一种热量导出装置及安全壳

技术领域

本申请涉及核电技术领域，并且更具体地，涉及一种热量导出装置及安全壳。

背景技术

在核电厂发生超设计基准事故时，安全壳内压力、温度会迅速上升。在现有的核电技术中，为了在超设计基准事故时降低安全壳内温度，可以直接对安全壳进行喷淋冷却或风冷，但需要使用电源驱动水泵进行强制循环，若发生超设计基准事故导致失去电源则无法正常运行。

发明内容

本申请实施例提供一种热量导出装置及安全壳，以解决失去电源时无法对安全壳降温的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种热量导出装置，包括吸热单元、制冷单元和散热单元，所述吸热单元设置于安全壳内部，所述制冷单元和所述散热单元设置于所述安全壳外部；

所述吸热单元的第一输出端与所述制冷单元的输入端连接，所述制冷单元的输出端与所述吸热单元的第一输入端连接；

所述吸热单元的第二输出端与所述散热单元的第一输入端连接，所述吸热单元的第三输出端与所述散热单元的第二输入端连接，所述散热单元的输出端与所述吸热单元的第二输入端连接。

第二方面，本申请实施例还提供一种安全壳，所述安全壳包括本申请实施例第一方面公开的所述热量导出装置。

这样，本申请实施例中，所述吸热单元设置于安全壳内部，所述制冷单元和所述散热单元设置于所述安全壳外部，通过将所述吸热单元在所述安全壳内部吸收的热量通过所述制冷单元和所述散热单元导出到所述安全壳外部环境，所述吸热单元中的制冷剂溶液可以实现所述热量导出装置在所述安全壳内部温度达到一定温度时自动运行，并且制冷剂溶液可以在所述吸热单元、所述制冷单元和所述散热单元之间循环实现热量导出作用，避免了安全壳内部发生超设计基准事故而失去电源时无法进行热量导出的情况，从而达到对所述安全壳内部降温的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种热量导出装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种热量导出装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种热量导出装置的结构示意图，如图1所示，包括吸热单元10、制冷单元20和散热单元30，所述吸热单元10设置于安全壳40内部，所述制冷单元20和所述散热单元30设置于所述安全壳40外部；

所述吸热单元10的第一输出端与所述制冷单元20的输入端连接，所述制冷单元20的输出端与所述吸热单元10的第一输入端连接；

所述吸热单元10的第二输出端与所述散热单元30的第一输入端连接，所述吸热单元10的第三输出端与所述散热单元30的第二输入端连接，所述散热单元30的输出端与所述吸热单元10的第二输入端连接。

其中，上述安全壳可以是与外界环境隔离的外壳建筑，例如：包容了核蒸汽供应系统的大部分系统和设备的外壳建筑、安全厂房、安全壳建筑或围阻体，将反应堆压力容器以及部分安全系统与外部环境完全隔离，实现安全保护屏障的功能。

其中，上述吸热单元10在上述安全壳40内部达到一定温度时可以自动运行，例如：可以在上述吸热单元10中放置制冷剂溶液，在上述安全壳40内部达到一定温度时，制冷剂溶液可以吸热产生制冷剂蒸汽从而使上述吸热单元10中的制冷剂溶液浓度升高。

另外，上述制冷剂溶液在上述热量导出装置内部可以循环使用，上述制冷单元20可以利用上述安全壳40外部的大气环境将上述吸热单元10输送的制冷剂蒸汽冷凝成液态制冷剂，例如：在上述吸热单元10中放置制冷剂溶液，在上述安全壳40内部达到一定温度时会产生制冷剂蒸汽，从而使得上述吸热单元10中的制冷剂溶液浓度升高，并且上述制冷剂蒸汽到达上述制冷单元20中被冷凝成液态制冷剂后，回到上述吸热单元10中吸收上述安全壳40内部的热量再次变成制冷剂蒸汽传输到上述散热单元30，上述高浓度的制冷剂溶液也传输到上述散热单元30中，上述制冷剂蒸汽与上述高浓度的制冷剂溶液在上述散热单元30中混合并向上述安全壳40外部释放热量得到稀制冷剂溶液，上述稀制冷剂溶液传输到上述吸热单元10，在上述安全壳40内部的温度未降到预设温度以下的情况下，上述制冷剂溶液就会在上述吸热单元10、上述制冷单元20和上述散热单元30之间循环以降低上述安全壳40内部的温度。

以溴化锂水溶液作为上述吸热单元10中装有的制冷剂溶液为例，上述吸热单元10中的溴化锂水溶液在高温环境下产生溴化锂蒸汽，溴化锂水溶液浓度升高，溴化锂蒸汽可以通过上述吸热单元10的第一输出端输送到上述制冷单元20的输入端，上述制冷单元20将上述溴化锂蒸汽冷凝成溴化锂水溶液后，通过上述制冷单元20的输出端输送到吸热单元10的第一输入端，溴化锂水溶液在吸热单元10中相变吸热再次变成溴化锂蒸汽，并通过上述吸热单元10的第二输出端输送到上述散热单元30的第一输入端；溴化锂浓溶液通过所述吸热单元10的第二输出端输送到所述散热单元30的第一输入端，在上述散热单元30中溴化锂浓溶液吸收溴化锂蒸汽形成溴化锂水溶液后，由上述散热单元30的输出端输送到上述吸热单元10的第二输入端，从而上述溴化锂水溶液可以循环使用。

本申请实施例中，所述吸热单元10设置于安全壳40内部，所述制冷单元20和所述散热单元30设置于所述安全壳40外部，通过将所述吸热单元10在所述安全壳40内部吸收的热量通过所述制冷单元20和所述散热单元30导出到所述安全壳40外部环境，所述吸热单元10中的制冷剂溶液可以实现所述热量导出装置在所述安全壳40内部温度达到一定温度时自动运行，并且制冷剂溶液可以在所述吸热单元10、所述制冷单元20和所述散热单元30之间循环实现热量导出作用，避免了安全壳40内部发生超设计基准事故而失去电源时无法进行热量导出的情况，从而达到所述安全壳40内部降温的技术效果。

可选的，如图2所示，所述吸热单元10包括发生器11、汽液分离器12和蒸发器13，所述制冷单元20包括冷凝器21，所述散热单元30包括吸收器31，其中：

所述发生器11的输出端与所述汽液分离器12的输入端连接，所述汽液分离器12的第一输出端与所述冷凝器21的输入端连接，所述冷凝器21的输出端与所述蒸发器13的输入端连接，所述蒸发器13的输出端与所述吸收器31的第一输入端连接，所述汽液分离器12的第二输出端与所述吸收器31的第二输入端连接，所述吸收器31的输出端与所述发生器11的输入端连接。

其中，上述发生器11中可以用于在上述安全壳40温度较低时放置制冷剂溶液，例如：在发生器11中的制冷剂溶液吸热后产生制冷剂蒸汽，蒸汽与溶液混合形成的蒸汽泡在高温环境下热能驱动产生升力，到达上述汽液分离器12中，上述汽液分离器12再将上述蒸汽泡分离，将蒸汽输送到上述冷凝器21，将上述溶液输送到上述吸收器31。

其中，上述冷凝器21可以利用外界大气环境将制冷剂蒸汽冷凝成液态，对于上述汽液分离器12中传输来的制冷剂蒸汽，可以利用上述冷凝器21所处的外界环境冷凝成液态制冷剂，并将液态制冷剂输送到上述蒸发器13中，上述冷凝器21输送的液态制冷剂在上述蒸发器13可以进行相变吸热，对上述安全壳40内部降温，制冷剂从液态转变成气态。

该实施方式中，所述发生器11在上述安全壳40内部达到一定温度时，制冷剂溶液中产生制冷剂蒸汽，并与制冷剂浓溶液混合形成蒸汽泡，通过所述发生器11的输出端输送到所述汽液分离器12的输入端，所述汽液分离器12将蒸汽泡分离成制冷剂蒸汽与制冷剂浓溶液，将制冷剂蒸汽通过所述汽液分离器12的第一输出端输送到所述冷凝器21的输入端，将制冷剂浓溶液通过所述汽液分离器12的第二输出端输送到所述吸收器31的第二输入端，所述冷凝器21可以利用外界大气环境将制冷剂蒸汽冷凝成液态制冷剂，将液态制冷剂通过所述冷凝器21的输出端输送到所述蒸发器13的输入端，所述蒸发器13中的液态制冷剂在高温环境下相变吸热形成制冷剂蒸汽，为安全壳40内部降温，制冷剂蒸汽通过所述蒸发器13的输出端输送到所述吸收器31的第一输入端，在所述吸收器31中制冷剂浓溶液吸收制冷剂蒸汽形成的制冷剂稀溶液可以通过所述吸收器31的输出端回到所述发生器11中，从而在所述安全壳40内部温度较高时持续为所述安全壳40内部降温，可以实现对所述安全壳40内部的降温，且不需要使用电源。

可选的，如图2所示，所述吸热单元10还包括气泡泵14，所述发生器11的输出端通过所述气泡泵14与所述汽液分离器12的输入端连接。

其中，上述气泡泵14可以是一段热管，例如：在安全壳40内部温度较高时，上述发生器11中产生的蒸汽泡在输送到上述汽液分离器12过程中，上述热管可以利用上述安全壳40内部的高温驱动蒸汽泡上升；在安全壳40内部温度较低时，上述发生器11中的制冷剂溶液稳定，且上述气泡泵14不能依靠热能产生气泡上升，热量导出装置处于备用状态。

另外，可以通过设置上述气泡泵14的高度实现调节所述热量导出装置的启动及运行条件。

该实施方式中，通过所述气泡泵14可以利用所述安全壳40内部的高温环境将所述发生器11产生的蒸汽泡快速输送到所述汽液分离器12中。

可选的，如图2所示，所述吸热单元10还包括热交换器15，所述汽液分离器12的第二输出端与所述热交换器15的第一输入端连接，所述热交换器15的第一输出端与所述吸收器31的第二输入端连接，所述热交换器15的第一输入端与第一输出端连通；

所述吸收器31的输出端与所述热交换器15的第二输入端连接，所述热交换器15的第二输出端与所述发生器11的输入端连接，所述热交换器15的第二输入端与第二输出端连通。

其中，上述热交换器15可以包括两个通道且互相隔离，例如：其中一个通道可以用于输送上述汽液分离器12分离的高温制冷剂浓溶液，另一个通道可以用于输送在上述吸收器31形成的低温制冷剂稀溶液，通过高温制冷剂浓溶液与低温制冷剂稀溶液换热，制冷剂稀溶液再次回到上述发生器11中进行导热循环。

该实施方式中，所述热交换器15可以将所述汽液分离器12内的制冷剂浓溶液降温后进入所述吸收器31中，并将所述吸收器31中制冷剂浓溶液与制冷剂蒸汽形成的制冷剂稀溶液在所述热交换器15中预热后回到所述发生器11中，便于所述发生器11在所述安全壳40内部温度未降到一定温度以下时持续运行。

可选的，所述汽液分离器12的第一输出端通过第一管道与所述冷凝器21的输入端连接，所述冷凝器21的输出端通过第二管道与所述蒸发器13的输入端连接，所述蒸发器13的输出端通过第三管道与所述吸收器31的第一输入端连接，所述吸收器31的输出端通过第四管道与所述热交换器15的第二输入端连接，所述热交换器15的第二输出端通过第五管道与所述发生器11的输入端连接；

所述汽液分离器12的第二输出端通过第六管道与所述热交换器15的第一输入端连接，所述热交换器15的第一输出端通过第七管道与所述吸收器31的第二输入端连接；

所述第一管道、所述第二管道、所述第三管道、第四管道与所述第七管道均从所述安全壳40内部延伸至所述安全壳40外部，所述第五管道与所述第六管道设置于所述安全壳40内部。

其中，上述第一管道、上述第二管道、上述第三管道、上述第四管道、上述第五管道、上述第六管道和上述第七管道内部均与外部隔离。

该实施方式中，所述第一管道、所述第二管道、所述第三管道、所述第四管道、所述第五管道、所述第六管道和所述第七管道分别连通所述热量导出装置中各部分，且所述第一管道、所述第二管道、所述第三管道、第四管道与所述第七管道均从所述安全壳40内部延伸至所述安全壳40外部，使得制冷剂可以在分别处于所述安全壳40外部和内部的所述热量导出装置中各部分循环，以实现对所述安全壳40内部的降温。

可选的，如图2所示，所述第二管道设置有单向节流阀11，所述单向节流阀11位于所述安全壳40内部，所述冷凝器21的输出端通过所述单向节流阀11与所述蒸发器13的输入端连接。

其中，上述单向节流阀11，例如：上述冷凝器21的输出端通过第二管道与上述蒸发器13的输入端连接，通过上述第二管道上设置的单向节流阀11可以将上述冷凝器21产生的液态冷凝剂输送到蒸发器13中，同时控制第二管道中液态冷凝剂的流量，实现上述蒸发器13对上述安全壳40内部的稳定降温。另外，上述单向节流阀11还可以实现降压功能，例如：经上述冷凝器21冷凝后的制冷剂蒸汽变为液态制冷剂，再经上述单向节流阀11节流降压进入蒸发器13进行相变吸热。

该实施方式中，所述单向节流阀11可以对所述冷凝器21的输出端输送的液态冷凝剂节流降压后，输送到所述蒸发器13的输入端，从而提高热量导出的效果。

可选的，所述吸热单元10、所述制冷单元20和所述散热单元30内部均为真空状态。

该实施方式中，所述吸热单元10、所述制冷单元20和所述散热单元30内部均为真空状态，制冷剂溶液在真空环境下更易于相变吸热，快速降低所述安全壳40内部的温度，从而提高所述热量导出装置的降温效果。

本申请实施例进一步提供一种安全壳，所述安全壳包括上述热量导出装置。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。