[发明专利]一种采用传动装置的高效非能动安全壳冷却系统

说明书

本发明提供一种采用传动装置的高效非能动安全壳冷却系统，发生破口事故时，换热装置是用于实现非能动安全壳冷却的核心部件，其通过上管段和下管段与外部的水箱相连，并使得喷放的高温蒸汽在换热管外表面冷凝。收集装置将安全壳内的冷凝的冷却剂进行收集，上段槽、上段引流管和渐缩管可以将安全壳上半部分和换热装置冷凝的液体进行收集，并配合水斗式传动装置工作。做功后的冷却剂和下段槽，下段引流管收集的冷却剂送往地坑参与堆芯冷却循环。水斗式传动装置则通过机械结构，将管道内冷却剂动能传递给叶轮，并输送到换热装置附近，配合扇叶吹/吸换热管，提高换热效率。

技术领域

本发明涉及的是非能动安全壳冷却系统高效换热设备，具体是指一种采用传动装置的的高效非能动安全壳冷却系统。

背景技术

核能作为一种清洁高效，且具有战略价值的的能源，其发展一直以来都受到了世界各国的重视。其中，核电技术是核能发展的重中之重，也是当今世界核能利用的主体构成。

长期以来，核电发展所使用的大量资源都用于确保核电站本身的安全上。在当前世界上大多数在役运行的第二代核电站中，都设计有相应的能动安全设施，确保堆芯，一回路设备，安全壳等部件在发生事故时不会失效。为了进一步提高核电厂的固有安全性，在第三代以及最新的第四代核电技术中设置有相应的非能动安全设施。

目前，中国自主研发的HPR000是最具有代表性的采用了非能动设计的第三代核电站之一。其采用了内置管束管热器，外置高位冷却水箱的形式，依赖由于液体密度差而产生的自然循环，持续导出在事故工况下被喷放到安全壳内的蒸汽的热量，确保安全壳内的热工水力参数在规定限值以内。

针对这一形式下的非能动安全壳换热系统的设计，有许多的专利提出了优化方案。例如在专利CN201810662023.7中，作者使用将导热系统和过滤排放系统相结合，简化了系统结构与布置形式。而在专利CN201611061901.7和专利CN201521037123.9中则分别采用了一种喷射装置和一种局部凹陷的水箱放置位置的设计，这些设计提高了非能动安全壳换热系统的换热效率。

需要注意的是，上述专利对换热效率的优化设计主要集中在安全壳外部的换热水箱上，而针对内部管束的设计较少。而当蒸汽在管束表面发生冷凝时，会形成相应的气体边界层，严重影响冷凝换热。因此，有必要发明采用收集装置的高效非能动安全壳冷却系统，以充分利用冷凝后冷却剂的的重力势能并收集冷凝后的冷却剂到地坑当中，进一步提高非能动系统的换热效率和堆芯循环散热的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用传动装置的高效非能动安全壳冷却系统，以实现对管束表面和安全壳壁面冷凝的冷却剂的重力势能进行充分地回收利用，并经过传动装置提高内置换热器的换热效率，提高安全壳内置管束的换热效率，确保安全壳内的压力和温度在规定限值以内，并将大多数的冷凝的冷却剂完整的收集到地坑当中。

本发明的目的是这样实现的：安全壳内置的换热器包括换热器入口联箱、换热器出口联箱、换热管束、用于连接换热器和安全壳外置换热水箱的上管段和下管段，换热管束分别联通换热器入口联箱和换热器出口联箱，还包括设置在安全壳内壁面的上段槽和下段槽、设置在上段槽底部的上段引流管、设置在下段槽底部的下段引流管、设置在换热器下方的渐缩管、与渐缩管下端部连接的管道、设置在管道内的水斗式水轮、扇叶，水斗式水轮通过齿轮啮合机构将运动传给扇叶，扇叶吹/吸换热管束，管道的端部伸至地坑当中，上段槽和下段槽均为环形直角结构且设置在安全壳内壁的周向上，环形直角结构与安全壳壁面共同组成槽形结构，下段引流管的端部伸至地坑处，上段引流管的端部伸至渐缩管内。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.上段槽和下段槽与水平面呈5°倾斜，且上、下段引流管的顶部放置在对应槽形结构的最低点，且通过支撑柱与安全壳内壁面相连。

2.所述管道由一段竖直方管和多段钢制光滑圆管组成，各管之间通过弯头相连接；竖直方管中部留有安装叶轮的空间和叶轮主轴的孔位。