[发明专利]一种应用于PCCS换热水箱的非能动空气冷却系统

说明书

本发明属于核电站换热装置研究领域，具体涉及一种应用于PCCS换热水箱的非能动空气冷却系统。一种应用于PCCS换热水箱的非能动空气冷却系统，由安全壳、外置换热水箱、水箱四周的空气冷却设备、位于水箱中心区的空气冷却设备、PCCS换热器、集气器、烟囱几部分组成，其特征在于：安全壳内部包括反应堆压力容器、堆坑、安全壳壁面、PCCS换热器，其中反应堆压力容器放置在堆坑中，外置换热水箱从内到外依次为，位于水箱中心区的空气冷却设备、水箱四周的空气冷却设备、外置换热水箱，集气器通过支架固定在外置换热水箱上表面，集气器出口法兰与烟囱相连，且烟囱采用竖直大口径圆管，出口与大气联通，在出口处设置有挡雨板。

技术领域

本发明属于核电站换热装置研究领域，具体涉及一种应用于PCCS换热水箱的非能动空气冷却系统。

背景技术

当今世界核能应用与发展主要围绕两大趋势：一方面通过发展相关技术来提高核电厂发电效率；另一方面通过增强核电厂的安全性尤其是非能动安全性来抵御潜在的安全威胁。与后者相关的非能动安全壳冷却系统(PCCS)在日本福岛核事故后越来越多的受到了研究人员的关注。现有的多数核电厂的能动安全设施在严重事故下投入运行时需要借助于场外电力或应急柴油发电机所提供的能量，并且还需要相关操作人员的运行和控制。当核电站发生全厂断电且柴油发电机失效事故时，安全壳内的热量将无法有效导出，最终导致安全壳内温度和压力不断升高，这会直接威胁到安全壳结构上的完整性。即使事故条件下电力系统工作正常，操作人员在事故条件下运行操作的失误也有可能导致类似于三里岛的核事故。

在已经有的专利中，专利号为CN105741888和CN104167230的发明专利分别针对钢制安全壳和混凝土安全壳设计了非能动安全壳冷却系统，这些系统在安全壳外部设置有水箱，并通过水箱水的喷淋/开式自然循环来非能动的导出安全壳内部热量。不过，在目前的PCCS设计标准中，要求非能动安全壳系统需满足的运行时间为72小时。如果没有及时的补水，更长时间的运行会将上述系统中换热水箱里的蒸干，导致非能动系统将无法继续工作。随着核电站安全标准的不断升高，人们越来越期望能设计一种长期运行的PCCS系统。

针对上述问题，目前已有相关研究。比如，专利号为CN103578584的专利在安全壳外置换热水箱中加入换热器并通过设备冷却水对水箱进行冷却，但上述设备在需要布置较长的管路且需要泵等能动设备提供冷却水循环，这在全厂断电事故中是不期望的。因此，有必要设计一种简单有效的非能设备，可以非能动的对安全壳冷却系统的换热水箱进行冷却，从而保证安全壳冷却系统可以在失水/主蒸汽管道破口事故下长期运行。

综上所述，现有技术中存在安全壳冷却必须要采用能动设备、设备换热量太小、水蒸发过快、系统工作时间过短等问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种应用于PCCS换热水箱的非能动空气冷却装置，它可以非能动的对安全壳外置换热水箱进行冷却，从而保证PCCS系统的长期运行。

一种应用于PCCS换热水箱的非能动空气冷却系统，由安全壳、外置换热水箱4、水箱四周的空气冷却设备、位于水箱中心区的空气冷却设备、PCCS换热器6、集气器13、烟囱14几部分组成，其特征在于：安全壳内部包括反应堆压力容器1、堆坑2、安全壳壁面3、PCCS换热器6，其中反应堆压力容器1放置在堆坑2中，外置换热水箱从内到外依次为，位于水箱中心区的空气冷却设备、水箱四周的空气冷却设备、外置换热水箱4；集气器13通过支架固定在外置换热水箱4上表面，集气器13出口法兰与烟囱14相连，且烟囱14采用竖直大口径圆管，出口与大气联通，在出口处设置有挡雨板23。

所述水箱出水口管线5和水箱入水口管线7上均设置有隔离阀8。

所述安全壳壁面3上有贯穿件9，PCCS换热器6由水箱出水口管线5和水箱入水口管线7穿过贯穿件9和外置换热水箱4相连接。