安全壳冷却水冷却装置及非能动安全壳冷却系统的制作方法

1.本实用新型涉及核电冷却技术领域，尤其涉及一种安全壳冷却水冷却装置及非能动安全壳冷却系统。


背景技术：

2.非能动安全壳冷却系统(pcs)属于专设安全设施，其功能包括：
3.(一)、在失水事故(loca)或安全壳内主蒸汽管线破裂(mslb)事故后，排出安全壳内大气的热量，降低安全壳内的温度和压力。
4.(二)、非能动安全壳冷却系统也在其它导致安全壳内压力和温度升高的事件时，将热量排至外界环境中。
5.(三)、非能动安全壳冷却系统通过降低安全壳大气与外部环境的压差，减小安全壳内裂变产物向环境泄漏的驱动力，限制事故后放射性物质向环境释放。
6.(四)、乏燃料池长期丧失正常冷却时，非能动安全壳冷却系统也为其提供补水：提供从pccwst(非能动安全壳冷却水贮存箱)至乏燃料池的安全有关流道，可以为乏燃料池提供补水，保证乏燃料不裸露。
7.为保证pcs的将安全壳热量排出功能，相关技术规格书对pccwst的最小水装量和水温有严格要求，其中要求水温不超过49℃。然而，以下情况的存在会导致pccwst水温较高，甚至超过49℃：
8.(1)、由于pccwst水箱直接暴露在环境中，在某些地区夏季温度非常高，若厂址在这些地区，pccwst水箱吸收环境中的热量，导致水温升高；
9.(2)、ppcwst意外补入温度较高的水；
10.(3)、pccwst再循环过程中，再循环泵向水中输热以及流体与循环管道之间摩擦生热；
11.(4)、钢制安全壳散热造成对位于安全壳顶部的pccwst加热。
12.当pccwst水温较高带来以下问题：
13.由于pccwst自身没有冷却装置，无法在规定时间内(8小时内)恢复到可运行状态，对于这种情况会导致机组被迫停机停堆，停止向电网输送电力，大大影响机组的可利用率。同时，增加了后撤运行操作风险和模式转换风险，也增加了人因失误和设备冲击损坏的风险。
14.在一回路失水事故(loca)或安全壳内主蒸汽管线破裂(mslb)事故时，如果pccwst水箱温度比较高，那么pccwst对安全壳的排热能力有限，安全壳不能得到很好的冷却，安全壳压力和温度将上涨较高，甚至接近安全壳设计压力和设计温度，这种情况下，安全壳内外压差较大，安全壳内裂变产物向环境泄漏的驱动力大，事故后放射性物质向环境释放的可能性增加。


技术实现要素：

15.本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种实现对非能动安全壳冷却水贮存箱进行冷却的安全壳冷却水冷却装置及具有该装置的非能动安全壳冷却系统。
16.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种安全壳冷却水冷却装置，包括非能动安全壳冷却水贮存箱、连接所述非能动安全壳冷却水贮存箱的再循环流道、设置在所述再循环流道上的再循环泵、设置在所述再循环流道上并用于所述非能动安全壳冷却水贮存箱的水通过进行热交换后降温的冷却器；
17.所述冷却器位于所述再循环泵的下游。
18.优选地，所述冷却器为热交换器。
19.优选地，所述热交换器包括与所述再循环流道连接的第一流道、用于接入冷却水源的第二流道。
20.优选地，所述第二流道的进口和出口通过管道连接设备冷却水系统或汽轮机厂房冷却系统。
21.优选地，所述第二流道的进口和出口处分别设有流道隔离阀。
22.优选地，所述安全壳冷却水冷却装置还包括设置在所述再循环流道上并分别位于所述冷却器相对两侧的隔离阀。
23.优选地，所述安全壳冷却水冷却装置还包括连接所述再循环流道的用于投入生物杀伤剂的化学添加箱；
24.所述冷却器与化学添加箱并联。
25.本实用新型还提供一种非能动安全壳冷却系统，包括以上任一项所述的安全壳冷却水冷却装置。
26.本实用新型的有益效果：通过冷却器在再循环流道上的设置，对非能动安全壳冷却水贮存箱(pccwst)的水进行冷却降温，保证非能动安全壳冷却水贮存箱中的水温较低，提高非能动安全壳冷却水贮存箱对安全壳的排热能力，从而降低事故对安全壳的威胁，减少安全壳内放射性物质向环境的释放；避免了由于非能动安全壳冷却水贮存箱无法冷却而导致的机组后撤。
附图说明
27.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
28.图1是本实用新型的非能动安全壳冷却系统的连接结构示意图。
具体实施方式
29.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
30.如图1所示，本实用新型的非能动安全壳冷却系统(pcs)，包括非能动安全壳冷却水贮存箱(pccwst)10、若干条排水流道11、再循环流道20、再循环泵30、化学添加箱40、冷却器50以及非能动安全壳冷却辅助水箱(pccawst)60等。
31.其中，非能动安全壳冷却水贮存箱10设置在安全壳的上方，部分排水流道11的一端连接非能动安全壳冷却水贮存箱10，另一端连接至安全壳顶部上的分水斗，从而非能动
安全壳冷却水贮存箱10内的水可在重力作用向下排出，通过分水斗后分配到安全壳顶封头的外表面，在安全壳外表面形成水膜以冷却安全壳。部分排水流道11的一端连接非能动安全壳冷却水贮存箱10，另一端连接至乏燃料池，可供水至乏燃料池。
32.再循环流道20的两端21、22分别连接非能动安全壳冷却水贮存箱10，与非能动安全壳冷却水贮存箱10形成一个循环回路。再循环泵30设置在再循环流道20上，驱动非能动安全壳冷却水贮存箱10内的水流出，沿着再循环流道20再返流至非能动安全壳冷却水贮存箱10内，水的流向如再循环流道20上的箭头所示。
33.再循环泵30通常设置并联的两个，一个作为运行主泵，另一个作为备用泵。
34.化学添加箱40连接再循环流道20，用于往再循环流道20内投入生物杀伤剂(如过氧化氢溶液溶液等)，防止非能动安全壳冷却水贮存箱10中生物生长。
35.具体地，化学添加箱40分别设有进口和出口，该进口和出口分别通过加药管道41、42连接再循环流道20上相间隔的两个连接位点。当再循环泵30启动后，非能动安全壳冷却水贮存箱10内的水从再循环流道20的一端21进入再循环流道20内，再从再循环流道20的另一端22返回非能动安全壳冷却水贮存箱10；流经再循环流道20时，一部分水从化学添加箱40进口处的加药管道41进入化学添加箱40内，与化学添加箱40内的生物杀伤剂混合后再从化学添加箱40的出口输出，通过该出口处的加药管道42流回再循环流道20内，进而被带进非能动安全壳冷却水贮存箱10内。
36.加药管道41、42上分别设有阀门控制其通断，从而可实现化学添加箱40与再循环流道20的隔离。
37.非能动安全壳冷却辅助水箱60作为辅助水箱60，通过辅助排水流道11与安全壳顶部上的分水斗连通。在非能动安全壳冷却水贮存箱10因故障或其他原因停用时，通过该非能动安全壳冷却辅助水箱60对安全壳进行冷却。
38.在pcs中，非能动安全壳冷却辅助水箱60的设置方式及连接、排水流道11的具体连接等均采用现有技术实现。非能动安全壳冷却水贮存箱10、非能动安全壳冷却辅助水箱60以及排水流道11等流道上还分别根据需要设置液位计、流量表、压力表等监测仪器，均可参考现有技术中pcs上的设置，在此不再赘述。
39.特别地，本实用新型的pcs中，通过设置冷却器50对非能动安全壳冷却水贮存箱10内的水进行冷却，确保非能动安全壳冷却水贮存箱10内的水保持在较低温度(低于40℃)。
40.冷却器50设置在再循环流道20上，与非能动安全壳冷却水贮存箱10、再循环流道20、再循环泵30等可构成pcs的安全壳冷却水冷却装置，用于对非能动安全壳冷却水贮存箱10内的水进行冷却降温。
41.优选地，在再循环流道20上，冷却器50位于再循环泵30的下游。再循环泵30启动后，驱使非能动安全壳冷却水贮存箱10内的水流出，通过再循环泵30后进入冷却器50，在冷却器50内进行热交换后降温，从冷却器50输出后经再循环流道20进入非能动安全壳冷却水贮存箱10。
42.安全壳冷却水冷却装置还包括设置在再循环流道20上并分别位于冷却器50相对两侧的隔离阀51。当非能动安全壳冷却水贮存箱10内的水不需要冷却时，通过隔离阀51将冷却器50隔离，使其与再循环流道20断开。
43.本实施例中，冷却器50为热交换器。热交换器包括与再循环流道20连接的第一流
道、用于接入冷却水源的第二流道。冷却器50相对两侧的隔离阀51分别位于第一流道的进口和出口处，用于控制第一流道与再循环流道20之间的通断。
44.作为冷却器50的冷却水源，可以来自核岛的设备冷却水系统(ccs)，也可以来自常规岛的汽轮机厂房冷却系统(tcs)，或者另外设置的水源等等。
45.第二流道作为冷却器50的冷源侧，在一种选择性实施方式中，第二流道的进口和出口分别通过管道连接设备冷却水系统或汽轮机厂房冷却系统，合理利用核电厂内的冷却水源，无需额外增设冷却水源装置，减少额外投入及成本。
46.第二流道的进口和出口处分别设有流道隔离阀52。流道隔离阀52在冷却器50停止运行时关闭，从而减少冷却水源驱动泵的负荷。
47.另外，在再循环流道20上，冷却器50与化学添加箱40并联，这样在对非能动安全壳冷却水贮存箱10的水进行冷却的同时，也可以同时投入生物杀伤剂。
48.可以理解地，在对非能动安全壳冷却水贮存箱10的水进行冷却的同时，也可以将化学添加箱40隔离，无需投入生物杀伤剂。
49.在pcs中，非能动安全壳冷却辅助水箱60也与再循环流道20连通，因此冷却器50也可以用于对非能动安全壳冷却辅助水箱60内的水进行冷却降温。
50.本实用新型适用于ap1000核电机组(第三代非能动核电机组)，实现ap1000核电机组中非能动安全壳冷却水贮存箱10的水的冷却降温。
51.当因夏季炎热天气、极端高温等情况下，非能动安全壳冷却水贮存箱10水温比较高(＞40℃)时，核电厂运行人员合理在线pccwst再循环回路，开启冷却器50两侧的隔离阀51，打开冷源侧的流道隔离阀52，启动再循环泵30，驱动非能动安全壳冷却水贮存箱10的水流出并通过再循环流道20和冷却器50，对pccwst冷却。当pccwst温度降低到目标温度(例如20℃)后，停运再循环泵30，关闭冷却器50两侧的隔离阀51及冷源侧的流道隔离阀52。
52.当非能动安全壳冷却水贮存箱10水温高于49℃时，启动冷却器50进行冷却并能够在8小时内将pccwst冷却到49℃以下，避免进入ap1000技术规格书3.6.6状态d而导致机组后撤至停机停堆。
53.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。