一种基于安全设计的小型核岛结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于安全设计的小型核岛结构，包括外层安全壳、设置于所述外层安全壳内的多个小型核反应堆，所述外层安全壳的壳顶内侧设有多个非能动氢气复合器，任一小型核反应堆外设有钢制安全壳，且所述钢制安全壳内还设有能够用于降低堆芯温度的喷淋系统。本实用新型专利技术通过设计上述双层安全壳的结构，一方面保证小型核反应堆的安全，防撞击以及防止氢爆事故的发生，另一方面提高整体小型核岛的经济性，降低造价，有效地解决了小型核反应堆安全和经济两者相互冲突的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于安全设计的小型核岛结构
本技术涉及小型核电站领域，具体地，涉及一种基于安全设计的小型核岛结构。
技术介绍
小型核反应堆指单堆电功率小于30万千瓦，采用模块化设计、模块化制造、模块式运输，现场快速装配、采用革新技术的新一代反应堆。小型堆具有高安全性、多用途(供电、供热、供汽、海水淡化、浮动核电站、核动力商船等)、成本效益、灵活性等多方优势。美国等国家给予小型堆非常高的评价，如“核能工业的转折点”、“开创核能多用途新时代”等。小型堆可作为稳定可靠的分布式清洁能源，对大气治理、节能减排、环境保护、能源安全提供又一个可靠的选择。从核电市场需求看，发达国家和中等发达国家的电力供应已趋饱和，未来的核能需求将主要以发展中国家和能源短缺的国家和地区为主，这些国家和地区受地理位置、地质、气象、水源、经济能力和电网容量的限制，不适宜建造大型核电机组。从核电发展角度来看，大型核电厂址日益稀缺，而小型堆厂址适应性强，可以有众多的厂址可供选择。但福岛事故后，社会对核安全越来越关心，其中在严重事故中的氢爆事故首当其冲，为了彻底消除反应堆氢爆风险，技术人员想到了很多应对策略，其中采用氢气复合器是最常见和最成熟的技术。对大型核电站来说，反应堆采用分散性布置，对安全壳的空间需求本身就很大，采用大尺寸的安全壳理所应当。但是对单堆功率小于100MW的小型一体化堆来说，其尺寸只有大堆压力容器的1/5，所占空间仅仅只有1/30，显然采用类似大堆的安全壳，其浪费空间非常大，其次，安全壳按照目前国际第三代核电安全要求，需要承担更大的外部影响和作用，如0.3g地震、大飞机撞击以及顶部设置有大型蓄水池的作用等等，其造价与其尺寸大小成指数上升。这对小堆工程来说，增加了造价和制造工期，提高了单个小型堆的发电成本，降低了模块式小堆的经济性。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种安全且经济的小型核岛结构。本技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于安全设计的小型核岛结构，包括外层安全壳、设置于所述外层安全壳内的多个小型核反应堆，所述外层安全壳的壳顶内侧设有多个非能动氢气复合器，任一小型核反应堆外设有钢制安全壳，且所述钢制安全壳内还设有能够用于降低堆芯温度的喷淋系统。通过设计上述双层安全壳的结构，一方面保证小型核反应堆的安全，防撞击以及防止氢爆事故的发生，另一方面提高整体小型核岛的经济性，降低造价，有效地解决了小型核反应堆安全和经济两者相互冲突的问题。如无特别指出，本技术中的“多个”均是指两个或两个以上。进一步地，所述小型核岛结构还包括一乏燃料储存装置，所述乏燃料储存装置分别与所述多个小型核反应堆相连通。使核岛结构内的多个核反应堆共用一个乏燃料储存装置，进一步提高小型核反应堆的经济性。进一步地，所述小型核岛结构还包括一换料系统，所述换料系统固定在核岛底部，所述换料系统包括换料通道，所述换料通道的底部连接有换料装置，所述换料通道的顶部设置有吊装装置。优选地，使核岛结构内的多个核反应堆共用一个换料系统，进一步提高小型核反应堆的经济性。所述换料系统的工作过程：所述吊装装置主要包括顶部的环吊和专用换料吊装工具，在顶部的环吊和专用换料吊装工具配合下，通过专用换料通道(换料通道)将乏燃料导出反应堆到乏燃料池进行储存。进一步地，所述外层安全壳为混凝土制安全壳。能够抗撞击，提高安全性。进一步地，所述小型核反应堆的数量为四台。此时，单台小型核反应堆的造价最低，整个小型核岛的经济性能最优化。进一步地，所述外层安全壳顶部设有用于降低所述外层安全壳内部温度的辅助冷却装置，该辅助冷却装置包括设置于所述外层安全壳顶部内侧的多个喷头。进一步地，所述外层安全壳内上部设有吊车。用于建造时和大修时安装和更换核岛里面的设备。使核岛结构内的多个核反应堆共用一个吊车，进一步提高小型核反应堆的经济性。综上，本技术的有益效果是：本技术所述的多个小型核反应堆除共用一外层安全壳之外，其各自还独立地配有一钢制安全壳，通过双层安全壳的结构设计，一方面保证小型核反应堆的安全，防撞击以及防止氢爆事故的发生，另一方面提高整体小型核岛的经济性，降低造价，有效地解决了小型核反应堆安全和经济两者相互冲突的问题。附图说明图1是本技术较佳实施例所示的小型核岛的结构示意图；图2是图1所示小型核岛的俯视图；附图中标记及相应的零部件名称：小型核岛100、外层安全壳10、小型核反应堆20、钢制安全壳30、乏燃料储存装置40、非能动氢气复合器11、吊车12。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本技术作进一步的详细说明，但本技术的实施方式不限于此。实施例1：请参阅图1-2，本技术较佳实施例所示的小型核岛100，包括外层安全壳10、设置于所述外层安全壳10内的多个小型核反应堆20、换料系统、乏燃料储存装置40。所述外层安全壳10能够容纳多个小型核反应堆20，尺寸、空间较大。所述外层安全壳10可以为混凝土制安全壳，用于抵抗飞机等的撞击、攻击等，为小型核岛100设置于陆地上提供保障。所述外层安全壳10的壳顶内侧设有多个非能动氢气复合器11，当紧急事故和严重事故时，所述非能动氢气复合器11能够吸附事故中由于锆水反应产生的大量氢气，防止氢爆事故的发生。所述外层安全壳10内上部设有吊车12，用于建造时和大修时安装和更换核岛里面的设备。任一小型核反应堆20外设有钢制安全壳30，用以满足反应堆对压力及温度的要求。且所述钢制安全壳30内还设有喷淋系统(图未示)，喷淋系统安装在钢制安全壳顶部(类似房间里面的消防管道)，喷淋系统主要由管道、安全喷淋阀和外部水箱构成，管道和多个安全阀成环状均匀布置在安全壳上端内壁面上，当压力容器里压力过高时，安全喷淋阀自动打开，喷洒冷水降压。当紧急事故和严重事故时，启动所述喷淋系统，降低堆芯温度，与前述的非能动氢气复合器11相配合防止氢爆事故的发生。本实施例中，所述小型核反应堆20的数量为四台，此时，单台小型核反应堆的造价最低，整个小型核岛的经济性能最优化。换料系统固定在核岛底部，是一套独立装置，包括换料装置、吊装装置、换料通道等部分，在顶部的环吊和专用换料吊装工具配合下，通过专用换料通道将乏燃料导出反应堆到乏燃料储存装置进行储存。所述乏燃料储存装置40用于储存所述多个小型核反应堆20产生的乏燃料，即，所述乏燃料储存装置40分别与所述多个小型核反应堆20相连通。可以理解，所述外层安全壳10顶部设有辅助冷却装置，该辅助冷却装置包括设置于所述外层安全壳10顶部内侧的多个喷头，当壳体内部温度超过设置的正常温度上限值，则将开启该辅助冷却装置，冷却水从喷头喷出，降低壳体内部温度。综上，本技术所述的多个小型核反应堆20除共用一外层安全壳10之外，其各自还独立地配有一钢制安全壳30，通过双层安全壳的结构设计，一方面保证小型核反应堆20的安全，防撞击以及防止氢爆事故的发生，另一方面提高整体小型核岛的经济性，降低造价，有效地解决了小型核反应堆安全和经济两者相互冲突的问题。如上所述，可较好的实现本技术。以上所述，仅是本技术的较佳实施例而已，并非对本技术作任何形式上的限制，依据本技术的技术实质，在本技术的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于安全设计的小型核岛结构，其特征在于，包括外层安全壳、设置于所述外层安全壳内的多个小型核反应堆，所述外层安全壳的壳顶内侧设有多个非能动氢气复合器，任一小型核反应堆外设有钢制安全壳，且所述钢制安全壳内还设有能够用于降低堆芯温度的喷淋系统。

【技术特征摘要】
1.一种基于安全设计的小型核岛结构，其特征在于，包括外层安全壳、设置于所述外层安全壳内的多个小型核反应堆，所述外层安全壳的壳顶内侧设有多个非能动氢气复合器，任一小型核反应堆外设有钢制安全壳，且所述钢制安全壳内还设有能够用于降低堆芯温度的喷淋系统。2.根据权利要求1所述的基于安全设计的小型核岛结构，其特征在于，所述小型核岛结构还包括一乏燃料储存装置，所述乏燃料储存装置分别与所述多个小型核反应堆相连通。3.根据权利要求1所述的基于安全设计的小型核岛结构，其特征在于，所述小型核岛结构还包括一换料系统，所述换料系统固定在核岛底部，所述换料系统包括换料...

【专利技术属性】
技术研发人员：李松，许余，明哲东，李卓群，宋丹戎，许斌，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：新型
国别省市：四川,51