[发明专利]一种带上下连通侧向水箱的非能动双层安全壳

说明书

技术领域

本发明涉及一种核电领域的安全相关结构形式的设计，具体涉及一种带上下连通侧向水箱的非能动双层安全壳。

背景技术

安全壳/屏蔽厂房是核电厂最重要的构筑物，其主要功能是在假想的设计基准事故后，承受内压，包容气载放射性释放物，并在正常运行期间为反应堆堆芯和冷却剂系统提供屏障。同时，安全壳/屏蔽厂房也是反应堆的热力边界，具有将设计基准事故后产生的热量排入大气、防止超压的功能。

目前较为流行的安全壳/屏蔽厂房的类型主要包括带钢衬里的预应力混凝土安全壳、由预应力混凝土安全壳和普通混凝土安全壳组成的双层安全壳和由钢安全壳与钢筋/预应力钢筋混凝土屏蔽厂房共同组成的双层安全壳。我国的秦山一期便是采用自主设计的带钢衬里的预应力混凝土安全壳。采用法国技术的EPR核电厂和采用俄罗斯技术的VVER核电厂采用了由预应力混凝土安全壳和普通混凝土安全壳组成的双层安全壳。而目前正在大批量兴建的AP1000核电厂，则是采用由钢安全壳与钢筋混凝土屏蔽厂房共同组成的双层安全壳，该安全壳采用了非能动技术，具有更高的可靠性。

AP1000核电厂在基准事故下的安全壳非能动冷却，是通过屏蔽厂房顶部的非能动安全壳冷却水箱所储水的喷淋来进行的。相比以往的安全壳/屏蔽厂房，在热力学性能上，这是一个显著的进步。日本福岛核电危机之所以恶化，便是因为在极端工况下能动冷却失效。但是AP1000核电厂也存在一定的问题：将如此巨大的水箱置于屏蔽厂房的顶部，显然对结构的抗震是不利的。而喷淋系统本身能否在事故状态下顺利开启，也将大大影响系统的可靠性。

中国发明专利03143620.X提出了一种新型的沸水反应堆安全壳，该专利对安全壳内部结构进行了调整，具有一定的创新性。但未对安全壳本身做出重大改进，在余热排出和防止超压方面，未有显著进步。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种带上下连通侧向水箱的非能动双层安全壳。

带上下连通侧向水箱的非能动双层安全壳包括钢安全壳、侧向冷却水、安全壳内部结构、外侧板、底板、顶板、上部冷却水箱、上部冷却水、下部进气孔、上部排气孔、侧向水箱、空气导流板及流量分配盘；其中，所述底板坐落于地基上；所述钢安全壳坐落于底板上，二者通过钢安全壳底封头相连；所述安全壳内部结构位于钢安全壳内；所述外侧板坐落于底板上，二者通过插筋相连；所述上部冷却水箱坐落于顶板上；所述上部冷却水储存于上部冷却水箱中；所述侧向冷却水储存于钢安全壳侧向水箱中；所述下部进气孔和上部排气孔位于外侧板上。

优选地，所述钢安全壳为两端带有椭球形封头的圆柱筒，由钢安全壳主体、底封头及顶封头组成，所有部分材质均为特种锅炉钢。

优选地，所述钢安全壳主体由侧向水箱和水箱之间的隔板和支撑结构组成，竖向每排水箱通过管道相连。

优选地，所述顶封头由底封头隔板、蓄水板和顶封头顶板组成。

优选地，所述侧向冷却水是注入水箱中的冷却用淡水。

优选地，所述安全壳内部结构是指坐落于钢安全壳内的各种结构和设备。

优选地，所述外侧板是内部带有钢衬里、施加了环向预应力、具有较强结构承载能力和辐射屏蔽能力的圆筒状结构。

优选地，所述底板是作为双层安全壳的基础承载上部结构，并防止事故工况下放射性物质向地下扩散。

优选地，所述顶板作为钢安全壳上侧的屏蔽，并支撑上部冷却水箱。

优选地，所述上部冷却水箱支撑于顶板上，用于储存上部冷却水。

优选地，所述上部冷却水位于上部冷却水箱内，用于事故工况下的非能动冷却。

优选地，所述侧向水箱沿安全壳主体环向布置的存储侧向冷却水的箱体。

优选地，所述下部进气孔在事故工况下用于导入冷空气。

优选地，所述上部排气孔在事故工况下用于排出热空气。

优选地，所述空气导流板在事故工况下用于引导空气的流向。

优选地，所述流量分配盘在事故工况下用于分配上部冷却水。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的带上下连通侧向水箱的非能动双层安全壳，利用水和空气的固有物理特性，采用对流散热的原理，具有良好的余热排出性能，在事故工况下无需外接能源的支持。

2、本发明提供的带上下连通侧向水箱的非能动双层安全壳，与AP1000的非能动冷却相比，增加了侧向水箱来辅助冷却，大大提高了事故工况下安全壳的冷却性能，提高了事故工况下的核电站生存能力。