[发明专利]次临界能源包层非能动安全系统

说明书

技术领域

本发明涉及核电站反应堆安全设备领域，尤其涉及一种适用于次临界能源包层的非能动安全系统。

背景技术

核电的使用是人类在能源利用史上的一个重大突破，利用原子核的裂变反应，能够产生其他所有传统化石能源所无法比拟的高能量输出，并且这些高能量输出往往只需要耗费少量的核燃料，这种低投入高产出的特性，使得人类日益重视对核能的利用，并不断加大在核能领域的研究开发，时至今日，核能已成为世界上许多国家的重要能源组成部分。然而，核电具有极高利用价值的同时，也可能带来很大的危害，在利用核电的过程中，如果保护不当而致使出现核泄漏等重大事故，将会对核电厂周边的环境乃至全人类带来极其严重的核污染灾害。

在核电中，聚变-裂变混合能源系统因能够有效地提高可裂变核素的利用率、降低聚变能利用的门槛，将成为未来核能发展的趋势。对于聚变-裂变混合能源系统，次临界能源包层是实现其能量放大、中子倍增的核心功能部件，其发生事故自然超出传统意义上的设计基准事故，会给公众带来更严重的放射性释放风险，所以次临界能源包层的工程可行性技术攻关是实现聚变-裂变混合能源利用的关键。

但次临界能源包层的几何尺度大，其燃料组件由并列小直径管及进出口汇流和分流的构造形成，且为了包覆聚变核心，其外部形状是随着聚变核心变化而变化的，这导致其冷却剂流道的结构形式远较压水堆堆芯的开式栅元结构复杂，因此为了保证次临界能源包层在事故工况下的余热排除，开展次临界能源包层的非能动安全系统研究具有非常重要的意义。其中，非能动安全系统是指充分利用自然驱动力，即利用重力、自然循环和压缩空气等简单可靠的自然物理规律来完成安全功能，非能动安全技术已经成为核电站安全发展的重要方向。但现有的非能动安全系统都是针对非混合能源系统设计的，根本不能够满足次临界能源包层发生事故时的余热排出需求，针对次临界能源包层的余热排出方式存在着效率不足或不能完全实现非能动等缺陷。

因此，有必要提供一种具有完全非能动特性的次临界能源包层非能动安全系统，以解决次临界能源包层事故工况下的余热排出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有完全非能动特性的次临界能源包层非能动安全系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种次临界能源包层非能动安全系统，其包括密封地贯穿安全壳并对应于次临界能源包层设置的非能动堆芯注入系统，用以对所述次临界能源包层进行注水；密封地贯穿所述安全壳的二次侧非能动余热导出系统，所述二次侧非能动余热导出系统连通设于所述安全壳内的蒸汽发生器的出口及入口，用于将堆芯余热导出至所述安全壳外；至少一组密封地贯穿所述安全壳的非能动安全壳冷却系统，用以将所述安全壳内的热量导出至所述安全壳外。

较佳地，所述非能动堆芯注入系统包括设于所述安全壳外的至少一高压补水箱、至少一安注箱及设于所述安全壳内的内置安全水箱，所述高压补水箱、所述安注箱、所述内置安全水箱分别连通所述次临界能源包层。

较佳地，所述高压补水箱、所述安注箱、所述内置安全水箱均高于所述次临界能源包层，且所述高压补水箱、所述内置安全水箱、所述安注箱分别通过第一管线、第二管线、第三管线连通所述次临界能源包层。

较佳地，所述第一管线、所述第三管线均密封地贯穿所述安全壳并分别连接于所述高压补水箱、所述安注箱的底端，且所述第一管线上设有两相并列且常闭的第一隔离阀。

较佳地，所述第二管线的一端连接于所述内置安全水箱的底部，所述第二管线上设有两相并列且常闭的第二隔离阀。

较佳地，所述非能动堆芯注入系统还包括一密封地贯穿所述安全壳的压力平衡管线，所述压力平衡管线的两端分别连接于所述高压补水箱的最顶端、所述次临界能源包层的冷管段。

较佳地，设于所述安全壳内的稳压器分别连通所述内置安全水箱、所述次临界能源包层的热管段。

较佳地，所述稳压器的顶端与第四管线的一端相连通，所述第四管线的另一端连接于所述内置安全水箱的顶部并伸入液面以下，且所述第四管线上串联有两第一止回阀。

较佳地，所述二次侧非能动余热导出系统包括设于所述安全壳外的换热器，所述换热器的入口、出口分别连通蒸汽发生器的出口、入口。

较佳地，所述二次侧非能动余热导出系统还包括蒸汽管线及给水管线，所述蒸汽管线密封地贯穿所述安全壳并连接于所述蒸汽发生器的出口、所述换热器的入口，所述给水管线密封地贯穿所述安全壳并连接于所述换热器的出口、所述蒸汽发生器的入口，所述蒸汽管线、所述换热器、所述给水管线形成循环通道以将堆芯余热导出所述安全壳外。