一种具有集成释热阱的非能动联合排热系统技术方案

本发明专利技术提供一种具有集成释热阱的非能动联合排热系统，在双层混凝的安全壳夹层气空间的中下部设置有集成释热阱，集成释热阱是由耐腐蚀金属板围成的环形水池，集成释热阱的顶部壁面设置有至少一组的连通集成释热阱与安全壳内部气空间的管路和单向阀，所述集成释热阱连接有安全壳快速泄压系统、自动泄压系统、非能动余热排出系统、非能动低压安注系统、非能动堆腔注水系统、过滤排放系统。本发明专利技术简化核电厂反应堆系统布置、缩小安全壳体积，为提高先进核动力电厂的经济性和非能动安全性提供可行方案。

【技术实现步骤摘要】
一种具有集成释热阱的非能动联合排热系统
本专利技术涉及先进核动力电厂中的非能动安全系统，尤其涉及一种具有集成释热阱的非能动联合排热系统。
技术介绍
自上个世纪六七十年代核能实现大规模商用以来，其长期为人类提供着清洁高效的能源。由于核电厂运行过程中具有潜在的放射性风险，其安全性始终受到业界人士尤其是研发人员的高度关注。迄今为止，核能领域曾发生过三次较为严重的事故：一是美国三哩岛核事故，二是苏联切尔诺贝利核事故，三是日本福岛核事故。从三次核事故中总结得到的深刻教训在于人为操作失误很可能导致反应堆发生严重事故；能动安全设施在全厂断电事故条件下具有较大的安全隐患。如何采用非能动安全系统长期导出反应堆/安全壳内的余热以增强核电厂的固有安全性并为操纵员的干预提供充足的判断时间成为第三代核电机组研发的重点之一。我国拥有完全自主产权的第三代核电机组“华龙一号”针对潜在的反应堆事故创新性的引入了能动与非能动相结合的设计理念。在非能动安全系统方面针对主冷却剂回路和二次侧设置有非能动安注系统、非能动余热排出系统、非能动堆腔注水系统。针对核电厂的最后一道安全屏障——双层混凝土安全壳设置有非能动安全壳热量导出系统。这些系统的协调运行可有效抵御核电厂全厂断电事故并为操纵员提供72小时的不干预时间。关于先进核能技术，已有的专利技术专利公开了一些非能动安全系统。其中，公开号为CN111128414A、CN111383782A的专利提供了若干非能动安全系统，包括非能动安全壳排热系统、二次侧非能动余热排出系统、非能动安注系统等，授权号为CN209149827U、公开号为CN110021447A的专利提供了非能动的二次侧余热排出系统，公开号为CN110400644A、CN106024077A的专利分别公开了一种非能动的安全壳热量排出系统。这些专利的特点在于主要关注各非能动系统的布置方案，在设计上并没有考虑不同非能动安全系统间的相互关系。典型的，不同的非能动安全系统中有各自的热阱，这导致安全壳内/外侧需要在不同的空间位置处布置多个冷却水箱/蓄水箱，这不利于核电厂复杂回路的简化与建造成本的降低。在安全壳热量导出方面，根据事故发展的进程，安全壳内部气空间将形成2个压力峰值，一是大破口喷放初期的几十秒内在安全壳内形成的幅值较高的第一个压力峰值，二是堆芯再淹没后进行长期冷却过程中所形成的第二个压力峰值。关于安全壳气空间压力缓解的方案，已公开的专利主要针对第二个压力峰值，在缓解安全壳第一个压力峰值方面并没有形成有效方案，主要通过尽可能增大安全壳体积以增强安全壳气空间的缓冲能力，这增加了核电厂安全壳的体积和建造成本。可以看出已有非能动安全系统的进一步发展主要限制于以下两点：一是如何在较小的安全壳容积下有效应对大破口事故的第一个压力峰值；二是如何通过有效的集成不同非能动系统的释热阱，以简化系统布置，降低设备冗余度。因此，有必要专利技术一种具有集成释热阱的非能动联合排热系统，以简化反应堆系统布置、缩小安全壳体积、降低PCS外置换热水箱体积与水装量，最终为先进核动力电厂的经济性和非能动安全性提供可行方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种具有集成释热阱的非能动联合排热系统，用以简化核电厂反应堆系统布置、缩小安全壳体积，为提高先进核动力电厂的经济性和非能动安全性提供可行方案。本专利技术的目的是这样实现的：在双层混凝的安全壳夹层气空间的中下部设置有集成释热阱，集成释热阱是由耐腐蚀金属板围成的环形水池，集成释热阱的顶部壁面设置有至少一组的连通集成释热阱与安全壳内部气空间的管路和单向阀，所述集成释热阱连接有安全壳快速泄压系统、自动泄压系统、非能动余热排出系统、非能动低压安注系统、非能动堆腔注水系统、过滤排放系统，安全壳快速泄压系统、自动泄压系统、非能动余热排出系统、非能动低压安注系统、非能动堆腔注水系统、过滤排放系统的个数和连通集成释热阱与安全壳内部气空间的管路和单向阀组数相同。本专利技术还包括这样一些结构特征：1.还包括非能动安全壳热量导出系统，非能动安全壳热量导出系统的数量和连通集成释热阱与安全壳内部气空间的管路和单向阀的组数相同，非能动安全壳热量导出系统包括分别设置在双层混凝的安全壳夹层中、安全壳内部中的换热器，每个换热器入口端连接有进口隔离阀和冷管段、出口端连接有出口隔离阀和热管段，每个冷管段的端部和热管段的端部均与安全壳外置换热水箱连通。2.安全壳快速泄压系统包括设置在集成释热阱的下部水空间中的快速泄压管线，快速泄压管线的入口端穿过双层壳体的内壳伸入至安全壳内部气空间中。3.自动泄压系统包括自动泄压管线、设置在自动泄压管线上的自动泄压阀，自动泄压管线的入口端与位于主冷却剂回路上的稳压器的气腔连通、出口端伸入至集成释热阱的下部水空间中。4.非能动余热排出系统布置于反应堆主冷却剂回路上，包括依次连接的入口管线、非能动余热排出换热器、出口管线，入口管线和出口管线上均设置有阀门，入口管线连接蒸汽发生器前端的主冷却剂回路热管段，出口管线连接蒸汽发生器后端的主冷却剂回路冷管段，非能动余热排出换热器浸没于集成释热阱的下部水空间。5.非能动低压安注系统包括非能动低压安注管线和单向阀，非能动低压安注管线的入口段位于集成释热阱的下部水空间中、出口段连接于反应堆压力容器的壁面，单向阀仅允许冷却水从集成释热阱下部水空间流向反应堆压力容器内部。6.非能动堆腔注水系统包括堆腔注水管线、单向注水阀，堆腔注水管线的入口端浸没于集成释热阱下部水空间、出口端连接于由反应堆压力容器外壁面和保温层内壁面形成的夹层流道内。7.过滤排放系统包括一级水洗过滤系统和二级过滤排放系统，一级水洗过滤系统包括快速泄压管线、集成释热阱，二级过滤排放系统包括过滤排放阀、过滤排放管线、过滤排放装置，过滤排放管线的以端伸入安全壳夹层上部气空间中、另一端连接过滤排放装置。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)本专利技术所设计的集成释热阱充分利用了双层混凝土安全壳夹层区域较大的空间体积，该紧凑型布置方案可避免在安全壳内部气空间布置内置换料水箱、非能动堆腔注水箱等众多冷却水源，可在保障反应堆固有安全性的基础上，有效简化反应堆系统布置。2)由安全壳快速泄压管线和集成释热阱构成的安全壳快速泄压系统可有效抵御反应堆大破口事故条件下在安全壳内形成的第一个压力峰值，从而避免了现有第三代压水堆核电技术中通过尽可能增大安全壳体积来缓解压力峰值的不足，有助于大幅减小安全壳体积并降低安全壳的建造成本。3)位于双层混凝土安全壳夹层区域的集成释热阱可为自动泄压系统、非能动余热排出系统、非能动低压安注系统、非能动堆腔注水系统提供充足的冷却水源。释热阱中充足的冷却水可切实减小PCS外置水箱的体积和蓄水量。此外，将结构紧凑的集成释热阱与各类非能动排热系统相结合，能够在保障核电厂安全性的基础上提高核电厂的经济性。4)在非能动安全壳热量导出系统中设置的安全壳内置PCS换热器和安全壳夹层PCS换热器可有效应对多种事故工况。在蒸汽发射器二次侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有集成释热阱的非能动联合排热系统，其特征在于：在双层混凝的安全壳夹层气空间的中下部设置有集成释热阱，集成释热阱是由耐腐蚀金属板围成的环形水池，集成释热阱的顶部壁面设置有至少一组的连通集成释热阱与安全壳内部气空间的管路和单向阀，所述集成释热阱连接有安全壳快速泄压系统、自动泄压系统、非能动余热排出系统、非能动低压安注系统、非能动堆腔注水系统、过滤排放系统，安全壳快速泄压系统、自动泄压系统、非能动余热排出系统、非能动低压安注系统、非能动堆腔注水系统、过滤排放系统的个数和连通集成释热阱与安全壳内部气空间的管路和单向阀组数相同。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有集成释热阱的非能动联合排热系统，其特征在于：在双层混凝的安全壳夹层气空间的中下部设置有集成释热阱，集成释热阱是由耐腐蚀金属板围成的环形水池，集成释热阱的顶部壁面设置有至少一组的连通集成释热阱与安全壳内部气空间的管路和单向阀，所述集成释热阱连接有安全壳快速泄压系统、自动泄压系统、非能动余热排出系统、非能动低压安注系统、非能动堆腔注水系统、过滤排放系统，安全壳快速泄压系统、自动泄压系统、非能动余热排出系统、非能动低压安注系统、非能动堆腔注水系统、过滤排放系统的个数和连通集成释热阱与安全壳内部气空间的管路和单向阀组数相同。


2.根据权利要求1所述的一种具有集成释热阱的非能动联合排热系统，其特征在于：还包括非能动安全壳热量导出系统，非能动安全壳热量导出系统的数量和连通集成释热阱与安全壳内部气空间的管路和单向阀的组数相同，非能动安全壳热量导出系统包括分别设置在双层混凝的安全壳夹层中、安全壳内部中的换热器，每个换热器入口端连接有进口隔离阀和冷管段、出口端连接有出口隔离阀和热管段，每个冷管段的端部和热管段的端部均与安全壳外置换热水箱连通。


3.根据权利要求1或2所述的一种具有集成释热阱的非能动联合排热系统，其特征在于：安全壳快速泄压系统包括设置在集成释热阱的下部水空间中的快速泄压管线，快速泄压管线的入口端穿过双层壳体的内壳伸入至安全壳内部气空间中。


4.根据权利要求3所述的一种具有集成释热阱的非能动联合排热系统，其特征在于：自动泄压系统包括自动泄压管线、设置在自动泄压管线上的自动泄压阀，自动...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙中宁，孙秋南，边浩志，孟兆明，张楠，丁铭，周艳民，谷海峰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23