一种安全壳及燃料厂房非能动冷却系统技术方案

本发明专利技术公开了一种安全壳非能动冷却系统，安全壳内产生蒸汽引发安全壳内压力上升，触发控制阀启动非能动冷却系统，蒸汽经由蒸汽进气管进入凝汽式低压汽轮机并驱动汽轮机转子做功，降温降压后的乏气流经由风冷凝汽器发生冷凝，泠凝水通过冷凝水回流管流回安全壳。本发明专利技术还公开了一种燃料厂房非能动冷却系统。实施本发明专利技术的安全壳及燃料厂房非能动冷却系统，完全非能动设计，无需额外冷源，不依赖外部动力，有效提高安全壳及燃料厂房非能动冷却系统的安全性和经济性；结构合理，对安全壳及燃料厂房现有结构影响较小。

Safety shell and passive cooling system of fuel plant

The invention discloses a passive containment cooling system, containment steam pressure caused the containment rise, triggering control valve start passive cooling system, steam via the steam inlet pipe into the condenser and low pressure turbine and steam turbine rotor driven by wind power, cooling through the condenser after condensation of exhaust gas pressure the cold condensate water through the condensed water return pipe to containment. The invention also discloses a passive cooling system of a fuel factory building. Safety shell and fuel plant the passive cooling system, completely passive design, no additional cooling source, do not rely on external power, effectively improve the safety and economy of containment and fuel plant passive cooling system; reasonable structure, less impact on the existing structure of safety shell and fuel plant.

【技术实现步骤摘要】
一种安全壳及燃料厂房非能动冷却系统
本专利技术涉及核电领域，尤其涉及一种安全壳及燃料厂房非能动冷却系统。
技术介绍
现有技术中，安全壳及燃料厂房的冷却结构主要存在以下方式：1、乏燃料水池设置由泵驱动的冷却管线对热量进行移除，并设有应急补水管线。该方式存在的技术问题是：依靠外部稳定有效的电源及水源，在核电厂发生极端损伤事故时很难保证可用；2、在乏燃料厂房顶部设置水池，依靠高度差进行非能动应急补水的结构。该方式存在的技术问题是：对乏燃料厂房现有结构改动很大，且引入了（地震等导致的）顶部水池倾覆的风险；3、回路热管针对乏燃料水池中池水进行冷却，在乏燃料厂房内外各设置一段换热段，组成闭式回路将热量导出至外界。该方式存在的技术问题是：蒸发段置于乏燃料水池内，加入乏燃料水池发生泄漏失水，蒸发段不能淹没的情况下冷却效果显著降低。4、在乏燃料厂房内部或外部设置一段换热管段，厂房内部高温气体或外部冷却气体从管内流过将热量导出至外界。该方式存在的技术问题是：冷却效率相对较低，需增大换热器表面积及体积，增加实施难度及成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种安全壳及燃料厂房非能动冷却系统，完全非能动设计，无需额外冷源，不依赖外部动力，有效提高安全壳及燃料厂房非能动冷却系统的安全性和经济性；结构合理，对安全壳及燃料厂房现有结构影响较小。为了解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供了一种安全壳非能动冷却系统，包括：设置在安全壳顶部的用以建立和维持安全壳蒸汽循环路径，将乏燃料衰变热经由沸腾及冷凝过程导出至外界大气的凝汽式低压汽轮机，凝汽式低压汽轮机通过蒸汽进气管与安全壳连通，凝汽式低压汽轮机至少包括汽轮机转子和风冷凝汽器；冷凝水回流管，冷凝水回流管分别将凝汽式低压汽轮机和安全壳相连；以及设置在蒸汽进气管上的用以控制安全壳非能动冷却系统启动的控制阀，其中：安全壳内产生蒸汽引发安全壳内压力上升，触发控制阀启动非能动冷却系统，蒸汽经由蒸汽进气管进入凝汽式低压汽轮机并驱动汽轮机转子做功，降温降压后的乏气流经由风冷凝汽器发生冷凝，泠凝水通过冷凝水回流管流回安全壳。其中，凝汽式低压汽轮机还包括：连接在汽轮机转子上的传动装置；与传动装置相连的用以提高进气压力及蒸汽流动速率的轴流风机；以及设置在风冷凝汽器底部的冷凝水收集箱，冷凝水收集箱与冷凝水回流管连接。其中，凝汽式低压汽轮机还包括：冷却进风道和冷却出风道，冷却进风道设置在风冷凝汽器一侧的底部，冷却出风道设置在风冷凝汽器一侧的顶部，用以增大凝气管内气体流动速率。其中，轴流风机设为多台，蒸汽进气管、冷却进风道以及冷却出风道中分别设有轴流风机。其中，风冷凝汽器的凝汽管的外壁面设有翅片，凝汽管的中部设有用以供冷却空气流过的通道。其中，控制阀的阀瓣开启程度由微压差进行驱动，阀瓣的全启面积大于蒸汽进气管的管道流通面积的80%。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了另一种技术方案，一种燃料厂房非能动冷却系统，包括：设置在燃料厂房顶部的用以建立和维持燃料厂房蒸汽循环路径，将乏燃料衰变热经由沸腾及冷凝过程导出至外界大气的凝汽式低压汽轮机，凝汽式低压汽轮机通过蒸汽进气管与燃料厂房连通，凝汽式低压汽轮机至少包括汽轮机转子和风冷凝汽器；冷凝水回流管，冷凝水回流管分别将凝汽式低压汽轮机和乏燃料水池相连；以及设置在冷凝水回流管上的用以控制燃料厂房非能动冷却系统启动的控制阀，其中：乏燃料水池内产生蒸汽引发乏燃料水池水位降低，触发控制阀启动非能动冷却系统，凝汽式低压汽轮机驱动汽轮机转子做功，降温降压后的乏气流经由风冷凝汽器发生冷凝，泠凝水通过冷凝水回流管流回乏燃料水池，以维持乏燃料水池处于淹没水位。其中，凝汽式低压汽轮机还包括：连接在汽轮机转子上的传动装置；与传动装置相连的用以提高进气压力及蒸汽流动速率的轴流风机；以及设置在风冷凝汽器底部的冷凝水收集箱，冷凝水收集箱与冷凝水回流管连接；以及冷却进风道和冷却出风道，冷却进风道设置在风冷凝汽器一侧的底部，冷却出风道设置在风冷凝汽器一侧的顶部，用以增大凝气管内气体流动速率；其中：轴流风机设为多台，蒸汽进气管、冷却进风道以及冷却出风道中分别设有轴流风机。其中，控制阀为浮球阀，浮球阀在燃料水池内的水位低于设计水位时开启，在达到设计水位时关闭。其中，冷凝水回流管中预装满含硼水；冷凝水回流管的出口高于乏燃料水池的正常水位。本专利技术所提供的安全壳及燃料厂房非能动冷却系统，具有如下有益效果：第一、安全壳/乏燃料水池内产生蒸汽引发安全壳/燃料厂房内压力上升，触发控制阀启动非能动冷却系统，蒸汽经由蒸汽进气管进入凝汽式低压汽轮机并驱动汽轮机转子做功，降温降压后的乏气流经由风冷凝汽器发生冷凝，泠凝水通过冷凝水回流管流回安全壳/乏燃料水池，完全非能动设计，无需额外冷源，不依赖外部动力，有效提高安全壳及燃料厂房非能动冷却系统的安全性和经济性。第二、凝汽式低压汽轮机能够集中利用安全壳及燃料厂房事故后所产生蒸汽输出轴功，通过传动装置直接利用汽轮机输出轴功提高管内蒸汽和冷却空气流动速率，强化换热效果；翅片式风冷凝汽盘管，能够利用外界空气对蒸汽进行冷凝，无需额外冷源。第三，结构合理，对于燃料厂房，乏燃料水池不增加任何设施，不干扰乏燃料组件贮存；安全壳或燃料厂房发生冷却丧失事故后系统才投入启动，不干扰正常运行，对安全壳及燃料厂房现有结构影响较小。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例安全壳非能动冷却系统的结构示意图。图2是本专利技术实施例安全壳非能动冷却系统的凝汽式低压汽轮机的结构示意图。图3是本专利技术实施例安全壳非能动冷却系统的风冷凝汽器的凝汽管的结构示意图。图4是本专利技术实施例燃料厂房非能动冷却系统的结构示意图。具体实施方式本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。结合参见图1-图3，为本专利技术安全壳非能动冷却系统的实施例一。本实施例中的安全壳及燃料厂房非能动冷却系统，包括：设置在安全壳1顶部的用以建立和维持安全壳蒸汽循环路径，将乏燃料衰变热经由沸腾及冷凝过程导出至外界大气的凝汽式低压汽轮机2，凝汽式低压汽轮机2通过蒸汽进气管3与安全壳1连通，凝汽式低压汽轮机2至少包括汽轮机转子21和风冷凝汽器22；冷凝水回流管4，冷凝水回流管4分别将凝汽式低压汽轮机2和安全壳1相连；以及设置在蒸汽进气管3上的用以控制安全壳非能动冷却系统启动的控制阀5，其中：安全壳1内产生蒸汽引发安全壳1内压力上升，触发控制阀5启动非能动冷却系统，蒸汽经由蒸汽进气管3进入凝汽式低压汽轮机2并驱动汽轮机转子21做功，降温降压后的乏气流经由风冷凝汽器22发生冷凝，泠凝水通过冷凝水回流管流4回安全壳1。具体实施时，安全壳1为相对密闭的中空容器，本实施例中其设为中空圆柱状，其它实施方式中可以根据实际需要改变形状。安全壳1的顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安全壳非能动冷却系统，其特征在于，包括：设置在安全壳顶部的用以建立和维持安全壳蒸汽循环路径，将乏燃料衰变热经由沸腾及冷凝过程导出至外界大气的凝汽式低压汽轮机，所述凝汽式低压汽轮机通过蒸汽进气管与所述安全壳连通，所述凝汽式低压汽轮机至少包括汽轮机转子和风冷凝汽器；冷凝水回流管，所述冷凝水回流管分别将所述凝汽式低压汽轮机和所述安全壳相连；以及设置在所述蒸汽进气管上的用以控制安全壳非能动冷却系统启动的控制阀，其中：安全壳内产生蒸汽引发安全壳内压力上升，触发所述控制阀启动非能动冷却系统，蒸汽经由所述蒸汽进气管进入所述凝汽式低压汽轮机并驱动所述汽轮机转子做功，降温降压后的乏气流经由所述风冷凝汽器发生冷凝，泠凝水通过所述冷凝水回流管流回安全壳。

【技术特征摘要】
1.一种安全壳非能动冷却系统，其特征在于，包括：设置在安全壳顶部的用以建立和维持安全壳蒸汽循环路径，将乏燃料衰变热经由沸腾及冷凝过程导出至外界大气的凝汽式低压汽轮机，所述凝汽式低压汽轮机通过蒸汽进气管与所述安全壳连通，所述凝汽式低压汽轮机至少包括汽轮机转子和风冷凝汽器；冷凝水回流管，所述冷凝水回流管分别将所述凝汽式低压汽轮机和所述安全壳相连；以及设置在所述蒸汽进气管上的用以控制安全壳非能动冷却系统启动的控制阀，其中：安全壳内产生蒸汽引发安全壳内压力上升，触发所述控制阀启动非能动冷却系统，蒸汽经由所述蒸汽进气管进入所述凝汽式低压汽轮机并驱动所述汽轮机转子做功，降温降压后的乏气流经由所述风冷凝汽器发生冷凝，泠凝水通过所述冷凝水回流管流回安全壳。2.如权利要求1所述的安全壳非能动冷却系统，其特征在于，所述凝汽式低压汽轮机还包括：连接在汽轮机转子上的传动装置；与所述传动装置相连的用以提高进气压力及蒸汽流动速率的轴流风机；以及设置在所述风冷凝汽器底部的冷凝水收集箱，所述冷凝水收集箱与所述冷凝水回流管连接。3.如权利要求2所述的安全壳非能动冷却系统，其特征在于，所述凝汽式低压汽轮机还包括：冷却进风道和冷却出风道，所述冷却进风道设置在所述风冷凝汽器一侧的底部，所述冷却出风道设置在所述风冷凝汽器一侧的顶部，用以增大凝气管内气体流动速率。4.如权利要求3所述的安全壳非能动冷却系统，其特征在于，所述轴流风机设为多台，所述蒸汽进气管、所述冷却进风道以及所述冷却出风道中分别设有所述轴流风机。5.如权利要求1所述的安全壳非能动冷却系统，其特征在于，所述风冷凝汽器的凝汽管的外壁面设有翅片，所述凝汽管的中部设有用以供冷却空气流过的通道。6.如权利要求1所述的安全壳非能动冷却系统，其特征在于，所述控制阀的阀瓣开启程度由微压差进行驱动，阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆雨洲，贠相羽，展德奎，肖航，张会勇，费瑞银，张世顺，
申请(专利权)人：中广核研究院有限公司，岭东核电有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44