一种紧凑式反应堆的非能动安全系统技术方案

本实用新型专利技术属于反应堆技术领域，具体公开了一种紧凑式反应堆的非能动安全系统，包括安全壳、堆芯、压力容器、余热排出系统热交换器和换料水箱；安全壳顶端设置有顶盖，安全壳内部一侧设置有换料水箱，安全壳内部中部设置有压力容器；本实用新型专利技术提出了一种紧凑式反应堆的非能动安全系统，该系统取消了一回路冷却剂主管道，消除了大破口发生的可能；取消了中压安注系列，简化系统设计；无需依靠外部动力或安全级交流电源实现事故缓解,采用水冷空冷衔接匹配钢制安全壳外混凝土紧贴设计；优化了安全换料设计，采用顶部换料方式，正常运行时，节约换料时间，提升了小堆经济性；事故时，极大降低事故后通过安全壳泄漏的放射性，增强了小堆安全性。全性。全性。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑式反应堆的非能动安全系统


[0001]本技术涉及反应堆
，具体为一种紧凑式反应堆的非能动安全系统。

技术介绍

[0002]小型堆(通常电功率小于300MW)凭借投资小，建造周期短，可有效解决中小电网输电问题得到了国际的广泛关注。此外，由于体积小、移动方便，小型堆除可被用于核电站发电外，还可用于城市区域供热、海水淡化、海底勘探、工业用汽和制氢、移动核动力及其他热能利用等。
[0003]传统核电厂中采用能动的专设系统配置缓解事故，这一类能动系统严重依赖于外部动力，而一旦外部动力不可用，堆芯余热将无法持续被带出，如无后备措施，电厂最终将发展为严重事故，甚至造成大量放射性释放危害。
[0004]福岛事故发生后，非能动技术以其安全性、可靠性、经济性受到越来越多的关注，该技术不依靠外部输入(力、功率或者信号、人工操作)，它们的效果取决于自然物理规律(例如重力、自然对流、热传导等)、固有特性(如材料属性等)，或者系统内的能量(如化学反应、衰变热等)。非能动系统的应用，使系统处于失效安全状态，提高了系统的安全性，使堆芯熔化的概率降低1至2个数量级。
[0005]目前国内外小堆存在两种类型，一种是紧凑式反应堆；一种是一体化反应堆，一体化反应堆压力容器高度较大，且压力容器内部的设备维修复杂，存在换料比较繁琐等特点。因此，本技术提出一种紧凑式反应堆的非能动安全系统，通过合理的简化设计，充分考虑目前非能动压水堆电厂存在的不足，创新简化了非能动安全系统，优化了安全换料设计，实现了安全壳的无限时冷却，事故期间无需操纵员干预，有效提升电厂的安全性和经济性。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种紧凑式反应堆的非能动安全系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种紧凑式反应堆的非能动安全系统，包括安全壳、堆芯、压力容器、余热排出系统热交换器和换料水箱；所述安全壳顶端设置有顶盖，安全壳内部一侧设置有换料水箱，安全壳内部中部设置有压力容器，压力容器内部设置有堆芯，压力容器两侧设置有蒸汽发生器，蒸汽发生器与压力容器直接连通，蒸汽发生器顶端连通有主蒸汽管线，主蒸汽管线与用汽设备连通；所述换料水箱内部设置有余热排出系统热交换器，所述余热排出系统热交换器底端与余热排出系统出口管线连通，所述余热排出系统出口管线内部设置有余热排出系统出口管线阀门，所述压力容器两侧设置有直接注射管线，直接注射管线与压力容器内部连通，余热排出系统出口管线另一端与一直接注射管线连通，一所述蒸汽发生器出口腔室一侧连通有余热排出系统进口管线，余热排出系统进口管线另一端位于换料水箱内部且与余热排出系统热交换器连通；
[0008]所述安全壳外侧设置有非能动安全壳冷却系统，所述顶盖上方设置有分布式喷淋
系统，分布式喷淋系统通过隔离阀与非能动安全壳冷却系统连通，所述非能动安全壳冷却系统通过大尺寸自动阀门与顶盖上方空间连通；所述非能动安全壳冷却系统一侧连通有空气管道，空气管道另一端与外部空气连通。
[0009]优选的，所述换料水箱顶端上方设置有安全阀，安全阀与安全壳内部连通，所述安全壳内壁设置有集水槽，集水槽底端通过管线与换料水箱内部连通。
[0010]优选的，另一所述蒸汽发生器出口腔室一侧连通设置有稳压器，稳压器顶端通过管线与第一级自动卸压系统连通，第一级自动卸压系统另一端通过管线与自动降压系统喷淋头连通，所述自动降压系统喷淋头设置于换料水箱内部。
[0011]优选的，所述安全壳内部另一侧设置有补水箱，所述补水箱底端连通有补水箱出口管线，补水箱出口管线与另一直接注射管线连通，所述补水箱出口管线上设置有补水箱出口管线阀门，所述补水箱顶端设置有与压力容器相连的补水箱进口管线。
[0012]优选的，一所述蒸汽发生器出口腔室顶端通过管线与第二级自动卸压系统连通，第二级自动卸压系统与安全壳内部连通。
[0013]优选的，所述换料水箱底端设置有换料水箱出口管线，换料水箱出口管线另一端与直接注射管线连通，所述换料水箱出口管线内部设置有换料水箱出口管线阀门。
[0014]优选的，所述安全壳内部底端设置有地坑滤网，地坑滤网一侧连通有地坑入口管线，地坑入口管线另一端与换料水箱出口管线连通，所述地坑入口管线内部设置有地坑入口管线爆破阀。
[0015]优选的，所述非能动安全壳冷却系统一侧设置有最终冷却补水箱，所述最终冷却补水箱通过最终冷却补水箱出口管线与非能动安全壳冷却系统连通，最终冷却补水箱出口管线内部设置有最终冷却补水箱出口管线隔离阀。
[0016]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0017]1.采用紧凑的反应堆设计：取消传统反应堆的主管道，消除大破口LOCA，安全壳设计紧凑；设备采用紧凑连接结构，维修便利；换料相比一体化堆更为简便，换料周期缩短，有效提升经济性.
[0018]2.采用简化创新的非能动安全系统：非能动安全技术，无需依靠外部动力或安全级交流电源实现事故缓解，采用水冷空冷衔接匹配钢制安全壳外混凝土紧贴设计可实现无限时高效冷却；取消传统反应堆中压系列安注。
[0019]3.创新的安全换料设计：地下布置减少外部事件的考虑，采用顶部换料方式；正常运行时，换料区域安全壳顶盖为干式壳体，大大节约换料时间(湿式需要先排水才能再开盖)，有效提升电厂经济性；发生事故时，一方面通过共用水箱非能动均布喷淋头实现事故泄漏源项沉降，另一方面大尺寸自动阀门开启实现换料顶盖淹没，实现源项水洗，极大降低事故后通过安全壳泄漏的放射性，增强了紧凑式小堆的安全性。
[0020]4.新的无限时安全壳冷却系统设计：匹配钢制安全壳外混凝土紧贴设计，增强换热性能的同时有效降低淹没安全壳的水量，实现钢制安全壳高效冷却；通过巧妙的空气管道设计，有效提升无限时空气的流速，进一步加强长期空气冷却性能，无需操纵员干预实现无限时冷却目的。
附图说明
[0021]图1为本技术整体的结构示意图；
[0022]图2为本技术非LOCA事故的缓解过程图；
[0023]图3为本技术LOCA事故的缓解过程图一；
[0024]图4为本技术LOCA事故的缓解过程图二；
[0025]图5为本技术LOCA事故的缓解过程图三；
[0026]图6为本技术LOCA事故的缓解过程图四；
[0027]图7为本技术LOCA事故长期缓解过程图。
[0028]图中：1、安全壳；2、顶盖；3、换料水箱；4、压力容器；5、堆芯；6、蒸汽发生器；7、主蒸汽管线；8、余热排出系统热交换器；9、余热排出系统进口管线；10、余热排出系统出口管线；11、余热排出系统出口管线阀门；12、直接注射管线；13、安全阀；14、集水槽；15、稳压器；16、第一级自动卸压系统；17、第二级自动卸压系统；18、自动降压系统喷淋头；19、补水箱；20、补水箱出口管线；21、补水箱出口管线阀门；22本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑式反应堆的非能动安全系统，其特征在于：包括安全壳(1)、堆芯(5)、压力容器(4)、余热排出系统热交换器(8)和换料水箱(3)；所述安全壳(1)顶端设置有顶盖(2)，安全壳(1)内部一侧设置有换料水箱(3)，安全壳(1)内部中部设置有压力容器(4)，压力容器(4)内部设置有堆芯(5)，压力容器(4)两侧设置有蒸汽发生器(6)，蒸汽发生器(6)与压力容器(4)直接连通，蒸汽发生器(6)顶端连通有主蒸汽管线(7)，主蒸汽管线(7)与用汽设备连通；所述换料水箱(3)内部设置有余热排出系统热交换器(8)，所述余热排出系统热交换器(8)底端与余热排出系统出口管线(10)连通，所述余热排出系统出口管线(10)内部设置有余热排出系统出口管线阀门(11)，所述压力容器(4)两侧设置有直接注射管线(12)，直接注射管线(12)与压力容器(4)内部连通，余热排出系统出口管线(10)另一端与一直接注射管线(12)连通，一所述蒸汽发生器(6)出口腔室一侧连通有余热排出系统进口管线(9)，余热排出系统进口管线(9)另一端位于换料水箱(3)内部且与余热排出系统热交换器(8)连通；所述安全壳(1)外侧设置有非能动安全壳冷却系统(28)，所述顶盖(2)上方设置有分布式喷淋系统(29)，分布式喷淋系统(29)通过隔离阀(30)与非能动安全壳冷却系统(28)连通，所述非能动安全壳冷却系统(28)通过大尺寸自动阀门(31)与顶盖(2)上方空间连通；所述非能动安全壳冷却系统(28)一侧连通有空气管道(35)，空气管道(35)另一端与外部空气连通。2.根据权利要求1所述的一种紧凑式反应堆的非能动安全系统，其特征在于：所述换料水箱(3)顶端上方设置有安全阀(13)，安全阀(13)与安全壳(1)内部连通，所述安全壳(1)内壁设置有集水槽(14)，集水槽(14)底端通过管线与换料水箱(3)内部连通。3.根据权利要求1所述的一种紧凑式反应堆的非能动安全系统，其特征在于：另一所述蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘展，王国栋，戚展飞，杨波，曹克美，张迪，黄思洋，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：