本發(fā)明涉及核電站安全殼非能動冷卻系統(tǒng)，尤其涉及一種適用于海上核電站的能夠非能動地抑制安全殼內(nèi)壓力上升的抑壓系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

安全殼是核電站的重要安全設(shè)施，是防止放射性物質(zhì)釋放到大氣環(huán)境中的最后一道屏障。為防止從堆芯釋放出的放射性物質(zhì)向環(huán)境泄漏，現(xiàn)有大型核電站的一種安全殼設(shè)計為雙層結(jié)構(gòu)。具體地，該安全殼包括覆蓋反應(yīng)堆堆坑的內(nèi)殼及覆蓋內(nèi)殼的外殼。其中，內(nèi)殼包括第一圓筒狀側(cè)壁、上蓋及第一頂板，第一頂板將上蓋的周圍與第一圓筒狀側(cè)壁的上端氣密地連接。外殼包括第二圓筒狀側(cè)壁及第二頂板，第二圓筒狀側(cè)壁包圍在第一圓筒狀側(cè)壁的外周，第二頂板將第二圓筒狀側(cè)壁的上端與第一圓筒狀側(cè)壁的上端氣密地連接。這種雙層結(jié)構(gòu)的安全殼，能夠在反應(yīng)堆事故時，不依賴外部動力源地抑制粒子狀放射性物質(zhì)向環(huán)境釋放。

另外，在核電站發(fā)生反應(yīng)堆一回路破裂事故時，大量蒸汽會釋放到安全殼內(nèi)，造成安全殼內(nèi)超壓。為抑制安全殼內(nèi)壓力的上升，目前常見的做法有兩種：一種是設(shè)置安全殼噴淋冷卻設(shè)備，以降低安全殼內(nèi)的壓力；另一種是在安全殼的內(nèi)部設(shè)置抑壓池，通過抑壓池來吸收安全殼內(nèi)的蒸汽以將安全殼內(nèi)的壓力限制在設(shè)計壓力以下，保證安全殼的安全性。

而未來核電技術(shù)發(fā)展的一個重要方向是海上核電站，海上核電站因其特殊性而需基于現(xiàn)有大型核電站進(jìn)行小型化設(shè)計，但上述雙層結(jié)構(gòu)的安全殼，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不利于海上核電站安全殼的小型化設(shè)計。同時，上述抑壓方式中，第一種方式存在設(shè)備復(fù)雜且占據(jù)較大空間的缺陷；第二種方式中的抑壓池設(shè)計 普遍不夠合理，導(dǎo)致抑壓池占用了安全殼內(nèi)較大的空間體積，使安全殼的尺寸無法進(jìn)一步縮小，同樣不利于安全殼的小型化設(shè)計。

因此，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡化、布局合理、有利于減小占用安全殼內(nèi)部空間的非能動抑壓系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡化、布局合理、有利于減小占用安全殼內(nèi)部空間的安全殼非能動抑壓系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：提供一種安全殼非能動抑壓系統(tǒng)，其包括設(shè)于安全殼的底部并圍繞反應(yīng)堆堆坑的抑壓池，其中，所述抑壓池包括水空間及氣空間，所述水空間圍繞所述反應(yīng)堆堆坑設(shè)置并與安全殼干井相連通，所述水空間內(nèi)具有冷卻水，且所述水空間內(nèi)的初始水位高于設(shè)于所述反應(yīng)堆堆坑內(nèi)的堆芯，所述氣空間圍繞所述水空間設(shè)置并與所述水空間相連通。

較佳地，所述安全殼非能動抑壓系統(tǒng)還包括設(shè)于所述安全殼內(nèi)的抑壓池平臺，所述水空間、所述氣空間均位于所述抑壓池平臺的下方。

較佳地，所述抑壓池還包括多個固定于所述抑壓池平臺的抑壓管，每一所述抑壓管的兩端分別伸入所述安全殼干井及所述水空間的液面以下，所述抑壓管用于連通所述安全殼干井及所述水空間。

較佳地，每一所述抑壓管均包括一豎管及設(shè)于所述豎管一端的多個水平管，所述豎管固定于所述抑壓池平臺，多個所述水平管均位于所述水空間的液面以下，所述豎管的遠(yuǎn)離所述水平管的一端伸入所述安全殼干井內(nèi)。

較佳地，所述抑壓池還包括多個固定于所述抑壓池平臺的所述連通管，所述連通管用于連通所述水空間及所述氣空間。

較佳地，每一所述連通管的兩端分別伸入所述水空間、所述氣空間，且所述連通管的伸入所述水空間的一端位于所述水空間的液面上方。

較佳地，所述連通管呈u型結(jié)構(gòu)。

較佳地，所述抑壓池還包括隔板，所述隔板沿所述安全殼的側(cè)壁設(shè)置且其上、下兩端分別連接所述抑壓池平臺及所述安全殼的底壁，所述隔板將所述抑 壓池平臺下方的空間分隔成所述水空間及所述氣空間。

較佳地，所述水空間內(nèi)的冷卻水的液面低于所述抑壓池平臺。

較佳地，所述安全殼非能動抑壓系統(tǒng)還包括真空釋放閥，所述真空釋放閥用于連接所述氣空間與所述安全殼干井。

較佳地，所述安全殼非能動抑壓系統(tǒng)還包括至少一組隔離閥，所述隔離閥設(shè)于所述水空間的底部并用來連接所述反應(yīng)堆堆坑。

較佳地，每一所述隔離閥均包括相連接的一遠(yuǎn)程手動閥及一爆破閥。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明的安全殼非能動抑壓系統(tǒng)，其抑壓池包括水空間及氣空間，水空間圍繞壓力容器布置并與安全殼干井相連通，氣空間圍繞水空間設(shè)置并與水空間相連通，且水空間內(nèi)具有冷卻水。當(dāng)核電站發(fā)生loca時，安全殼干井內(nèi)的氣、汽、水混合物被引入水空間內(nèi)并被冷卻水快速冷凝，從而緩解安全殼的升壓效應(yīng)。由于水空間、氣空間呈橫向布置，因此降低了抑壓池的高度，從而減小了抑壓池所占安全殼的空間體積，布置緊湊，進(jìn)而可減小安全殼的尺寸，同時能夠?qū)崿F(xiàn)雙重隔離功能，有利于輻射屏蔽功能的實現(xiàn)，使本發(fā)明安全殼采用單層結(jié)構(gòu)即可，結(jié)構(gòu)更簡單，有利于海上核電站安全殼的小型化設(shè)計。并且水空間、氣空間之間實體隔離，即便是在搖擺環(huán)境也能保證氣、水隔離。

附圖說明

圖1是本發(fā)明安全殼非能動抑壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的側(cè)視圖。

圖3是圖1的俯視圖。

圖4是圖1中抑壓管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實施例，附圖中類似的元件標(biāo)號代表類似的元件。本發(fā)明所提供的安全殼非能動抑壓系統(tǒng)100，適用于海上核電站，其設(shè)于安全殼200的底部并圍繞反應(yīng)堆堆坑設(shè)置，用于非能動地抑制安全殼200內(nèi)壓力 的升高。

首先結(jié)合圖1-3所示，本發(fā)明安全殼非能動抑壓系統(tǒng)100包括抑壓池110及抑壓池平臺120。其中，抑壓池平臺120呈水平地設(shè)于安全殼200內(nèi)，從而將安全殼200的內(nèi)部空間分隔為兩部分，其上方的部分以及反應(yīng)堆堆坑共同形成安全殼干井，安全殼濕井即為所述抑壓池110，該抑壓池110圍繞反應(yīng)堆堆坑設(shè)置并位于抑壓池平臺120的下方，且抑壓池110呈橫向布置。

本發(fā)明中，抑壓池平臺120向下凹陷形成與主設(shè)備形狀相適應(yīng)的主設(shè)備腔，壓力容器(圖未示)、蒸汽發(fā)生器(圖未示)、主管道(圖未示)等主設(shè)備呈鑲嵌式布置于主設(shè)備腔內(nèi)，由此可使布局緊湊，并能盡量少的占用抑壓池110的底空間，提高了抑壓池110內(nèi)冷卻水的儲存量，進(jìn)而提高安全殼200整體的冷凝效率和相對冷凝面積。

下面參看圖1-2所示，所述抑壓池110包括呈橫向布置的水空間111及氣空間112。具體地，所述水空間111圍繞反應(yīng)堆堆坑設(shè)置并與安全殼干井相連通，氣空間112圍繞水空間111設(shè)置并與水空間111實體相隔，且氣空間112、水空間111之間通過管道相連通。由于水空間111、氣空間112呈橫向布置，因此相較于現(xiàn)有的豎向設(shè)置的抑壓池，本發(fā)明抑壓池110的高度明顯降低，從而減小了抑壓池110所占安全殼200的空間體積，因此在冷凝效率相同時，可減小安全殼200的尺寸。

可理解地，在安全殼200的尺寸不變時，由于抑壓池110的高度降低，因此增大了安全殼200與外部環(huán)境的熱交換面積，從而提高安全殼200的冷凝效率。

如圖2所示，水空間111內(nèi)具有冷卻水，水空間111內(nèi)的初始水位高于壓力容器內(nèi)的堆芯，并且冷卻水的液面低于抑壓池平臺120，即，水空間111的下部為冷卻水，上部為氣相部；這樣，一方面為冷卻水的液面提供了上漲空間，保證液位不會溢流至氣空間112，另一方面水空間111包圍堆坑下部，使反應(yīng)堆堆坑包裹輻射屏蔽層，實現(xiàn)輻射防護(hù)的功能。當(dāng)發(fā)生loca時，安全殼200內(nèi)的氣、汽、水混合物進(jìn)入水空間111內(nèi)而被冷卻水冷凝，由此緩解安全殼200的升壓效應(yīng)；此過程中，可能有極微量的粒子狀放射性物質(zhì)進(jìn)入水空間111的氣相部， 再通過管道轉(zhuǎn)移極少部分至氣空間112，但由于安全殼200側(cè)壁的隔離作用，粒子狀放射性物質(zhì)不會泄露；因此，呈橫向布局的抑壓池110實現(xiàn)抑壓功能的同時，還對粒子狀放射性物質(zhì)具有雙重隔離功能，從而使安全殼200只需設(shè)置單層結(jié)構(gòu)即可，結(jié)構(gòu)簡化，有利于安全殼的小型化設(shè)計。

本發(fā)明中，抑壓池110的水空間111、氣空間112在結(jié)構(gòu)上可按照海上核電站安全殼200的需求進(jìn)行設(shè)置和控制體積比例，此為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)。

下面繼續(xù)參看圖2-3所示，所述抑壓池110還包括隔板113，所述隔板113沿安全殼200的側(cè)壁設(shè)置并與安全殼200的側(cè)壁具有一定間距，隔板113的上、下兩端分別連接抑壓池平臺120及安全殼200的底壁，隔板113將壓池平臺下方的空間分隔成水空間111及氣空間112。具體地，隔板113與反應(yīng)堆堆坑的側(cè)壁之間形成水空間111，隔板113與安全殼200的側(cè)壁之間的圓環(huán)形成氣空間112。

下面結(jié)合圖1-4所示，所述抑壓池110還包括多個抑壓管114及多個連通管115，多個抑壓管114分別固定于抑壓池平臺120上用于連通水空間111和安全殼干井，多個連通管115分別固定于抑壓池平臺120，其用于連通水空間111和氣空間112。

下面結(jié)合圖1-2、4所示，每一抑壓管114均包括一豎管1141及設(shè)于豎管1141一端的多個水平管1142，豎管1141固定于抑壓池平臺120并使多個水平管1142均位于水空間111的液面以下，豎管1141的遠(yuǎn)離水平管1142的一端伸入安全殼干井內(nèi)。發(fā)生loca時，豎管1141引導(dǎo)安全殼干井內(nèi)的氣、汽、水混合物進(jìn)入水空間111而被冷凝。

繼續(xù)參看圖1-3所示，本發(fā)明中的連通管115為u型連通管，多個u型連通管115沿抑壓池110的周向設(shè)置，且u型連通管115固定于抑壓池平臺120并設(shè)于隔板113的上方。以一個u型連通管115為例，其一端伸入氣空間112，其另一端伸入水空間111的氣相部，即，u型連通管115的伸入水空間111的一端位于冷卻水的液面上方。由于水空間111、氣空間112通過隔板113實體相隔，兩者之間通過u型連通管115相連通，因此，即便是在搖擺環(huán)境下，水空間111 的冷卻水也不會到達(dá)氣空間112，保持水空間111、氣空間112的隔離。

可理解地，本發(fā)明中的連通管115并不限于u型結(jié)構(gòu)，采用其他結(jié)構(gòu)的連通管亦可實施本發(fā)明的技術(shù)方案。

繼續(xù)結(jié)合圖1-4所示，所述安全殼非能動抑壓系統(tǒng)100還包括真空釋放閥(圖未示)及至少一組隔離閥(圖未示)。其中，所述真空釋放閥用于連接氣空間112與安全殼干井，在安全殼干井壓力下降時，可緩解因抑壓池110內(nèi)的壓力高于安全殼干井壓力造成負(fù)壓差而破壞抑壓池110結(jié)構(gòu)的情況。所述隔離閥設(shè)于水空間111的底部并與反應(yīng)堆堆坑相連接，用于將抑壓池110內(nèi)的冷卻水引入堆坑。

具體地，每一組隔離閥均包括相連接的一遠(yuǎn)程手動閥及一爆破閥。當(dāng)接到堆芯補水信號后，隔離閥打開，使水空間111與堆坑連通，以引導(dǎo)抑壓池110內(nèi)的冷卻水流進(jìn)堆坑，事故后再循環(huán)階段保證堆坑與抑壓池110水位連通，并高于堆芯。

進(jìn)一步地，抑壓池110內(nèi)還可以設(shè)置換熱器(圖未示)，其提供一種能動冷卻抑壓池110的縱深防御手段，事故后，可以通過換熱器所在回路持續(xù)導(dǎo)出抑壓池110內(nèi)的熱量，由于抑壓池110此時與堆坑連通，該方式將通過設(shè)備冷卻水持續(xù)地冷卻堆芯。因此，本發(fā)明抑壓池110的布置能為堆芯冷卻提供多重縱深防御手段。

下面結(jié)合圖1-4所示，對本發(fā)明安全殼非能動抑壓系統(tǒng)100的工作原理進(jìn)行說明。

在海上核電站正常運行時，安全殼非能動抑壓系統(tǒng)100處于備用狀態(tài)，不行使安全功能，抑壓池110對堆芯起屏蔽作用，有利于輻射屏蔽功能的實現(xiàn)。

當(dāng)海上核電站事故工況發(fā)生loca時，抑壓管114的豎管1141引導(dǎo)安全殼干井內(nèi)的氣、汽、水混合物進(jìn)入抑壓池110的水空間111而被冷凝，由此快速緩解安全殼200的升壓效應(yīng)。此過程中，極微量粒子狀放射性物質(zhì)可能通過u型連通管115轉(zhuǎn)移到氣空間112，但可通過安全殼200的側(cè)壁進(jìn)行隔離，因此不會泄露。

當(dāng)安全殼干井壓力下降而造成其與抑壓池110之間形成負(fù)壓差時，氣空間112至安全殼干井的真空釋放閥被打開，從而避免破壞抑壓池110的結(jié)構(gòu)。與此 同時，在接到堆芯補水信號后，設(shè)于水空間111底部的隔離閥打開，使水空間111與堆坑連通，將抑壓池110內(nèi)的冷卻水引入堆坑，事故后再循環(huán)階段保證堆坑與抑壓池110水位連通，并高于堆芯。

進(jìn)一步地，事故后，抑壓池110內(nèi)的換熱器所在回路能夠持續(xù)導(dǎo)出抑壓池110內(nèi)的熱量，以通過設(shè)備冷卻水持續(xù)地冷卻堆芯。

由于本發(fā)明的安全殼非能動抑壓系統(tǒng)100，其抑壓池110包括水空間111及氣空間112，水空間111圍繞壓力容器布置并與安全殼干井相連通，氣空間112圍繞水空間111設(shè)置并與水空間111相連通，且水空間111內(nèi)具有冷卻水。當(dāng)核電站發(fā)生loca時，安全殼干井內(nèi)的氣、汽、水混合物被引入水空間111內(nèi)并被冷卻水快速冷凝，從而緩解安全殼200的升壓效應(yīng)。由于水空間111、氣空間112呈橫向布置，因此降低了抑壓池110的高度，從而減小了抑壓池110所占安全殼200的空間體積，布置緊湊，進(jìn)而可減小安全殼200的尺寸；同時能夠?qū)崿F(xiàn)雙重隔離功能，有利于輻射屏蔽功能的實現(xiàn)，使本發(fā)明安全殼200為取消了第二層頂板及圓筒狀側(cè)壁的單層結(jié)構(gòu)，相較于現(xiàn)有技術(shù)中的雙層安全殼，本發(fā)明安全殼200的結(jié)構(gòu)更簡單，有利于海上核電站安全殼200的小型化設(shè)計。并且水空間111、氣空間112之間實體隔離，即便是在搖擺環(huán)境也能保證氣、水隔離。

以上所揭露的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。