一种具有屏蔽功能的安全壳快速卸压排放装置

技术领域

本发明涉及核动力安全技术领域,具体涉及一种具有屏蔽功能的安全壳快速卸压排放装置。

背景技术

核动力装置发生安全壳(或堆舱)内主冷却剂管道断裂后，冷却剂会从破口释放至安全壳(或堆舱)内，通过闪蒸生成大量蒸汽，并将大量热量释放至安全壳(或堆舱)内，使安全壳(或堆舱)内气体的压力和温度快速升高。对于有些小型或紧凑型浮动核电站、船用核动力装置等，其安全壳(或堆舱)设计承压低、内部自由容积较小，为保证设计基准事故工况后安全壳(或堆舱)结构的完整性，需要设置安全壳(或堆舱)抑压系统，将事故后安全壳(或堆舱)内的蒸汽快速卸压排放至抑压水舱内冷凝，通过吸收安全壳(或堆舱)内的热量使安全壳(或堆舱)的压力不超过其设计承压。

在核动力系统正常运行时，对于安全壳(或堆舱)贯穿孔道以及连通安全壳(或堆舱)与卸压箱的管道，应通过设置隔离装置保证安全壳(或堆舱)与卸压箱之间的有效隔离以及安全壳(或堆舱)局部气密性，防止安全壳(或堆舱)内的放射性物质向安全壳(或堆舱)外扩散；另一方面，应通过设置局部屏蔽，减少安全壳(或堆舱)内的中子及γ射线通过贯穿孔道以及连通管泄漏至安全壳(或堆舱)外，保证安全壳(或堆舱)外辐射场满足规定的安全限值要求。由于主冷却剂管道断裂事故后，冷却剂从破口释放至安全壳(或堆舱)内通过闪蒸生成的蒸汽流量较大，传递至安全壳(或堆舱)内的热量较多，故安全壳(或堆舱)贯穿孔道以及连通安全壳(或堆舱)与卸压箱的管道需具有可观的卸压排放面积，以保证足够的蒸汽能够进入卸压箱内冷凝降压；并且冷却剂从破口释放至安全壳(或堆舱)、闪蒸形成蒸汽的过程较快，安全壳(或堆舱)的压力上升较快，为了保证安全壳(或堆舱)内的压力不超过其设计承压，要求安全壳(或堆舱)与卸压箱之间的隔离装置能够在事故后较短时间内开启，并达到满足要求的流通面积。

因此，在安全壳(或堆舱)与卸压箱之间应设置隔离装置，该隔离装置应具备以下功能和能力：

1)、在核动力装置正常运行工况，保证良好的密封性，防止安全壳(或堆舱)内的放射性物质向安全壳(或堆舱)外扩散；应设置局部屏蔽，减少安全壳(或堆舱)内的中子及γ射线通过贯穿孔道以及连通管泄漏至安全壳(或堆舱)外；

2)、在核动力装置发生安全壳(或堆舱)内主冷却剂管道断裂事故后，隔离装置能够快速开启，并达到满足要求的流通面积，保证足够的蒸汽在要求的时间内进入卸压箱内冷凝，防止安全壳(或堆舱)内的压力超过其设计承压。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种具有屏蔽功能的安全壳快速卸压排放装置。

本发明采用的技术方案为：一种具有屏蔽功能的安全壳快速卸压排放装置，包括隔离结构和射线屏蔽结构，所述隔离结构设于安全壳内，隔离结构与安全壳的内侧壁连接固定，隔离结构设有爆破面板，隔离结构、爆破面板与所述安全壳的内侧壁围合形成隔离腔；所述安全壳的内侧壁开有贯穿孔道，贯穿孔道设有连接卸压箱的连通管。

按上述方案，所述爆破面板上开设有槽口和/或缝隙作为减弱结构.

按上述方案，所述爆破面板为向隔离腔方向凹陷的弧形板。

按上述方案，所述隔离腔内设有射线屏蔽结构，射线屏蔽结构正对贯穿孔道，射线屏蔽结构与隔离结构的内壁之间、射线屏蔽结构与所述安全壳的内侧壁之间，均分别留有间隙。

按上述方案，所述隔离结构包括围板和前侧的盖板，所述围板的后端通过第一法兰结构与安全壳的内侧壁相连；所述盖板设于围板前侧，且与围板前端相连。

按上述方案，所述围板上设有与隔离腔连通的爆破管道；所述爆破面板设于爆破管道的端口。

按上述方案，所述射线屏蔽结构包括射线屏蔽块和安装架，所述射线屏蔽块采用射线屏蔽材料制作；射线屏蔽块正对贯穿孔道布置，射线屏蔽块通过第二法兰结构安装在安装架上，安装架的后方设有肘板，肘板的后端与安全壳的内侧壁固定，肘板的前端与安装架的底部相连。

按上述方案，所述隔离结构为方形结构，其包括四个侧部的围板和盖板，盖板与围板焊接固定；所述围板的后端焊接有第一法兰结构的上法兰板，所述安全壳的内侧壁焊接有第一法兰结构的下法兰板，第一法兰结构的上下法兰板采用若干螺栓连接。

按上述方案，所述射线屏蔽块为贯穿孔道同轴的圆柱体结构；所述射线屏蔽块的后部焊接有第二法兰结构的上法兰板，所述安装架焊接有第二法兰结构的下法兰板，第二法兰结构的上下法兰板通过若干螺栓连接。所述肘板的两端分别与安全壳内侧壁和安装架焊接。

本发明的有益效果为：

1、本发明在关闭状态下具有良好的密封性能和屏蔽性能，设计的射线屏蔽块采用射线屏蔽材料制作，减少安全壳(或堆舱)内的中子及γ射线通过贯穿孔道以及连通管泄漏至安全壳(或堆舱)外；爆破面板采用压力敏感材料制作，在安全壳(或堆舱)内压力达到设定值时，能够在较短时间内开启并达到满足要求的流通面积，安全且灵活可靠。

2、爆破面板为非能动部件，在要求压力的开启功能不依赖驱动或动力源等外部输入，可靠性较高，开启速度较快。

3、爆破面板安装于安全壳贯穿孔道处，人员可达、易达的区域，便于检查和更换。

4、安全壳(或堆舱)的贯穿孔道处对射线屏蔽结构与隔离结构集成设计，与分别设置局部屏蔽和大口径隔离阀相比，在重量、尺寸等方面具有优势。

5、本发明所述装置环境适应性强，能够适应地震或冲击环境，开启过程简单、可靠，维修以及更换部件的难度低。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的示意图。

图2为本实施例的剖视剖视图。

其中，1—贯穿孔道，2—射线屏蔽块，3—第二法兰结构，4—肘板，5—爆破面板，6—围板，7—盖板，8-安全壳的内侧壁，9-安装架，10-爆破管道。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

如图1和图2所示的一种具有屏蔽功能的安全壳快速卸压排放装置，包括隔离结构和射线屏蔽结构，所述隔离结构设于安全壳内，隔离结构与安全壳的内侧壁8连接固定，隔离结构设有爆破面板5，隔离结构、爆破面板5与所述安全壳的内侧壁8围合形成隔离腔；所述爆破面板5采用压力敏感材料制作；所述安全壳的内侧壁8开有贯穿孔道1，贯穿孔道1设有连接卸压箱的连通管。

本实施例中，所述爆破面板5设计有多层，爆破面板5为向隔离腔方向凹陷的弧形板；所述爆破面板5上开设有槽口和/或缝隙作为减弱结构；所述爆破面板5采用不锈钢、钛、镍基合金等材料制作,本发明中，爆破面板5的厚度、槽口和缝隙的大小及数量等，均根据实际生产进行设计，爆破面板5的爆破压力由表面的槽口或缝隙减弱结构控制。当隔离腔外部的压力达到设计的爆破压力时，爆破面板5沿减弱结构拉伸破裂，安全壳、隔离腔和贯穿孔道1连通，安全壳内的蒸汽经隔离腔、贯穿孔道1和连通管后卸压排放入卸压箱内冷凝。爆破面板5需要定期检查或更换，以确保其结构性能稳定、可靠。

优选地，所述隔离腔内设有射线屏蔽结构，射线屏蔽结构正对贯穿孔道1，射线屏蔽结构与隔离结构的内壁之间、射线屏蔽结构与所述安全壳的内侧壁8之间，均分别留有间隙。

优选地，所述隔离结构包括围板6和前侧的盖板7，所述围板6的后端通过第一法兰结构与安全壳的内侧壁8相连；所述盖板7设于围板6前侧，且与围板6前端相连。

本实施例中，所述隔离结构为方形结构，其包括四个侧部的围板6和盖板7，盖板7与围板6焊接固定。所述围板6的后端焊接有第一法兰结构的上法兰板，所述安全壳的内侧壁8焊接有第一法兰结构的下法兰板，第一法兰结构的上下法兰板采用若干螺栓连接。

优选地，所述围板6上设有与隔离腔连通的爆破管道10；所述爆破面板5设于爆破管道10的端口。

本实施例中，根据流通面积的要求设计爆破管道10的数量，爆破管道10与围板6一体式设计；每个爆破管道10的端口通过第三法兰结构连接爆破面板5。各爆破面板5之间互为冗余，只需一块爆破面板5开启即满足流通面积和快速卸压排放的要求。

优选地，所述射线屏蔽结构包括射线屏蔽块2和安装架9，所述射线屏蔽块2采用射线屏蔽材料制作，优选铅硼聚乙烯等轻质复合射线屏蔽材料；射线屏蔽块2正对贯穿孔道1布置，射线屏蔽块2通过第二法兰结构3安装在安装架9上，安装架9的后方设有肘板4，肘板4的后端与安全壳的内侧壁8固定，肘板4的前端与安装架9的底部相连。

本实施例中，所述射线屏蔽块2为贯穿孔道1同轴的圆柱体结构，射线屏蔽块2与贯穿孔道1之间的距离应满足屏蔽要求以及流通面积要求。射线屏蔽块2采用轻质复合屏蔽材料制作，其尺寸和厚度通过屏蔽性能分析设计得到。所述射线屏蔽块2的后部焊接有第二法兰结构3的上法兰板，所述安装架9焊接有第二法兰结构3的下法兰板，第二法兰结构3的上下法兰板通过若干螺栓连接。所述肘板4的两端分别与安全壳内侧壁8和安装架9焊接。

本实施例中，所述安装架9、肘板4和第二法兰结构3的设计应确保对射线屏蔽块2有效支撑，其剪切应力应低于结构强度限值；第一法兰结构的设计应确保对围板6和盖板7的有效支撑，其剪切应力应低于结构强度限值，保证在地震或冲击条件下，装置的强度应满足抗震或抗冲击性能的要求。

本发明的工作原理为：

1、核动力系统正常运行时，安全壳(或堆舱)内维持微负压状态，爆破面板5关闭(爆破面板5完整)，此时围板6、盖板7、爆破面板5与安全壳(或堆舱)的内侧壁8形成密闭的隔离腔，将安全壳(或堆舱)的贯穿孔道1和射线屏蔽结构包容在隔离腔中，安全壳(或堆舱)与卸压箱通过该装置形成有效隔离；射线屏蔽结构减少了安全壳(或堆舱)内的中子及γ射线通过贯穿孔道1以及连通管泄漏至安全壳(或堆舱)外，保证安全壳(或堆舱)外辐射场满足规定的安全限值要求。

2、核动力装置发生安全壳(或堆舱)内主冷却剂管道断裂事故后，冷却剂从破口释放至安全壳(或堆舱)内，闪蒸生成的蒸汽；安全壳(或堆舱)内压力升高，在安全壳(或堆舱)与抑压水舱压差作用下，爆破面板5受到的压力达到设计的爆破压力后破裂，蒸汽经爆破面板5进入隔离腔，再经安全壳(或堆舱)的贯穿孔道1和连接管快速卸压排放至卸压箱内冷凝，吸收安全壳(或堆舱)内热量，确保安全壳(或堆舱)内的压力低于其设计承压。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。