换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统，涉及核反应堆安全设施领域，其包括反应堆压力容器、安全壳和至少一个排热子系统，该排热子系统包括蒸汽发生器、冷凝器和水箱以及主冷却剂管路、蒸汽管路、凝水管路和冷却水回路；蒸汽发生器包括蒸汽发生部分和换热部分。事故后反应堆中的余热通过反应堆压力容器与换热部分的主冷却剂管路、蒸汽发生部分与冷凝器之间的蒸汽管路和凝水管路、冷凝器与水箱之间的冷却水回路排出。本实用新型专利技术利用设备位差和介质密度差使得本系统内传热介质非能动的流动，达到安全非能动的排出余热的目的。

The heat exchanger is located on the two side of the vessel pressurized water reactor outside the tank.

The utility model discloses a non active waste heat discharge system for the two side side of a pressurized water reactor outside the tank, involving the nuclear reactor safety facilities, which includes a reactor pressure vessel, a containment and at least one heat exhausting subsystem, which includes a steam generator, a condenser and a water tank, and a main cooling system. The steam generator includes steam generation part and heat transfer part. After the accident, the residual heat in the reactor is discharged through the main coolant pipeline of the reactor pressure vessel and the heat exchange part, the steam pipeline and the condenser line between the condenser and the cooling water circuit between the condenser and the water tank. The utility model makes use of the difference between the equipment position and the density of the medium to make the heat transfer medium in the system not move, so as to achieve the purpose of discharging the waste heat in a safe way.

【技术实现步骤摘要】
换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统
本技术涉及核反应堆安全设施领域，具体涉及一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统。
技术介绍
随着对社会的发展，人们已经不再满足于陆地上的资源开发，开始了海洋资源的开采。但是海上资源的开采、岛屿的开发、人员居住、环境改善都需求源源不断的能源供给。搭载小型压水堆的船舶作为海洋上的新兴能源载体，能够为海上石油的开采和岛屿开发提供能源供给。除了海上定点供能，它还能用于大功率船舶供能以及海水淡化供水，对海洋资源的开发意义重大。随着它逐渐投入应用，人们也越来越重视其性能指标中的安全性。陆上核电站采用能动余热排出系统，其相对于海洋环境来说，要求相对稳定的环境，拥有较高性能的主管道，其排出余热或事故余热的能源来自于陆上其他功能设施，该能源的用量限制少，种类多。海洋环境相对陆地环境较恶劣、且海中排热系统孤立无援，使得备用能源限制多，种类少，因此一旦发生全船失电(包含应急能源耗尽、失效等等)事故后，其主泵停运，反应堆压力容器冷却剂流速下降，堆芯产生的热量在反应堆压力容器冷却剂系统内大量堆积，导致压水堆温度升高。当温度达到压水堆承受温度极限值，就会发生事故。因此亟须开发一种适用于海洋环境的船用压水堆的余热排出系统。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统，通过设置换热器和水箱非能动排出压水堆中的余热，提高搭载小型反应堆船舶的安全性能且结构简单，便于修理及维护。为达到以上目的，本技术采取的技术方案是：一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统，其特征在于，其包括：反应堆压力容器；安全壳，所述反应堆压力容器设于所述安全壳内；至少一个排热子系统，其包括：-设于安全壳内的蒸汽发生器，其包括换热部分和蒸汽发生部分，且所述蒸汽发生部分内部分腔体充有冷凝水，所述换热部分和所述反应堆压力容器通过主冷却剂管路形成换热循环，所述主冷却剂管路内填充有主冷却剂，所述换热部分位于反应堆压力容器上方；-设于安全壳外且在船内的冷凝器，其包括蒸汽入口、冷凝水出口，所述蒸汽入口通过蒸汽管路与所述蒸汽发生部分未填充冷凝水的区域相联通，所述冷凝水出口通过凝水管路与所述蒸汽发生部分相联通，所述冷凝器位于蒸汽发生部分上方，同时；-设于船内并且设于安全壳外的水箱，其同冷凝器通过冷却水回路循环换热来降低冷凝器的温度。在上述技术方案的基础上，所述换热部分包括第一部分和第二部分，所述主冷却剂管路包括分别和所述第一部分和第二部分相连接的主冷却剂热管段和主冷却剂冷管段。在上述技术方案的基础上，所述冷却水回路包含热管路和冷管路，所述热管路、冷管路一端与冷凝器连接，另一端同水箱连接。在上述技术方案的基础上，所述水箱内设有挡板，所述挡板将所述水箱分为第一部分和第二部分，且所述第一部分和第二部分在所述挡板的上下端均连通，且所述热管路在水箱的入水口朝向所述挡板。在上述技术方案的基础上，所述水箱上方开口并在开口处设有除湿装置。在上述技术方案的基础上，所述凝水管路末端设有止回阀。在上述技术方案的基础上，所述蒸汽管路和凝水管路均设有隔离阀。在上述技术方案的基础上，所述隔离阀可通过远程信息进行开启和关闭。在上述技术方案的基础上，所述热管路和冷管路均设有隔离阀。与现有技术相比，本技术的优点在于：(1)本技术一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统避免在一次侧设置备用排热系统，不需要在主管道上开孔，避免了管道应力的增加，从而减少了主冷却剂泄露风险，同时缓解了安全壳内空间紧张问题；(2)本技术一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统通过设备位差和介质密度差使得本系统内的介质非能动的循环，反应堆内积压的余热得以跟随介质排出。(3)本技术一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统中的冷凝器结构型式为立式单管程换热器，壳侧无挡流板，结构简单，换热管内外阻力较小。(4)本技术一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统中设置水箱后，该系统运行不受吃水深度的影响，能用于大部分水面舰船。(5)本技术一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统中水箱设置了挡板和开口，挡板加速了水箱中水的循环，间接减缓了水箱内部热分层，水箱能吸收更多的热量；开口将水箱中的水同大气连接使得热量能够更加直接的释放到大气中。(6)本技术一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统中水箱设置了开口，且加高开口并设置除湿装置，其能够避免蒸汽带走液态水源，减少了不断向水箱添加水的需求。附图说明图1为本技术一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统的结构示意图。图中：1-反应堆压力容器，11-主冷却剂热管段，12-主冷却剂冷管段，2-蒸汽发生器，20-换热部分，21-蒸汽发生部分，22-冷凝水，23-蒸汽管路，24-凝水管路，25-蒸汽出口，26-冷凝水入口，27-蒸汽入口，28-冷凝水出口，3-冷凝器，31-热管路，32-冷管路，4-水箱，41-挡板，42-开口，43-第一部分，44-第二部分，51-电磁阀，52-手动阀，53-止回阀，54-隔离阀，55-控制阀，56-蒸汽阀，57-给水阀，6-安全壳。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术作进一步详细说明。参见图1所示，本技术实施例提供一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统，其包括反应堆压力容器1和至少一个排热子系统。排热子系统包括设于安全壳6内的蒸汽发生器2和设于船内安全壳6外的冷凝器3和水箱4。蒸汽发生器2包含换热部分20和蒸汽发生部分21，其换热部分20与上述的反应堆压力容器1通过主冷却剂管路形成换热循环，且换热部分20位于反应堆压力容器1上方：换热部分20含有第一部分和第二部分，主冷却剂管路含有主冷却剂热管段11和主冷却剂冷管段12，主冷却剂热管段11和主冷却剂冷管段12的一端分别同换热部分20的第一部分和第二部分连接，另一端与反应堆压力容器1连接；在事故发生后，反应堆压力容器1内余热堆积，加热主冷却剂。主冷却剂因吸热温度上升密度下降从而上浮，换热部分20位于反应堆压力容器1上方，带着堆积余热的主冷却剂沿着主冷却剂热管段11流动到换热部分20，在换热部分20传递热量给蒸汽发生部分21后，主冷却剂释放热量温度下降密度增加而下沉，沿着主冷却剂冷管段12回到反应堆压力容器1。蒸汽发生部分21和冷凝器3通过蒸汽管路23、凝水管路24形成换热循环，冷凝器3结构优选立式单管程换热器，其结构简单，内外阻力小。冷凝器3包含有蒸汽入口27和冷凝水出口28，蒸汽发生部分21含有蒸汽出口25和冷凝水入口26，蒸汽入口27与所述蒸汽发生部分21中未填充冷凝水22的区域通过蒸汽管路23相连通，该连通位置为蒸汽出口25；冷凝水出口28通过凝水管路24与所述蒸汽发生部分21相联通，该位置为冷凝水入口26。当事故发生后，蒸汽发生部分21内的凝水吸收换热部分20内主冷却剂携带的热量后，转化为蒸汽上升，由于冷凝器3位于蒸汽发生部分21上方，蒸汽沿着蒸汽管路23穿过安全壳6进入冷凝器3，在冷凝器3中蒸汽释本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统，其特征在于，其包括：反应堆压力容器(1)；安全壳(6)，所述反应堆压力容器(1)设于所述安全壳(6)内；至少一个排热子系统，其包括：‑设于安全壳(6)内的蒸汽发生器(2)，其包括换热部分(20)和蒸汽发生部分(21)，且所述蒸汽发生部分(21)内部分腔体充有冷凝水(22)，所述换热部分(20)和所述反应堆压力容器(1)通过主冷却剂管路形成换热循环，所述主冷却剂管路内填充有主冷却剂，所述换热部分(20)位于反应堆压力容器(1)上方；‑设于安全壳(6)外且在船内的冷凝器(3)，其包括蒸汽入口(27)、冷凝水出口(28)，所述蒸汽入口(27)通过蒸汽管路(23)与所述蒸汽发生部分(21)未填充冷凝水(22)的区域相联通，所述冷凝水出口(28)通过凝水管路(24)与所述蒸汽发生部分(21)相联通，所述冷凝器(3)位于蒸汽发生部分(21)上方；同时，‑设于船内并且设于安全壳(6)外的水箱(4)，其同冷凝器(3)通过冷却水回路循环换热来降低冷凝器(3)的温度。

【技术特征摘要】
1.一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统，其特征在于，其包括：反应堆压力容器(1)；安全壳(6)，所述反应堆压力容器(1)设于所述安全壳(6)内；至少一个排热子系统，其包括：-设于安全壳(6)内的蒸汽发生器(2)，其包括换热部分(20)和蒸汽发生部分(21)，且所述蒸汽发生部分(21)内部分腔体充有冷凝水(22)，所述换热部分(20)和所述反应堆压力容器(1)通过主冷却剂管路形成换热循环，所述主冷却剂管路内填充有主冷却剂，所述换热部分(20)位于反应堆压力容器(1)上方；-设于安全壳(6)外且在船内的冷凝器(3)，其包括蒸汽入口(27)、冷凝水出口(28)，所述蒸汽入口(27)通过蒸汽管路(23)与所述蒸汽发生部分(21)未填充冷凝水(22)的区域相联通，所述冷凝水出口(28)通过凝水管路(24)与所述蒸汽发生部分(21)相联通，所述冷凝器(3)位于蒸汽发生部分(21)上方；同时，-设于船内并且设于安全壳(6)外的水箱(4)，其同冷凝器(3)通过冷却水回路循环换热来降低冷凝器(3)的温度。2.如权利要求1所述的一种换热器位于水箱外船用压水堆二次侧非能动余热排出系统，其特征在于：所述换热部分(20)包括第一部分和第二部分，所述主冷却剂管路包括分别和所述第一部分和第二部分相连接的主冷却剂热管段(11)和主冷却剂冷管段(12)。3.如权利要求1所述的一种换热器位于水箱外船用...

【专利技术属性】
技术研发人员：何军，贾丽娟，孙海军，刘现星，刘磊，杨骥飞，罗小雨，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：新型
国别省市：湖北,42