用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统

技术领域

本发明属于核电厂安全设计技术领域，具体涉及一种用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统。

背景技术

核电厂严重事故工况下，安全壳作为放射性包容的最后一道屏障，其内部会产生大量的放射性裂变产物气溶胶。为防止放射性由安全壳内向环境的释放及扩散，控制安全壳内悬浮气溶胶的量是一种有效的手段。

目前控制安全壳内气溶胶悬浮量的方法主要有喷淋去除和自然去除两种方法，这两种方法的特点如下：(1)喷淋方法的优点是去除效率高，缺点是成本高。此外，传统的喷淋系统由泵驱动，需要配备电源，事故工况下，存在不能成功启动的风险；(2)自然去除方法优点是去除过程依靠自然发生的过程完成，其可靠性高，缺点气溶胶去除效率低，所提供的安全裕量较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统，由爆破阀自动开启喷淋，且可收集安全壳非能动余热排出系统产生的冷凝水，为喷淋系统提供长期的喷淋水源。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统，包括：凝液收集器、导流管、喷淋水箱、喷淋管、爆破阀、喷头，凝液收集器通过导流管与喷淋水箱连接，凝液收集器用于收集安全壳内的冷凝液，喷淋水箱通过喷淋管与喷头连接，爆破阀设置于喷淋管上，当安全壳内的压力到达爆破阀的启动触发压力时，爆破阀开启，喷淋水箱内的水通过喷淋管流入喷头，通过喷头喷水去除安全壳内气溶胶。本发明中的非能动喷淋系统设置于安全壳内。

优选的是，凝液收集器设置于安全壳内的换热器下方，凝液收集器用于收集通过换热器冷凝得到的冷凝液。

优选的是，凝液收集器包括至少一个凝液收集盘，凝液收集盘为环形。

优选的是，凝液收集器包括至少两个凝液收集盘，凝液收集盘在换热器下方均匀分布。

优选的是，喷淋水箱设置于安全壳内的中心位置，喷淋水箱的高度低于凝液收集器的高度。

优选的是，喷头至少为两个，喷头在在安全壳径向方向分散布置。

优选的是，爆破阀包括：阀体、设置于阀体上的阀门入口、设置于阀体上的阀门出口、设置于阀体内的阀瓣、触发组件，阀门入口与喷淋水箱联通，阀门出口与喷头联通，触发组件与阀瓣连接，触发组件受到安全壳内的压力，当安全壳内的压力到达爆破阀的启动触发压力时，触发组件触发阀瓣开启，阀门入口与阀门出口联通。

优选的是，阀瓣为活塞，爆破阀还包括：设置于阀体内的阀座，触发组件包括：设置于阀体内的触片腔体、压紧弹簧端塞、压紧弹簧、压力触片，压紧弹簧的一端与压紧弹簧端塞连接，压紧弹簧的另外一端与活塞的第一端连接，压力触片设置于触片腔体内，压力触片的一端与活塞的第二端连接，压力触片的另外一端与触片腔体连接，阀座上开设有压力通道，压力通道的一端与安全壳气压端联通，压紧弹簧端塞与压力通道滑动连接，活塞与压力通道滑动连接，触片腔体开设有活塞通道，活塞与活塞通道滑动连接，触片腔体内的压力小于安全壳内的压力，活塞在压力通道、活塞通道内时，阀门入口与阀门出口隔绝，活塞离开压力通道后，阀门入口与阀门出口联通。

优选的是，所述的用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统，还包括第一密封件，设置于压紧弹簧端塞与压力通道之间，第一密封件设置于压紧弹簧端塞外围或压力通道内壁，第一密封件用于对压紧弹簧端塞与压力通道之间的空隙密封。

优选的是，所述的用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统，还包括第二密封件，设置于活塞外围与活塞通道之间，第二密封件设置于活塞外围或活塞通道内壁，第二密封件用于对活塞外围与活塞通道之间的空隙密封。

优选的是，所述的用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统，还包括设置于压力通道内的限位部，压紧弹簧端塞相对于限位部更靠近阀体内部，限位部用于对压紧弹簧端塞进行限位，使得压紧弹簧端塞在压力通道内。

优选的是，活塞包括：活塞本体、设置于活塞本体上的活塞凸起部，活塞本体与活塞通道滑动连接，活塞凸起部与压力通道滑动连接。

优选的是，压力触片形状为“V”型或“U”型。

优选的是，触片腔体内的压力为0～1个大气压。

相比于现有技术，本发明中的用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统的有益效果如下：

(1)与自然去除方式相比，本系统可提供更为高效的安全壳内悬浮气溶胶的去除。

(2)与能动喷淋系统相比，本系统不需要配有泵及电源等设备，事故工况下具有更高的可靠性。

(3)本系统可将换热器壁面附近的凝液收集，可为喷淋系统提供更持久的水源。

附图说明

图1是本发明实施例2中的用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统的结构示意图；

图2是本发明实施例2中的爆破阀的结构示意图。

图中：1-安全壳；2-换热器；3-凝液收集盘；4-导流管；5-喷淋水箱；6-爆破阀；7-喷头；8-压力触片；9-活塞；91-活塞本体；92-活塞凸起部；10-阀门入口；11-安全壳气压端；12-阀门出口；13-压紧弹簧；14-压紧弹簧端塞；15-触片腔体；16-限位部；17-压力通道；18-活塞通道；19-喷淋管。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

实施例1

本实施例提供一种用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统，包括：凝液收集器、导流管、喷淋水箱、喷淋管、爆破阀、喷头，凝液收集器通过导流管与喷淋水箱连接，凝液收集器用于收集安全壳内的冷凝液，喷淋水箱通过喷淋管与喷头连接，爆破阀设置于喷淋管上，当安全壳内的压力到达爆破阀的启动触发压力时，爆破阀开启，喷淋水箱内的水通过喷淋管流入喷头，通过喷头喷水去除安全壳内气溶胶。

相比于现有技术，本实施例中的用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统的有益效果如下：

(1)与自然去除方式相比，本系统可提供更为高效的安全壳内悬浮气溶胶的去除。

(2)与能动喷淋系统相比，本系统不需要配有泵及电源等设备，事故工况下具有更高的可靠性。

(3)本系统可将换热器壁面附近的凝液收集，可为喷淋系统提供更持久的水源。

实施例2

如图1所示，本实施例提供一种用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统，包括：凝液收集器、导流管4、喷淋水箱5、喷淋管19、爆破阀6、喷头7，凝液收集器通过导流管4与喷淋水箱5连接，凝液收集器用于收集安全壳1内的冷凝液，喷淋水箱5通过喷淋管19与喷头7连接，爆破阀6设置于喷淋管19上，当安全壳1内的压力到达爆破阀6的启动触发压力时，爆破阀6开启，喷淋水箱5内的水通过喷淋管19流入喷头7，通过喷头7喷水去除安全壳1内气溶胶。本实施例中的非能动喷淋系统设置于安全壳1内。

优选的是，凝液收集器设置于安全壳1内的换热器2下方，凝液收集器用于收集通过换热器2冷凝得到的冷凝液。

优选的是，凝液收集器包括至少一个凝液收集盘3，凝液收集盘3为环形。凝液收集盘3位于安全壳1内非能动余热排出系统的换热器2的下方，可收集换热器2附近的冷凝水。

导流管4连接凝液收集盘3与喷淋水箱5，导流管4无弯曲，保证凝液可顺利流至喷淋水箱5。导流管4为倾斜向下的方向。

优选的是，凝液收集器包括至少两个凝液收集盘3，凝液收集盘3在换热器2下方均匀分布。换热器2为安全壳1内非能动余热排出系统的换热器2。

优选的是，喷淋水箱5设置于安全壳1内的中心位置，喷淋水箱5的高度低于凝液收集器的高度。

具体的，本实施例中喷淋水箱5的高度略低于凝液收集盘3的高度，便于冷凝水的自动收集，可保证凝液收集盘3中的凝液通过重力自动流入。

此喷淋水箱5装有水，为非能动喷淋系统提供前期的喷淋水源。喷淋水箱5下方设有爆破阀6，当安全壳1压力达到启动触发压力时，爆破阀6开启，喷淋系统开始工作。

优选的是，喷头7至少为两个，喷头7在安全壳1径向方向分散布置。

优选的是，爆破阀6包括：阀体、设置于阀体上的阀门入口10、设置于阀体上的阀门出口12、设置于阀体内的阀瓣、触发组件，阀门入口10与喷淋水箱5联通，阀门出口12与喷头7联通，触发组件与阀瓣连接，触发组件受到安全壳1内的压力，当安全壳1内的压力到达爆破阀6的启动触发压力时，触发组件触发阀瓣开启，阀门入口10与阀门出口12联通。爆破阀6位于喷淋水箱5的下方。

如图2所示，优选的是，阀瓣为活塞9，爆破阀6还包括：设置于阀体内的阀座，触发组件包括：设置于阀体内的触片腔体15、压紧弹簧端塞14、压紧弹簧13、压力触片8，压紧弹簧13的一端与压紧弹簧端塞14连接，压紧弹簧13的另外一端与活塞9的第一端连接，压力触片8设置于触片腔体15内，压力触片8的一端与活塞9的第二端连接，压力触片8的另外一端与触片腔体15连接，阀座上开设有压力通道17，压力通道17的一端与安全壳气压端11联通，压紧弹簧端塞14与压力通道17滑动连接，活塞9与压力通道17滑动连接，触片腔体15开设有活塞通道18，活塞9与活塞通道18滑动连接，触片腔体15内的压力小于安全壳1内的压力，活塞9在压力通道17、活塞通道18内时，阀门入口10与阀门出口12隔绝，活塞9离开压力通道17后，阀门入口10与阀门出口12联通。

压力触片8达到压力极限后发生弯折。活塞9在压力触片8发生弯折后，可以向上移动。向上移动的动力来源包括压紧弹簧13的弹力、压力触片8所在的触片腔体15内的压力。具体的，本实施例中触片腔体15内的压力为负压。

阀门入口10与喷淋水箱5相连，在爆破阀6打开，即活塞9上移的情况下，喷淋水可由阀门入口10流向阀门出口12。

安全壳气压端11压力作用于压紧弹簧端塞14上，推动其向上移动。

阀门出口12与喷淋管19相连，在爆破阀6打开的情况下，喷淋水由此流入喷淋管19。

压紧弹簧13位于活塞9和压紧弹簧端塞14之间，在安全壳1压力升高但未达到喷淋系统启动压力之前，压紧弹簧13收缩，为压力触片8发生弯折后，活塞9的上移提供部分动力。

具体的，在爆破阀6处于关闭状态时，压力触片8为拉直状态，压力触片8收到活塞9的拉力。本实施例中压紧弹簧端塞14的上端面与压紧弹簧13相连，压紧弹簧端塞14的下端面与安全壳1大气接触，安全壳1压力升高后，压紧弹簧端塞14向上移动，活塞9向上移动，压力触片8发生弯折，压力触片8之前受到的活塞9的拉力消失，压力触片8受到活塞9的压力。

触片腔体15内处于真空至一个大气压的状态，与安全壳1内压力相比，处于负压，在压力触片8发生弯折后，为活塞9的上移提供部门动力。

喷头7通过喷淋管19在安全壳1径向方向分散布置，保证喷淋水全面覆盖安全壳1的径向进行喷洒。

优选的是，所述的用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统，还包括第一密封件，设置于压紧弹簧端塞14与压力通道17之间，第一密封件设置于压紧弹簧端塞14外围或压力通道17内壁，第一密封件用于对压紧弹簧端塞14与压力通道17之间的空隙密封。具体的，第一密封件为第一O型密封圈。第一O型密封圈设置于压紧弹簧端塞14外围上开设的凹槽内，或者设置于压力通道17内壁开设的凹槽内。

优选的是，所述的用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统，还包括第二密封件，设置于活塞9外围与活塞通道18之间，第二密封件设置于活塞9外围或活塞通道18内壁，第二密封件用于对活塞9外围与活塞通道18之间的空隙密封。具体的，第二密封件为第二O型密封圈。第二O型密封圈设置于活塞9外围上开设的凹槽内，或活塞通道18内壁上开设的凹槽内。

优选的是，所述的用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统，还包括设置于压力通道17内的限位部16，压紧弹簧端塞14相对于限位部16更靠近阀体内部，限位部16用于对压紧弹簧端塞14进行限位，使得压紧弹簧端塞14在压力通道17内。

优选的是，活塞9包括：活塞本体91、设置于活塞本体91上的活塞凸起部92，活塞本体91与活塞通道18滑动连接，活塞凸起部92与压力通道17滑动连接。通过活塞凸起部92对活塞本体91运动进行限位，防止活塞本体91和压紧弹簧13一起运动进入到触片腔体15。安全壳1压力升高后，压紧弹簧端塞14向上移动，活塞9向上移动，活塞凸起部92离开压力通道17，阀门入口10与阀门出口12联通。

优选的是，压力触片8形状为“V”型或“U”型。具体的，本实施例中的压力触片8形状为“V”型。

优选的是，触片腔体15内的压力为0～1个大气压。

核电厂事故工况下，安全壳1内会持续的产生高温高压蒸汽，在安全壳1非能动余热排出系统的换热器2附近持续的产生冷凝水。在换热器2下方设凝液收集盘3会有效的收集凝液。凝液收集盘3中的冷凝水通过导流管4流到喷淋水箱5中。由于安全壳1内不断的产生水蒸汽，此凝液收集器可为喷淋系统提供长期的喷淋水。

喷淋管19和喷头7主要功能是将喷淋水箱5中原有的水及收集的冷凝水在安全壳1内均匀且全覆盖的喷洒。

相比于现有技术，本实施例中的用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统的有益效果如下：

(1)与自然去除方式相比，本系统可提供更为高效的安全壳1内悬浮气溶胶的去除。

(2)与能动喷淋系统相比，本系统不需要配有泵及电源等设备，事故工况下具有更高的可靠性。

(3)本系统可将换热器2壁面附近的凝液收集，可为喷淋系统提供更持久的水源。

实施例3

本实施例提供一种用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统，与实施例2中的喷淋系统的区别为：

压力触片形状为“U”型。

相比于现有技术，本实施例中的用于核电厂气溶胶去除的非能动喷淋系统的有益效果如下：

(1)与自然去除方式相比，本系统可提供更为高效的安全壳内悬浮气溶胶的去除。

(2)与能动喷淋系统相比，本系统不需要配有泵及电源等设备，事故工况下具有更高的可靠性。

(3)本系统可将换热器壁面附近的凝液收集，可为喷淋系统提供更持久的水源。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。