降低核电厂氢气风险的多隔间连通装置

技术领域

本发明涉及核电站安全系统配置技术领域，具体涉及一种用于降低核电厂氢气风险的多隔间连通方案。

背景技术

卸压箱是反应堆冷却剂系统的专用设备，该设备通过卸压管路来收集来自稳压器安全阀排入的高温高压蒸汽；如图1所示，卸压箱位于安全壳中下部的卸压箱隔间内，当核电厂发生严重事故时，为了避免高压下压力容器失效通过稳压器安全阀和快速释放阀对一回路进行卸压，一回路的冷却剂以及水蒸气通过卸压管路排放到卸压箱中，此外过热的锆包壳与水蒸气产生大量的氢气也会通过泄压管路进入卸压箱，当卸压箱内部压力达到设定值时，安装在卸压箱顶部的卸压箱爆破阀门自动打开，水蒸气和氢气的混合气体在卸压箱隔间释放。由于卸压箱隔间连通性较差，更易形成氢气聚集和燃爆风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够避免氢气在卸压箱隔间聚集，防止局部氢气爆炸导致安全壳失效，提高核电厂安全性的多隔间连通方案。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种降低核电厂氢气风险的多隔间连通装置，包括：位于核电厂安全壳中下部的卸压箱，所述卸压箱的外侧设置有卸压箱隔间，所述泄压箱隔间的上侧形成有稳压器隔间，所述稳压器隔间与所述卸压箱之间形成有第一隔板，所述稳压器隔间内设置有稳压器，所述稳压器与所述第一隔板之间形成有第二隔板，所述稳压器隔间的上端开口设置有第三隔板，所述第一隔板、第二隔板以及第三隔板上形成有连通口，所述第二隔板与第三隔板之间的所述稳压器隔间的侧壁上形成有若干个氢气复合器，所述第三隔板上方的环廊上布置有PCS换热器，所述卸压箱隔间以及稳压器隔间与所述安全壳之间保持有一段距离，形成氢气流通通道。

进一步的技术方案在于：所述稳压器通过连有安全阀的卸压管路与卸压箱相连，卸压箱子顶部安装卸压箱爆破阀。

进一步的技术方案在于：所述第一隔板上的连通口为卸压箱隔间与波动管隔间的连通口其形状为六边形。

进一步的技术方案在于：所述第二隔板上的连通口为波动管隔间与所述稳压器隔间之间的连通口，第二隔板上的连通口设置有多个，波动管隔间与稳压器隔间主要连通口的形状为四边形，位于贴近爆破阀的角落，附带两个较小的方型连通口在波动管隔间的角落，防止氢气在波动管隔间局部角落聚集。

进一步的技术方案在于：所述第三隔板上设置有五个连通口，分别位于第三隔板的中部以及四个角处，其中位于中部的连通口为六边形连通口，位于四个角处的连通口为方形连通口，防止氢气在稳压器隔间的角落局部聚集。

进一步的技术方案在于：泄压箱隔间在与蒸汽发生器隔间相邻一侧的底部设置长方形连通口通向连通性较好的蒸汽发生器隔间；泄压箱隔间在环廊相连的一侧设置长方形开口，开口的位置位于卸压箱隔间上方。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明通过设计卸压箱隔间、波动管隔间、稳压器隔间连通口的位置及形状尺寸形成气体流动通道，使事故后氢气扩散至安全壳大气空间，避免事故后氢气在卸压箱隔间聚集，防止局部氢气爆炸导致安全壳失效。

本发明的连通方案利用环廊上方布置的安全壳内置换热器和事故喷口的卷吸效应，使部分的蒸汽和氢气混合气体在卸压箱隔间、稳压器隔间、以及环廊内形成循环流动，避免在隔间内氢气聚集。

本发明在隔间内靠近卸压箱爆破阀一侧的墙体上安装氢气复合器，不仅能够降低隔间内氢气浓度，而且利用氢气复合器的出口的气体可以促进流动。

本发明提供的用于降低核氢气燃爆风险的多隔间连通方案，可以消除由卸压项隔间释放水蒸气、氢气的混合气体而形成的氢气聚集和燃爆风险，并且本方案无需添加其他装置，造价低，且便于实施。能够应用在新设计的核电厂，从而提高核电厂的安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例所述连通装置的结构示意图；

图2是本发明实施例所述装置中第一隔板的结构示意图；

图3是本发明实施例所述装置中第二隔板的结构示意图

图4是本发明实施例所述装置中第三隔板的结构示意图

图5是卸压箱隔间左侧蒸汽发生器隔间连通口示意图；

图6是卸压箱隔间与右侧环廊连通口示意图；

其中：1、卸压箱；2、泄压箱隔间；3、卸压箱爆破阀；4、波动管隔间；5、稳压器；6、氢气复合器；7、稳压器隔间；8、PCS换热器；9、安全阀；10、卸压管路；11、氢气流通通道；12、第一隔板；13、第二隔板；14、第三隔板，15、连通口。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所述，本发明实施例公开了一种降低核电厂氢气风险的多隔间连通装置，包括：位于核电厂安全壳中下部的卸压箱1，所述卸压箱1的外侧设置有卸压箱隔间2，所述泄压箱隔间2的上侧形成有稳压器隔间7，所述稳压器隔间7与所述卸压箱1之间形成有第一隔板12，所述稳压器隔间7内设置有稳压器5，所述稳压器5与所述第一隔板12之间形成有第二隔板13，所述第一隔板与所述第二隔板之间形成波动管隔间4，所述稳压器隔间7的上端开口设置有第三隔板14，所述第一隔板12、第二隔板13以及第三隔板14上形成有连通口，所述第二隔板13与第三隔板14之间的所述稳压器隔间7的侧壁上形成有若干个氢气复合器6，所述第三隔板14上方的环廊上布置有PCS换热器8，所述卸压箱隔间2以及稳压器隔间7与所述安全壳之间保持有一段距离，形成氢气流通通道11；所述稳压器5通过连有安全阀9的卸压管路10与卸压箱1相连，卸压箱1顶部安装卸压箱爆破阀3。

进一步的，底面积为扇形的卸压箱隔间2通过位于卸压箱爆破阀3上方的连通口与波动管隔间相连，如图2所示为第一隔板的俯视结构示意图，所述第一隔板12上的连通口为卸压箱隔间2与波动管隔间4之间的连通口，其形状为六边形。如图3所示为第二隔板的俯视结构示意图，所述第二隔板13上的连通口为波动管隔间4与所述稳压器隔间7之间的连通口，第二隔板13上的连通口设置有多个，波动管隔间4与稳压器隔间7主要连通口的形状为四边形，位于贴近爆破阀的角落，附带两个较小的方型连通口在波动管隔间4的角落，防止氢气在波动管隔间局部角落聚集。

如图4所示为第三隔板的俯视结构示意图，所述第三隔板14上设置有五个连通口，分别位于第三隔板14的中部以及四个角处，其中位于中部的连通口为六边形连通口，位于四个角处的连通口为方形连通口，防止氢气在稳压器隔间7的角落局部聚集。如图5-图6所示，泄压箱隔间1在与蒸汽发生器隔间相邻一侧的底部设置长方形连通口通向连通性较好的蒸汽发生器隔间；泄压箱隔间在环廊相连的一侧设置长方形开口，开口的位置位于卸压箱隔间2上方。

综上所述，当反应堆严重事故时，泄压箱爆破阀3达到设定值后打开，释放大量的、具有密度小且一定的初始动能的氢气和蒸汽的混合气体到卸压箱隔间2。混合气体通过卸压箱隔间2顶部的第一隔板12上的连通口扩散至波动管隔间4以及稳压器隔间7，最后混合气体通过稳压器隔间7顶部第三隔板上的连通口进入安全壳大空间。从稳压器隔间7顶部出口流出混和气体很快扩散至环廊上方布置的PCS换热器8时，在PCS换热器8冷凝的作用下会改变混合气体在换热器附近的密度场，导致PCS换热器附近的水蒸气份额减少，氢气浓度升高。

换热器与周围形成密度梯度沿着安全壳壁面上下两侧周围扩散，大部分气体由于浮力效应沿着安全壳壁面向上扩散，在安全壳大空间内形成循环流动，将安全壳的大空间作为事故后稀释氢气浓度的主要场所。少部分氢气会由于重力和沉降效应向环廊底部流动且聚集，在事故破口的卷吸作用下环廊底部聚集的氢气会向卸压箱隔间1流动。因此，通过卸压箱隔间1与环廊的连通模式以及并针对性的布置PCS换热器8可以使氢气在卸压箱隔间1、波动管隔间4、稳压器隔间9以及环廊之间形成循环流动，避免氢气在隔间内停滞聚集。

此外，在贴近气体主流的隔间墙体上安装氢气复合器6不仅用于降低稳压器隔间和波动管隔间内主流的氢气浓度，而且利用氢气复合器的出口气体可以促进流动。其次由于波动管隔间4和稳压器隔间7的不规则性在隔间顶部角落处添加连通口，避免角落处形成涡流氢气聚集。通过本发明提供的一种用于降低核电厂氢气燃爆风险多隔间连通方案通过设置隔间的连通口使事故后氢气在隔间内形成稳定的循环流动，最终将大部分氢气排放至安全壳穹顶，避免在氢气安全壳隔间内的聚集，防止局部氢气爆炸导致安全壳失效。