[发明专利]安全壳热量导出系统

说明书

本发明公开了一种安全壳热量导出系统，包括设置在安全壳内部的换热器，冷却液箱以及设置在冷却液箱中的集汽装置，换热器与冷却液箱中的介质连通，换热器中的介质吸收安全壳的热量，通过集汽装置排入冷却液箱，冷却液箱中的介质返回至换热器。集汽装置包括对应不同冷却液箱液位高度的排汽阀组件，排汽阀组件设置为当液位高度降低时，排汽阀组件在自身受力作用下自动开启，至少部分进入集汽装置中的介质通过排汽阀组件进入冷却液箱。本申请提出的安全壳热量导出系统避免了由于液位降低导致排热能力下降的问题，提高了系统驱动力和换热能力；并且能够消除汽锤振动、两相流动激振和流动停滞等风险。

技术领域

本发明涉及核反应堆安全领域，具体而言，涉及安全壳热量导出系统。

背景技术

安全壳是压水堆核电站的最后一道实体安全屏障。保持其完整性，防止事故下发生大量放射性物质外泄，对保证核电站安全至关重要。当核电站发生一回路大破口事故、二回路主蒸汽管道断裂等重大事故时，大量高温高压蒸汽被释放至安全壳，导致安全壳内的温度、压力快速上升，使安全壳面临超压破坏和放射性物质大规模不可控释放的风险，进而对周边环境和人员安全造成严重威胁。

为了保证安全壳的完整性，多国开展了非能动安全壳热量导出技术研究，尝试仅通过利用重力、流体密度差等自然力导出事故工况下安全壳内的巨量衰变热。针对混凝土安全壳，研究的主要方案分为闭式系统和开式系统，其中闭式系统一般主要由内部换热器、外部换热器、冷却水箱和连接管道及阀门等部件构成闭合自然循环回路，这类方案因传热环节多、结构复杂、排热能力低等原因而一直未得到工程应用。开式系统一般主要由内部换热器、冷却水箱和连接管道及阀门等部件构成开式自然循环回路，这类方案传热环节少、结构简单、排热能力相对较高。在这些开式系统方案中，存在汽锤振动、两相流动激振和流动停滞等风险，给工程应用带来较大困难。

专利201410126253.3在系统上升管位于水箱的部分设置了若干个安装有阀门的出口，阀门的开、关通过测量和控制系统实现，其目的是为了消除水箱水位的不利影响。但该方案在存在剧烈水位波动的工程湿环境下缺少可行性，尤其是当发生全厂停电事故时，测量和控制系统将会失效，相应地，阀门也就无法进行正常的开和关，而应对这样的事故场景正是新一代核电系统配置非能动安全壳热量导出系统的基本出发点。

专利202110361911.7和201580075448.2的设计克服了汽锤振动等设计的缺点，但仍然存在水箱水位静压显著降低系统自然循环能力、内部换热器传热管外的不凝性气体浓缩聚集显著增加了传热热阻，这些不足制约的系统的排热能力，仅能满足应对反应堆超基准事故的需要，专利中也没有披露系统中重要设备的详细结构。

鉴于以上技术问题，特推出本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种安全壳热量导出系统，以消除汽锤振动、两相流动激振和流动停滞等风险，并且消除冷却液箱液位的不利影响，有效降低不凝气体在换热器传热管外的聚集程度，显著提高传热管间工质流速，进而大幅度提高系统的排热能力，使其具备应对反应堆基准事故的能力。

为了实现上述目的，本发明提供了一种安全壳热量导出系统，包括设置在安全壳内部的换热器，冷却液箱以及设置在冷却液箱中的集汽装置，换热器与冷却液箱中的介质连通，换热器中的介质吸收安全壳的热量，通过集汽装置排入冷却液箱，冷却液箱中的介质返回至换热器，

集汽装置包括对应冷却液箱不同液位高度的排汽阀组件，排汽阀组件设置为当液位高度降低时，排汽阀组件在自身受力作用下自动开启，至少部分进入集汽装置中的介质通过排汽阀组件进入冷却液箱，以平衡集汽装置内外侧静压差，增加低液位高度下系统循环驱动力。

进一步的，集汽装置包括集汽管和套设于集汽管的多级套筒，多级套筒沿液位高度方向分布，多级套筒中一级套筒位于最下部，沿液位高度往上级数依次递增，多级套筒中各个套筒可跟随液位高度变化而沿集汽管轴向移动，并且设置为当液位高度下降时，多级套筒按照由高级到低级顺次向下移动。