[实用新型]一种长期非能动安全壳热量导出系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种核安全和热工水力技术领域的安全壳，具体地说是安全壳的热量导出系统。 

背景技术

安全壳是核电站发生事故时，防止放射性物质外泄的最后一道安全屏障。在发生LOCA、MSLB等严重事故时，安全壳热量导出系统必须保证安全壳内温度、压力不超过设计许用范围，从而保持安全壳的完整性。 

目前，美国AP1000提出的压水堆核电站非能动安全壳热量导出系统主要是针对钢—混凝土安全壳设计的。该方案需要在安全壳上方设置重力注水箱，并以钢制安全壳作为事故隔离边界和热量导出界面，主要的冷却方式是液膜蒸发和空气自然对流。而对于双层混凝土安全壳来说，由于混凝土的导热系数很低，不能作为热量导出的界面，因此在安全壳内部设置换热器是一种可行的方案(C S Byun，D W Jerng，N E Todreas，et al.Conceptual design and analysis of a semi-passive containment cooling system for a large concrete containment.Nuclear Engineering and Design，2000，199：227-242；S J Cho，B S Kim，M G Kang，et al.The development of passive design features for the Korean Next Generation Reactor.Nuclear Engineering and Design，2000，201：259-271；S W Lee，W P Baek，S H Chang.Assessment of passive containment cooling concepts for advanced pressurized water reactors.Ann.Nucl.Energy，1997，24(6)：467-475)。依靠外部水箱与内部换热器间的高度差，以自然循环的方式导出热量，同时也将使水箱内的水大量蒸发。 

可见，上述包括AP1000在内的安全壳热量导出系统的设计中都存在一个主要的问题，就是只能在一段时间内保证安全壳的温度和压力不超过设计基准，提供冷却的时间最长为72小时，超过这个时限则系统会因为水箱内的水被耗尽而失效。72小时后需依靠外部动力重新给水箱注水后才能使系统重新发挥作用，要想在无人为干预的前提下延长冷却时间，则只能靠进一步增加水箱的容积来 实现，但水箱容积的增大又会使发生地震时带来的影响大幅增加。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供不需要提供外部动力，可以在事故工况下为安全壳提供长期的有效冷却的一种长期非能动安全壳热量导出系统。 

本实用新型的目的是这样实现的： 

本实用新型一种长期非能动安全壳热量导出系统，其特征是：包括安全壳、内部换热器、冷却水箱、空冷冷凝-冷却器，安全壳包括内层混凝土安全壳和外层混凝土安全壳，外层混凝土安全壳位于内层混凝土安全壳外部，两者之间存在气体流通通道，冷却水箱安装在外层混凝土安全壳外壁上，内部换热器安装在内层混凝土安全壳内，空冷冷凝-冷却器位于冷却水箱内部，冷却水箱远离外层混凝土安全壳一侧的下部设置空气侧入口，冷却水箱与外层混凝土安全壳接触一侧的上部设置空气侧出口，空冷冷凝-冷却器的下封头连通空气侧入口，空冷冷凝-冷却器的上封头连通空气侧出口，空气侧出口连通气体流通通道，外层混凝土安全壳穹顶中部的上方设有空气出口，内部换热器的两端分别通过上升管路和下降管路连通冷却水箱。 

本实用新型还可以包括： 

1、空冷冷凝-冷却器为无壳换热器，在冷却水箱中倾斜布置，其传热管部分置于冷却水箱的水空间，其余部分置于冷却水箱的汽空间，下封头位于传热管部分的端部，上封头位于空冷冷凝-冷却器另一侧的端部。 

2、上升管路位于内层混凝土安全壳内的部分安装第一内部隔离阀，上升管路位于外层混凝土安全壳外的部分安装第一外部隔离阀，下降管路位于内层混凝土安全壳内的部分安装第二内部隔离阀，下降管路位于外层混凝土安全壳外的部分安装第二外部隔离阀。 

3、还包括水封装置，水封装置的上部连接管与冷却水箱的汽空间连通，水封装置的下部连接管与冷却水箱的水空间连通，位于水封装置和冷却水箱之间的上部连接管和下部连接管间有管道跨接。 

4、内部换热器采用外翅片管或整体针翅管，空冷冷凝-冷却器采用内翅片管或内肋管。