(dǎo)出組件包括安全殼外置冷卻液箱、循環(huán)管路、換熱器組、混合氣體導(dǎo)流管、空氣滯留箱，

所述的換熱器組設(shè)置在所述的安全殼內(nèi)，包括換熱管、換熱器組冷卻液入口、換熱器組冷卻液出口，用于通過(guò)所述的換熱管中的冷卻液與所述的混合氣體導(dǎo)流管中導(dǎo)入的安全殼大氣的熱交換，冷卻所述的混合氣體導(dǎo)流管中導(dǎo)入的安全殼大氣，

所述的循環(huán)管路分兩段，兩段中的一段的一端連接所述的安全殼外置冷卻液箱，另一端連接所述的換熱器組冷卻液入口；兩段中的另一段的一端連接所述的安全殼外置冷卻液箱，另一端連接所述的換熱器組冷卻液出口，兩段所述的循環(huán)管路連接所述的安全殼外置冷卻液箱的位置不同，

所述的安全殼外置冷卻液箱設(shè)置在所述的安全殼外，且設(shè)置位置高于所述的換熱器組，以使其中裝盛的冷卻液能夠借助重力作用通過(guò)所述的循環(huán)管路流入所述的換熱器組中的換熱管，并在熱交換后通過(guò)所述的循環(huán)管路流回所述的安全殼外置冷卻液箱，

所述的混合氣體導(dǎo)流管設(shè)置在所述的安全殼內(nèi)，兩端開(kāi)口，上端開(kāi)口朝向所述的安全殼的上部空間，下端開(kāi)口伸入所述的空氣滯留箱中，所述的混合氣體導(dǎo)流管的至少一段與所述的換熱管的至少一段通過(guò)接觸面相接觸，

所述的空氣滯留箱設(shè)置在所述的安全殼的下部空間，其上設(shè)置有開(kāi)孔，所述的開(kāi)孔用于保持所述的空氣滯留箱與所述的安全殼其它區(qū)域的壓力平衡。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，其中所述的熱量導(dǎo)出組件為一組或多組。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，其中所述的循環(huán)管路通過(guò)換熱管入口聯(lián)箱與所述的換熱器組冷卻液入口連接。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，其中所述的循環(huán)管路通過(guò)換熱管出口聯(lián)箱與所述的換熱器組冷卻液出口連接。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，其中所述的循環(huán)管路分為循環(huán)管路下降段和循環(huán)管路上升段，

所述的循環(huán)管路下降段位置低于所述的循環(huán)管路上升段，其一端連接所述的安全殼外置冷卻液箱，另一端連接所述的換熱器組冷卻液入口；

所述的循環(huán)管路上升段一端連接所述的安全殼外置冷卻液箱，另一端連接所述的換熱器組冷卻液出口。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，其中所述的循環(huán)管路下降段上設(shè)置有閥門，所述的閥門在核電廠正常運(yùn)行期間處于關(guān)閉狀態(tài)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，其中所述的混合氣體導(dǎo)流管直立的設(shè)置在所述的安全殼內(nèi)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，其中所述的換熱管和所述的混合氣體導(dǎo)流管的橫截面為矩形，所述的接觸面為矩形。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，其中所述的冷卻液為冷卻水。

本發(fā)明的有益效果在于，利用本發(fā)明的非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，可以通過(guò)提高冷凝傳熱效率而提高非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的熱量導(dǎo)出效率。本發(fā)明通過(guò)將非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)換熱管所在區(qū)域的空氣等不可凝氣體以非能動(dòng)原理輸運(yùn)到安全殼下部空間的方式，降低了非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)換熱管所在區(qū)域的不可凝氣體含量，從而提高了非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的冷凝傳熱效率。

附圖說(shuō)明

圖1為示例性的本發(fā)明的非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的組成示意圖。

圖2為示例性的本發(fā)明的非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)中換熱管和混合氣體導(dǎo)流管接觸面的示意圖。

圖3為示例性的本發(fā)明的非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)中換熱管和混合氣體導(dǎo)流管可能的配合方式的示意圖。

圖4為示例性的本發(fā)明的非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的運(yùn)行原理示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作出進(jìn)一步的說(shuō)明。

示例性的本發(fā)明的非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)如圖1所示，包括：安全殼21和多組熱量導(dǎo)出組件，其中每組的熱量導(dǎo)出組件包括安全殼外置冷卻水箱1、循環(huán)管路下降段2、換熱管入口聯(lián)箱3、換熱管出口聯(lián)箱5、循環(huán)管路上升段6、混合氣體導(dǎo)流管7、空氣滯留箱8、閥門10、換熱器組22。

換熱器組22設(shè)置在安全殼21內(nèi)，包括換熱管4、換熱器組冷卻水入口、換熱器組冷卻水出口，用于通過(guò)換熱管4中的冷卻水與混合氣體導(dǎo)流管7中導(dǎo)入的安全殼大氣的熱交換，冷卻混合氣體導(dǎo)流管7中導(dǎo)入的安全殼大氣。

循環(huán)管路下降段2位置低于循環(huán)管路上升段6，其一端連接安全殼外置冷卻水箱1，另一端通過(guò)換熱管入口聯(lián)箱3連接換熱器組冷卻水入口。循環(huán)管路下降段2上設(shè)置有閥門10，閥門10在核電廠正常運(yùn)行期間處于關(guān)閉狀態(tài)。

循環(huán)管路上升段6一端連接安全殼外置冷卻水箱1，另一端通過(guò)換熱管出口聯(lián)箱5連接換熱器組冷卻水出口。

循環(huán)管路下降段2和循環(huán)管路上升段6連接安全殼外置冷卻水箱1的位置不同。

安全殼外置冷卻水箱1設(shè)置在安全殼21外，且設(shè)置位置高于換熱器組22，以使其中裝盛的冷卻水能夠借助重力作用通過(guò)循環(huán)管路下降段2流入換熱器組22中的換熱管4，并在熱交換后通過(guò)循環(huán)管路上升段6流回安全殼外置冷卻水箱1。

混合氣體導(dǎo)流管7直立的設(shè)置在安全殼21內(nèi)，兩端開(kāi)口，上端開(kāi)口朝向安全殼21的上部空間，下端開(kāi)口伸入空氣滯留箱8中。

如圖2所示，混合氣體導(dǎo)流管7的至少一段與換熱管4的至少一段通過(guò)接觸面9相接觸，換熱管4的其它表面和部分暴露在安全殼大氣中。如圖3所示，當(dāng)混合氣體導(dǎo)流管7和換熱管4的橫截面均為矩形時(shí)，它們的接觸面9也是矩形，此時(shí)換熱管4的其它面12、13、14暴露在安全殼大氣中。

空氣滯留箱8設(shè)置在安全殼21的下部空間，其上設(shè)置有開(kāi)孔11，開(kāi)孔11用于保持空氣滯留箱8與安全殼21其它區(qū)域的壓力平衡。

上述示例性的本發(fā)明的非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的運(yùn)行原理如圖4所示。

在核電廠出現(xiàn)破口事故時(shí)，大量水蒸氣(嚴(yán)重事故期間包含有氫氣等不可凝氣體)進(jìn)入安全殼21，導(dǎo)致安全殼21升溫升壓。此時(shí)操作員開(kāi)啟閥門10，安全殼外置水箱1中的冷卻水經(jīng)循環(huán)管路下降段2和換熱管入口聯(lián)箱3進(jìn)入到換熱管4，換熱管4中冷卻水通過(guò)接觸面9冷卻進(jìn)入到混合氣體導(dǎo)流管7的安全殼大氣，通過(guò)其它表面冷卻換熱管4所在的安全殼大空間的大氣。換熱管4中的冷卻水從而被加熱，在非能動(dòng)自然原理作用下，經(jīng)換熱管出口聯(lián)箱5和循環(huán)管路上升段6返回到安全殼外置水箱1中。進(jìn)入到混合氣體導(dǎo)流管7中的安全殼大氣經(jīng)換熱管4中的冷卻，水蒸氣在混合氣體導(dǎo)流管7的內(nèi)表面凝結(jié)，空氣和其它不可凝氣體經(jīng)過(guò)混合氣體導(dǎo)流管7進(jìn)入空氣滯留箱8中，從而降低了換熱管4所在安全殼大空間的不可凝氣體含量。空氣滯留箱8與安全殼其它區(qū)域通過(guò)開(kāi)孔11連接，使得系統(tǒng)運(yùn)行期間空氣滯留箱8的壓力與安全殼其它區(qū)域的壓力平衡，從而保證混合氣體導(dǎo)流管7中被冷卻的氣體可以一直注入到空氣滯留箱8中。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種可以提高冷凝傳熱效率的非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。上述實(shí)施例或?qū)嵤┓绞街皇菍?duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，本發(fā)明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式實(shí)施，而不偏離本發(fā)明的要旨或本質(zhì)特征。因此，描述的實(shí)施方式從任何方面來(lái)看均應(yīng)視為說(shuō)明性而非限定性的。本發(fā)明的范圍應(yīng)由附加的權(quán)利要求說(shuō)明，任何與權(quán)利要求的意圖和范圍等效的變化也應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。