具有泄放气体包容功能的非能动安全壳事故泄压系统

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具有泄放气体包容功能的非能动安全壳事故泄压系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于安全壳泄压系统，具体为一种具有泄压气体包容功能的非能动安全壳事故泄压系统。\n背景技术\n[0002] 密闭的安全壳是核电厂发生事故时，防止放射性物质外泄的重要屏障。通常情况下，发生事故后安全壳将被隔离，成为封闭空间，而急剧升高的温度和压力全由安全壳结构承受。这种设计需要安全壳具有较大的自由容积和壳体厚度，也需要配套的事故后安全壳降压及热导出系统具有较高的性能。事故后，核电厂密闭的安全壳需要面临两个问题，一个问题是反应堆余热的导出，如果失去余热导出机制，安全壳内的温度和压力会持续上升，直至安全壳破裂；另一个问题是，在严重事故中，安全壳内可能产生体积可观的氢气，如果这些氢气在局部聚集或总量达到爆炸极限，则可能发生的氢气爆炸将使安全壳彻底失效。对于事故后反应堆余热导出问题，第二代核电技术（M310）及欧洲第三代核电技术（EPR）主要采取能动手段；美国第三代核电技术（AP1000）则采取非能动手段，非能动安全壳冷却系统完全依赖钢制安全壳外表面喷淋水膜的蒸发将反应堆余热导出至大气热阱。对于严重事中，安全壳内产生氢气的问题，通常采取设置氢气复合器或氢气点火器的方式解决。\n发明内容\n[0003] 针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有泄压气体包容功能的非能动安全壳事故泄压系统，可将部分高压混合气体通过专门泄压通道导入泄压气囊，以实现对安全壳内压力升高的抑制。\n[0004] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下所描述：\n[0005] 一种具有泄放气体包容功能的非能动安全壳事故泄压系统，包括安全壳,安全壳上设置安全壳贯穿件,其特征在于：所述安全壳通过安全壳贯穿件设置贯穿安全壳的事故泄压通道，事故泄压通道的入口处设置高效过滤器及隔离阀,事故泄压通道的末端通过管道对接机构与设置在安全壳外的泄压气囊相连接。\n[0006] 进一步，所述的隔离阀有两个，两个隔离阀串联设置在事故泄压通道上。\n[0007] 进一步，所述泄压气囊包括外层结构及内胆，泄压气囊的内部底层设置冷凝水滞留结构，泄压气囊的顶部设置逐级膨胀机构。\n[0008] 进一步，所述泄压气囊设置在导轨车上，导轨车下方设置水平导轨及倾斜导轨。\n[0009] 进一步，所述泄压气囊设置牵引索，牵引索与牵引机构相连接。\n[0010] 进一步，所述隔离阀设置广义非能动控制单元作为驱动机构。\n[0011] 再进一步，所述事故泄压通道在两个隔离阀的中间设置中段止回阀。\n[0012] 本发明的有益效果如下：本发明通过设置贯穿安全壳的事故泄压通道，并在事故泄压通道的入口处设置高效过滤器及两个串联的隔离阀,在事故泄压通道的末端通过管道对接机构与设置在安全壳外的泄压气囊相连接，具有如下效果：可抑制核电厂事故后安全壳的急剧升压；可在事故初期排出安全壳内的部分空气，使安全壳在事故进程中的整体换热效能提升；可降低严重事故工况安全壳内发生氢气爆炸的风险；可用于事故中后期安全壳泄压气体的包容（根据行政指令对安全壳进行泄压时）；通过采用广义非能动流体控制单元，该安全壳泄压系统的启动及整个运行过程可完全不依赖于外部动力供应，因此具有非能动特性。\n附图说明\n[0013] 图1为安全壳事故泄压系统结构示意图；\n[0014] 图2为广义非能动控制单元结构示意图。\n具体实施方式\n[0015] 下面结合附图和具体实施例来对本发明进行描述。\n[0016] 当核电厂安全壳内发生大规模质能释放事故时，密闭的安全壳需要面临两个问题，一个问题是反应堆余热的导出，如果失去余热导出机制，安全壳内的温度和压力会持续上升，直至安全壳破裂；另一个问题是，在严重事故中，安全壳内可能产生体积可观的氢气，如果这些氢气在局部聚集或总量达到爆炸极限，则可能发生的氢气爆炸将使安全壳彻底失效。本发明的具有泄放气体包容功能的非能动安全壳事故泄压系统可在核电厂安全壳内发生大规模质能释放事故时，将部分高压混合气体通过专门泄压通道经过滤后导入泄压气囊，以实现对安全壳内压力升高的抑制。非能动安全壳事故泄压系统具有用于安全壳事故泄压及气体包容的泄压气囊，该泄压气囊在未充气时内部自由容积很小，可忽略不计，并且泄压气囊具有双层结构，具有高度的气密性，可防止充气后，内部含有放射性微粒的气体外泄，该泄压气囊的表面具有一定的散热能力，可使其内部气体逐渐降温，并使气体中的水蒸气冷凝；该泄压气囊通过管道对接机构与安全壳相连，该管道对接机构可在保持密闭性的情况下实现安全壳和泄压气囊的对接和分离，充气完成的泄压气囊可通过远程操作移至预设处理区域，泄压管道可重新连接备用泄压气囊，以根据需求实现多次泄压。除泄压气囊的转移及再接入操作外，非能动安全壳事故泄压系统的启动及整个运行过程可完全不依赖于外部动力供应，因此具有非能动特性。\n[0017] 本发明的具有泄放气体包容功能的非能动安全壳事故泄压系统，如图1所示，包括安全壳19,安全壳19内包括压力容器20及蒸汽发生器21,压力容器20与蒸汽发生器\n21相连接，安全壳19上设置安全壳贯穿件17，安全壳19通过安全壳贯穿件17设置贯穿安全壳19的事故泄压通道1，事故泄压通道1的入口处设置高效过滤器2及两个串联的隔离阀3、5,隔离阀的数量并不局限于两个，隔离阀3、5的中间设置中段止回阀4，事故泄压通道\n1的末端通过管道对接机构6与设置在安全壳19外的泄压气囊7相连接。其中，高效过滤器2用以降低泄压气体的放射性水平；隔离阀3用于正常工况下安全壳的隔离，一般保持常闭，在事故工况下打开，以使泄压通道可用，另一个隔离阀5用于事故泄压结束后的安全壳隔离,一般保持常开，在泄压完成后关闭，实现安全壳事故工况下的隔离；中段止回阀4的开启需要一定的压差，如果中段止回阀4前后气体正向压差未达到阈值，则中段止回阀4保持关闭，或从开启状态转至关闭状态；管道对接机构6具有高度的气密性，可防止充气过程中，安全壳内部气体外泄，在泄压结束后，管道对接机构6对事故泄压通道1实施截断，继而一分为二实现泄压气囊7与事故泄压通道1的分离，并使非能动安全壳事故泄压系统转入预备对接状态。\n[0018] 泄压气囊7包括外层结构15及内胆8,具有高度的气密性，可防止充气后，内部含有放射性微粒的气体外泄，泄压气囊7为紧密结构设计，在未充气时内部自由容积很小，可忽略不计，泄压气囊7表面具有一定的散热能力，可使其内部气体逐渐降温，并使气体中的水蒸气冷凝，泄压气囊7的内部底层设置冷凝水滞留结构14，用于收集气囊内具有放射性的冷凝水，泄压气囊7的顶部设置逐级膨胀机构16，冷凝水滞留结构14和逐级膨胀机构\n16在工业中已有成熟技术可以利用，对于本领域技术人员来说属于公知常识。泄压气囊7设置在导轨车9上，导轨车9下方设置水平导轨12及倾斜导轨13，泄压气囊7设置牵引索\n10，牵引索10与牵引机构11相连接,泄压气囊7可沿倾斜导轨13和水平导轨12下滑，以实现与事故泄压通道1的连接；或在泄压气囊7完成充气后，经由牵引机构11和牵引索10牵引至预设处理区域。\n[0019] 隔离阀3、5设置广义非能动控制单元18,如图2所示，广义非能动控制单元18具有一个结构容器30、一个单元流体入口27及单元流体出口28，广义非能动控制单元18的内部通过单元供电线路26将H型水力驱动机构23、压力传感器24、备用UPS电源22及PLC控制模块29连接起来，通过单元数据线25将H型水力驱动机构23、压力传感器24及PLC控制模块29连接起来。\n[0020] 本发明的具有泄放气体包容功能的非能动安全壳事故泄压系统通过设置贯穿安全壳的事故泄压通道，并在事故泄压通道的入口处设置高效过滤器及两个串联的隔离阀,在事故泄压通道的末端通过管道对接机构与设置在安全壳外的泄压气囊相连接，具有如下效果：可抑制核电厂事故后安全壳的急剧升压；可在事故初期排出安全壳内的部分空气，使安全壳在事故进程中的整体换热效能提升；可降低严重事故工况安全壳内发生氢气爆炸的风险；可用于事故中后期安全壳泄压气体的包容（根据行政指令对安全壳进行泄压时）；\n通过采用广义非能动流体控制单元，该安全壳泄压系统的启动及整个运行过程可完全不依赖于外部动力供应，因此具有非能动特性。\n[0021] 需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。