一种安全壳内置换料水箱

技术领域

本发明涉及核工业安全技术领域，具体涉及一种安全壳内置换料水箱。

背景技术

华龙一号是满足三代核电技术标准的先进核电厂，相对于原来二代或二代加核电厂，华龙一号的一项重大技术改进是设置了安全壳内置换料水箱，在正常运行时能容纳换料所需的水源，在发生高能管道破口事故后则能承担再循环地坑的功能。将换料水箱设置在安全壳内，一是可以更好地抵御商用大飞机撞击等外部威胁，二是消除了事故后将水源从换料水箱切换至再循环地坑的要求，从而大大提高了安全注入系统、安全壳喷淋系统等专设安全系统的可靠性。

核电厂安全壳内发生高能管道破口事故时，破口介质的冲击将对周围的保温材料、涂漆等物质等产生破坏，因此产生了大量碎渣并传递至安全壳底部的内置换料水箱。事故后，应急堆芯冷却系统、安全壳喷淋系统等安全系统投入运行，安全系统泵需要从安全壳底部的内置换料水箱取水，向压力容器提供水源进行应急堆芯冷却，向安全壳喷淋环管提供水源进行冷却喷淋。为了保证水质满足安全系统的运行要求，在内置换料水箱内部，泵取水管道吸入口的上游设置了ECCS过滤器用于过滤各类碎渣，避免碎渣进入下游后，导致压力容器内的燃料组件、安全壳喷淋环管上的喷头等发生堵塞，或影响下游泵、阀门、换热器等其它设备的正常运行。碎渣被过滤后会积聚在过滤器的滤网表面，导致水流通过过滤器的压降增加，进而可能导致安全系统的泵产生流量不足或汽蚀等问题，影响核电厂的安全。因此ECCS过滤器需要具有足够大的滤网面积，保证过滤器及碎渣引起的压降小于安全系统的限值要求，不影响下游安全系统泵的正常运行。

中国发明专利201210548088.1提供了一种安全壳内置换料水箱过滤器系统，其中包括设置在内置换料水箱上层楼板的孔洞上方的碎渣拦污栅，在所述上层楼板下方的内置换料水箱内设置碎渣滞留篮，泵吸入口上方设置的过滤器。碎渣拦污栅、碎渣滞留篮、泵吸入口过滤器形成的三级过滤系统。碎渣滞留篮的结构参考中国实用新型专利201220698458.5，其由不锈钢框架和不锈钢制多孔板组成，整体为顶端开口、底部封闭、四周为滤网的箱式结构。上述的内置换料水箱过滤器系统存在以下技术问题：

内置换料水箱的入水口与出水口距离较近，泵吸入口过滤器与滞留篮的距离较近，未能利用内置换料水箱的空间尺寸与流道设置来增强对碎渣的沉积与滞留效果不利于碎渣在水流流动过程中进行沉降。并且，碎渣滞留篮的结构形状复杂，不利于工厂制造与现场安装；碎渣滞留篮的滞留体积受其形状尺寸所限，增大滞留体积的设备成本较高。

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，提供一种保证事故后碎渣滞留效果的前提下降低设备成本的安全壳内置换料水箱。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种安全壳内置换料水箱，包括：

顶板、底板、固定于顶板和底板之间的外环板和内环板，以及位于外环板和内环板之间的碎渣滞留结构，

所述内环板套设于外环板内，以将底板和外环板围合的空间划分为内环池和外环池，所述顶板对应外环池的位置开设有入水口，所述底板对应内环池的位置开设有出水口，所述内环板上开设有供外环池内的水进入内环池内的门洞，

所述碎渣滞留结构包括两个分设于入水口两侧的第一过滤机构，所述第一过滤机构分别与底板、外环板和内环板抵接，以使两个第一过滤机构和底板之间围合形成能够滞留核电事故后产生的碎渣的滞留空间。

可选地，所述入水口设有多个，多个入水口沿顶板的环向间隔布置，所述碎渣滞留结构相应设有多个，多个碎渣滞留结构与多个入水口一一对应。

可选地，所述内环板位于相邻两个碎渣滞留结构之间的位置均开设有门洞。

可选地，所述第一过滤机构为格栅板或滤网。

可选地，所述第一过滤机构和顶板之间具有在碎渣滞留结构堵塞时供碎渣滞留结构内的水溢出的间隙。

可选地，所述顶板与入水口对应的位置设有对进入外环池内的水中的碎渣进行初级过滤的第二过滤机构。

可选地，所述第二过滤机构为格栅板或滤网。

可选地，所述底板与出水口对应的位置设有对从内环池流出的水中的碎渣进行末级过滤的第三过滤机构。

可选地，所述出水口设有多个，所述第三过滤机构包括多个过滤器，所述第三过滤机构的多个过滤器呈环向并列布置在一个或多个出水口的上方。

可选地，所述第一过滤机构为过滤孔孔径为2.0-5.0mm的滤网，所述第二过滤机构为相邻两个格栅间距为80-120mm的格栅板，所述过滤器的过滤孔孔径为0.8-1.6mm。

本发明中，通过设计全新的包括内外环池的安全壳内置换料水箱，将入水口开设在水箱顶板对应外环池的位置，将出水口开设在水箱底板对应内环池的位置，并在内环板上开设门洞，以供外环池内的水进入内环池，再通过在外环板和内环板之间对应入水口的位置设置滞留核电事故后产生的碎渣的碎渣滞留结构，一方面，入水口与出水口距离较远，且结构设计巧妙，从而延长了水流在内置换料水箱内的流动路径，利于碎渣在水流流动过程中进行底部沉降，使得本发明能利用内置换料水箱的空间尺寸与流道设置来增强对碎渣的沉积与滞留效果，减少了到达出水口的碎渣量，从而碎渣滞留结构的滞留体积得以减小；另一方面，通过利用内水箱的外环板结构，以及两个常见的过滤结构，即可围合形成滞留碎渣的滞留空间，从而碎渣滞留结构的结构和形状得以简化，制造成本大大降低。并且，碎渣滞留结构的两个过滤结构的间距可以调整，从而在不改变过滤结构尺寸、成本的情况下即能灵活调整滞留空间的体积，相对现有技术中的“滞留篮”，可进一步显著降低设备成本。

此外，本发明的安全壳内置换料水箱同时设置了外环池和内环池，相对于现有的安全壳内置换料水箱，具有更大的截面积，从而降低了内置换料水箱的水位，有利于提高核电站反应堆厂房结构强度。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的安全壳内置换料水箱的截面示意图；

图2为本发明实施例1提供的安全壳内置换料水箱的俯视结构示意图。

图中：1、外环板；2、内环板；3、外环池；4、内环池；5、出水口；6、门洞；7、入水口；8、第二过滤机构；9、第一过滤机构；10、第三过滤机构。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种安全壳内置换料水箱，包括：

顶板、底板、固定于顶板和底板之间的外环板和内环板，以及位于外环板和内环板之间的碎渣滞留结构，

所述内环板套设于外环板内，以将底板和外环板围合的空间划分为内环池和外环池，所述顶板对应外环池的位置开设有入水口，所述底板对应内环池的位置开设有出水口，所述内环板上开设有供外环池内的水进入内环池内的门洞，

所述碎渣滞留结构包括两个分设于入水口两侧的第一过滤机构，所述第一过滤机构分别与底板、外环板和内环板抵接，以使两个第一过滤机构和底板之间围合形成能够滞留核电事故后产生的碎渣的滞留空间。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供一种安全壳内置换料水箱，包括：

顶板11、底板12、固定于顶板11和底板12之间的外环板1和内环板2，以及位于外环板1和内环板2之间的碎渣滞留结构，

内环板2套设于外环板1内，以将底板12和外环板1围合的空间划分为内环池4和外环池3，顶板11对应外环池3的位置开设有入水口7，底板12对应内环池4的位置开设有出水口5，内环板2上开设有供外环池3内的水进入内环池4内的门洞6，

碎渣滞留结构包括两个分设于入水口7两侧的第一过滤机构9，第一过滤机构9分别与底板12、外环板1和内环板2抵接，以使两个第一过滤机构9和底板12之间围合形成能够滞留核电事故后产生的碎渣的滞留空间。

也即，内置换料水箱被内环板2分隔为外环池3与内环池4两部分。

外环池3位于外环板1与内环板2之间，外环池顶部设有入水口7，事故后安全壳内循环的冷却水能够通过入水口7进入内置换料水箱。

内环池4底部设有出水口5，出水口5与核电站的安全壳喷淋泵、安全注入泵等的吸水管道相连，内置换料水箱内的水可通过出水口5排出。

由此，通过设计全新的包括内外环池的安全壳内置换料水箱，将入水口7开设在水箱顶板对应外环池3的位置，将出水口5开设在水箱底板对应内环池4的位置，并在内环板2上开设门洞6，以供外环池3内的水进入内环池4，再通过在外环板1和内环板2之间对应入水口7的位置设置滞留核电事故后产生的碎渣的碎渣滞留结构，一方面，入水口7与出水口5距离较远，且结构设计巧妙，从而延长了水流在内置换料水箱内的流动路径，利于碎渣在水流流动过程中进行底部沉降，使得本发明能利用内置换料水箱的空间尺寸与流道设置来增强对碎渣的沉积与滞留效果，减少了到达出水口的碎渣量，从而碎渣滞留结构的滞留体积得以减小；另一方面，通过利用水箱的内外环板结构，以及两个常见的过滤结构，即可围合形成滞留碎渣的滞留空间，从而碎渣滞留结构的结构和形状得以简化，制造成本大大降低。并且，碎渣滞留结构的两个第一过滤机构9的间距可以调整，从而在不改变第一过滤机构9尺寸、成本的情况下即能灵活调整滞留空间的体积，相对现有技术中的“滞留篮”，可进一步显著降低设备成本。

此外，本发明的安全壳内置换料水箱同时设置了外环池3和内环池4，相对于现有的安全壳内置换料水箱，具有更大的截面积，从而降低了内置换料水箱的水位，有利于提高核电站反应堆厂房结构强度。

本实施例中，入水口7设有多个，多个入水口7沿顶板11的环向间隔布置，碎渣滞留结构相应设有多个，多个碎渣滞留结构与多个入水口7一一对应。

本实施例中，内环板2位于相邻两个碎渣滞留结构之间的位置均开设有门洞6。

因此除了第一过滤机构9与外环板1、内环板1及内置换料水箱底板封闭构成的滞留碎渣的“滞留空间”外，不会出现其他死水区，不会导致事故后内置换料水箱水量不足的问题。

本实施例中，第一过滤机构9为格栅板或滤网。

本实施例中，第一过滤机构9和顶板11之间具有在碎渣滞留结构堵塞时供碎渣滞留结构内的水溢出的间隙。

也即，第一过滤机构9的高度低于内环板和/或外环板高度，从而允许第一过滤机构9被堵塞时，水能够从顶部间隙中流出。因此不会出现由于第一过滤机构9堵塞，导致水流无法进入内置换料水箱的问题。

本实施例中，顶板11与入水口7对应的位置设有对进入外环池3内的水中的碎渣进行初级过滤的第二过滤机构8。

本实施例中，第二过滤机构8为格栅板或滤网。

第二过滤机构8设置有格栅或滤网，对水中的碎渣进行初步过滤，因此减少了随水流进入内置换料水箱的碎渣量。

本实施例中，底板12与出水口5对应的位置设有对从内环池4流出的水中的碎渣进行末级过滤的第三过滤机构10。

本实施例中，出水口5设有多个，第三过滤机构10包括多个过滤器，第三过滤机构10的多个过滤器呈环向并列布置在一个或多个出水口5的上方。

过滤器设置有格栅或滤网，对水中的碎渣进行进一步过滤，保证下游安全系统泵等设备的可靠性。

本实施例中，第二过滤机构8、第一过滤机构9、过滤器上的格栅间距或滤网的滤孔直径依次减小，用于依次拦截与滞留尺寸由大至小的碎渣。

本实施例中，第一过滤机构9为过滤孔孔径为2.0-5.0mm的滤网，第二过滤机构8为相邻两个格栅间距为80-120mm的格栅板，过滤器的过滤孔孔径为0.8-1.6mm。

可见，本发明通过第二过滤机构、第一过滤机构、外环池、门洞对碎渣进行初步的过滤与滞留，从而能够减少到达过滤器的碎渣数量，进而降低过滤器发生堵塞的可能性，保证核电站高能管道破口事故后的堆芯长期冷却。

综上所述，本发明提供的核电站安全壳内置换料水箱及设置在其内的事故后碎渣过滤系统，能够增强对事故后碎渣的拦截效果，减少到达过滤器的碎渣量，防止过滤器发生堵塞的危险，提高了高能管道破口事故后的堆芯长期冷却等安全功能的可靠性。进一步地，设置该核电站安全壳内置换料水箱与事故后碎渣过滤系统后，到达过滤器的碎渣量减少，因此可以减少过滤器的滤网面积，减小设备规模，降低成本。

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。