一种可自持的浮动核电站非能动余热排出系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可自持的浮动核电站非能动余热排出系统，包括：

【技术实现步骤摘要】
一种可自持的浮动核电站非能动余热排出系统


[0001]本专利技术属于反应堆非能动余热导出领域，尤其涉及一种可自持的浮动核电站非能动余热排出系统
。

技术介绍

[0002]自国际原子能机构首次提出非能动设计理念后，世界范围内的各研究机构均投入大量资源以实现非能动安全设计在核工程领域的有效应用
。
其中，非能动余热排出系统
(
核电站系统故障时堆芯的余热排出系统
)
典型设计是以大冷却水箱作为热阱，通过重力与相变等非能动驱动方式实现堆芯余热导出，典型应用包括美国西屋公司所设计的
AP1000
先进反应堆
、
韩国原子能研究院提出的
SMART
模块化一体化压水堆以及我国自主研发的华龙一号第三代核电机组等
。
然而，以大冷却水箱作为热阱的非能动余热排出系统具有以下缺陷：
[0003]1、
余热排出系统的运行能力受限于水箱水装量，事故发生后水箱内的水装量持续消耗，冷却能力逐渐减低，极端事故工况下难以实现堆芯的长期冷却
。
[0004]2、
为保证余热排出系统的冷却能力，核电站需配备大容量冷却水箱，陆上核电站有充足的水箱安装空间，但浮动核电站空间有限，无法配备大容量水箱
。
[0005]有鉴于此，如何提供一种适用于浮动核电站的非能动余热排出系统，是本领域人员亟需解决的一个技术问题
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种可自持的浮动核电站非能动余热排出系统，以解决上述问题，实现冷却水箱用水自持
、
减小冷却水箱体积，满足浮动核电站有限空间条件下的非能动余热排出需求
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种可自持的浮动核电站非能动余热排出系统，浮动核电站包括蒸汽发生器，蒸汽发生器与主蒸汽管道和主给水管道连通，包括：
C
型管换热器，所述
C
型管换热器的入口与余热排出管道的一端连通，所述余热排出管道的另一端与所述蒸汽发生器或所述主蒸汽管道连通；所述
C
型管换热器的出口与冷凝水管道的一端连通，所述冷凝水管道的另一端与所述蒸汽发生器或所述主给水管道连通；冷却水箱，所述
C
型管换热器设置于所述冷却水箱内；开式热虹吸管
(
开式热虹吸管是热管的一种类型，其结构简单，内部未设吸液芯，而是基于重力与毛细效应实现内部工质的回收
)
，所述开式热虹吸管有多个，多个开式热虹吸管均固定设置在所述冷却水箱的上表面，所述开式热虹吸管的底端贯穿所述冷却水箱的上表面并与冷却水箱连通；第一隔离阀，所述第一隔离阀设置于所述余热排出管道上；第二隔离阀，所述第二隔离阀设置于所述冷凝水管道上
。
[0008]本专利技术的有益效果是：
[0009]核电站堆芯余热能够通过蒸汽发生器以蒸汽的形式从余热排出管道排放至
C
型管换热器内，经水箱冷却降温后形成冷凝水回流至蒸汽发生器中；冷却水箱内的水换热形成
的水蒸汽从开式热虹吸管排出，排出时部分水蒸汽冷凝并能够回流至水箱内，实现了冷却水箱水量自持的有益效果，大大降低了核电站事故时冷却水箱水量的消耗速度，提高了冷却能力，延长了可持续冷却时间，降低了冷却水箱的水容量要求，满足了浮动核电站空间有限应用环境下的非能动余热排出需求
。
[0010]进一步的，所述主蒸汽管道上设置有第三隔离阀，所述主给水管道上设置有第四隔离阀
。
[0011]核电站正常运行时，第一
、
二隔离阀关闭，第三
、
四隔离阀开启
。
主蒸汽管道的作用是核电站正常工况下，将蒸汽发生器产生的蒸汽通过主蒸汽管道传输给回路系统进行能量转换，主给水管道的作用是核电站正常工况下为蒸汽发生器进行补水
。
当发生事故时，第三
、
四隔离阀关闭，第一
、
二隔离阀开启，此时堆芯余热在蒸汽发生器产生的水蒸汽将全部从余热排出管道进入
C
型管换热器，并在水箱内换热后形成冷凝水回流至蒸汽发生器内形成蒸汽
‑
冷凝水循环
。
[0012]进一步的，当所述余热排出管道的另一端与所述主蒸汽管道连通时，连通处位于所述第三隔离阀和所述蒸汽发生器之间，当所述冷凝水管道的另一端与所述主给水管道连通时，连通处位于所述第四隔离阀和所述蒸汽发生器之间
。
[0013]采用上述技术方案的目的在于保证第三隔离阀和第四隔离阀关闭时，蒸汽发生器内的蒸汽能够顺利进入余热回收管道以及冷凝管到内的冷凝水能够顺利回流至蒸汽发生器中
。
[0014]进一步的，还包括止回阀，所述止回阀设置于所述冷凝水管道上并位于所述第二隔离阀和所述蒸汽发生器之间
。
止回阀的作用在于避免冷凝水从靠近蒸汽发生器的位置倒流至靠近冷却水箱的位置
。
[0015]进一步的，还包括冷却塔，多个所述开式热虹吸管设置于所述冷却塔内并靠近所述冷却塔的底部设置，所述冷却塔底部具有冷空气入口，顶部具有热空气出口
。
[0016]冷却塔的作用在于进一步提高开式热虹吸管的冷凝效果，使冷却水箱产生的水蒸汽在开式热虹吸管中快速形成冷凝水回流至冷却水箱中，进一步加强水箱水量自持效果
、
降低核电站事故时水箱水量的消耗速度，提高冷却能力，延长可持续冷却时间，降低冷却水箱的水容量要求
。
[0017]进一步的，所述开式热虹吸管的内侧壁上设置有丝网
、
沟槽
、
钢粉烧结层的一种或多种
。
[0018]在开式热虹吸管的内侧壁上设置上述结构能够增强开式热虹吸管的换热速度并提高蒸汽的捕获能力，利用毛细效应的增强来提高冷凝水的回流能力，进一步加强冷却水箱的自持特性
。
附图说明
[0019]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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
[0020]图1为本专利技术的系统结构图；
[0021]图2为本开式热虹吸管的工作原理图；
[0022]其中：1‑
C
型管换热器
、2
‑
冷却水箱
、3
‑
冷却塔
、4
‑
冷空气入口
、5
‑
热空气出口
、6
‑
开式热虹吸管
、7
‑
入口
、8
‑
出口
、9
‑
第一隔离阀
、10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种可自持的浮动核电站非能动余热排出系统，浮动核电站包括蒸汽发生器
(17)
，蒸汽发生器
(17)
与主蒸汽管道和主给水管道连通，其特征在于，包括：
C
型管换热器
(1)
，所述
C
型管换热器
(1)
的入口
(7)
与余热排出管道
(11)
的一端连通，所述余热排出管道
(11)
的另一端与所述蒸汽发生器
(17)
或所述主蒸汽管道连通；所述
C
型管换热器
(1)
的出口
(8)
与冷凝水管道
(12)
的一端连通，所述冷凝水管道
(12)
的另一端与所述蒸汽发生器
(17)
或所述主给水管道连通；冷却水箱
(2)
，所述
C
型管换热器
(1)
设置于所述冷却水箱
(2)
内；开式热虹吸管
(6)
，所述开式热虹吸管
(6)
有多个，多个开式热虹吸管
(6)
均固定设置在所述冷却水箱
(2)
的上表面，所述开式热虹吸管
(6)
的底端贯穿所述冷却水箱
(2)
的上表面并与所述冷却水箱
(2)
连通；第一隔离阀
(9)
，所述第一隔离阀
(9)
设置于所述余热排出管道
(11)
上；第二隔离阀
(13)
，所述第二隔离阀
(13)
设置于所述冷凝水管道
(12)
上
。2.
根据权利要求1所述的一种可自持的浮动核电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张元东，夏庚磊，王晨阳，彭敏俊，张博文，孙觊琳，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：