本發(fā)明涉及一種核反應(yīng)堆主控制室的可居留系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種海上核能設(shè)施主控制室可居留系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著核電技術(shù)的不斷發(fā)展，核電站嚴(yán)重事故受到全球核安全局和國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注，各國(guó)都認(rèn)識(shí)到不能完全排除嚴(yán)重事故發(fā)生的可能性，因此，核電安全工作不能僅考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故，還必須考慮緩解和應(yīng)對(duì)嚴(yán)重事故。其中，作為核電站監(jiān)控中心的主控室，其主要功能是在各種運(yùn)行狀況下對(duì)核電站全廠(chǎng)進(jìn)行正常、異常狀態(tài)的監(jiān)視和控制，保障核電站的有效、安全運(yùn)行，并在遭受事故或超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故后使核電站回到安全狀態(tài)。因此，在嚴(yán)重事故后，保持主控室的可居留性及主控室設(shè)備安全可靠的運(yùn)行，一直以來(lái)是國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)關(guān)注的重點(diǎn)之一。

當(dāng)前，第二代及第二代加核電站，其主控室可居留系統(tǒng)一般采用的是能動(dòng)技術(shù)，其冷卻系統(tǒng)主要由應(yīng)急風(fēng)機(jī)、應(yīng)急制冷機(jī)組和表冷器組成，應(yīng)急電源由蓄電池組和應(yīng)急柴油機(jī)提供。第三代核電機(jī)組EPR堆型采用四套獨(dú)立的空氣冷卻及加熱處理機(jī)組，兩用兩備，并由4個(gè)獨(dú)立的供電系列供電。

而其他一些核電站也可能采用非能動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)，例如，美國(guó)AP1000核電站的主控室就采用非能動(dòng)設(shè)計(jì)理念，當(dāng)全廠(chǎng)電源喪失或主控室通風(fēng)放射性超標(biāo)后，主控室被隔離，由多只（如32只）壓縮空氣儲(chǔ)瓶向主控室供應(yīng)新風(fēng)，對(duì)主控室的冷卻功能由非能動(dòng)熱阱實(shí)現(xiàn)。該方案需大量建筑空間用以存放壓縮空氣儲(chǔ)瓶。

同時(shí)，在中國(guó)公開(kāi)的申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410725532，名稱(chēng)為“核電站主控室非能動(dòng)室內(nèi)空氣冷卻和凈化系統(tǒng)”，中其也是采用非能動(dòng)壓縮空氣貯罐，為事故工況下主控制室提供新風(fēng)，并采用非能動(dòng)冰蓄冷降低主控制室溫度。但這種方案需占用較大建筑空間放置蓄冷裝置和壓縮空氣貯罐，不適用于海上環(huán)境，同時(shí)冰蓄冷存在揮發(fā)、相變等缺點(diǎn)。

而在海洋上，以核能為能源的各類(lèi)用途裝置（如核動(dòng)力破冰船，核潛艇，海上浮動(dòng)核能發(fā)電平臺(tái)、海水淡化、供熱等），由于海上核反應(yīng)堆遠(yuǎn)離陸地，與陸上堆相比存在以下缺點(diǎn)：

首先，孤立無(wú)援、缺乏外部能源，一旦發(fā)生核事故，對(duì)蓄電池組和柴油發(fā)電機(jī)依賴(lài)性增大，使得蓄電池容量和柴油發(fā)電機(jī)需求容量增大。

其次，建筑空間有限，無(wú)論是浮動(dòng)平臺(tái)還是船舶，其在海上的空間非常緊張，可謂是寸土寸金。

如果在海上核反應(yīng)堆采用上述提及主控室可居留系統(tǒng)的技術(shù)，無(wú)疑存在如下的不足之處：

首先，需要單獨(dú)預(yù)留較大空間用來(lái)存儲(chǔ)空氣壓縮罐；

其次，采用冰蓄冷，冰容易熔化為水，且采用集中蓄冷模式，蓄能裝置需要占用一定的建筑空間。

另外，通過(guò)壓縮空氣難以讓使得主控制室內(nèi)空氣循環(huán)，達(dá)到去除主控制室環(huán)境空氣中可能的污染物的目的。

所以，海上核反應(yīng)堆主控制室的可居留系統(tǒng)設(shè)計(jì)既不可能參照陸上核電站一樣通過(guò)大量蓄電池容量或柴油發(fā)電機(jī)數(shù)量的能動(dòng)技術(shù)，也不可能參照AP1000采用壓縮氣瓶的非能動(dòng)設(shè)計(jì)理念，因此海上核反應(yīng)堆主控制室的可居留設(shè)計(jì)急需突破當(dāng)前禁錮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種海上核能設(shè)施主控制室可居留系統(tǒng)及方法，其可以為海上核能提供安全且低成本的可居留空間。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例的一方面，提供一種海上核能設(shè)施主控制室可居留系統(tǒng)，為主控制室人員提供呼吸用的清潔空氣，防止放射性空氣進(jìn)入主控制室，維持主控制室內(nèi)溫度保持在可接受限值范圍內(nèi)，包括：

設(shè)置于所述主控制室內(nèi)的回風(fēng)閥、送風(fēng)閥，兩者之間通過(guò)循環(huán)風(fēng)管連通；

在所述循環(huán)風(fēng)管上依次設(shè)置有至少一臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)、用以去除放射性氣溶膠污染物質(zhì)的除碘凈化裝置、第一蓄冷裝置；

多個(gè)分布式蓄冷裝置，間隔設(shè)置于所述主控制室內(nèi)部；

分體式制冷裝置，通過(guò)分配式冷卻劑管線(xiàn)與所述第一蓄冷裝置和多個(gè)分布式蓄冷裝置連通；

氧氣貯罐，其具有第一輸氧管線(xiàn)通過(guò)第一輸氧閥與所述循環(huán)風(fēng)管連接，其具有第二輸氧管線(xiàn)直接連接至所述主控制室內(nèi)部，在所述第二輸氧管線(xiàn)上設(shè)置有第二輸氧閥。

其中，所述每一分布式蓄冷裝置均設(shè)置有可打開(kāi)的密封蓋。

其中，所述除碘凈化裝置設(shè)置于所述循環(huán)風(fēng)機(jī)的出口側(cè)。

其中，所述循環(huán)風(fēng)機(jī)、除碘凈化裝置、第一蓄冷裝置、分體式制冷裝置以及所述氧氣貯罐，均設(shè)置于所述主控制室外部。

其中，所述循環(huán)風(fēng)機(jī)為至少兩臺(tái)，并由應(yīng)急電源進(jìn)行供電，所述應(yīng)急電源為蓄電池或應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)。

其中，所述第一蓄冷裝置和所述分布式蓄冷裝置采用高分子蓄冷劑。

其中，所述高分子蓄冷劑利用聚乙烯醇、聚苯乙烯樹(shù)脂、乙醇、硼砂、四硼酸鈉及水制作而成。

相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供一種海上核能設(shè)施主控制室可居留方法，通過(guò)前述的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括如下步驟：

在事故起初階段，關(guān)閉所有主控制室新風(fēng)閥，確保室外污染物質(zhì)不再繼續(xù)進(jìn)入主控制室環(huán)境，啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，強(qiáng)制循環(huán)主控制室內(nèi)空氣以濾除控制室內(nèi)可能進(jìn)入的放射性物質(zhì)；同時(shí)開(kāi)啟安裝于所述循環(huán)風(fēng)管上的第一蓄冷裝置，并開(kāi)啟氧氣貯罐第一輸氧管線(xiàn)的第一輸氧閥;

在事故后續(xù)階段，當(dāng)循環(huán)風(fēng)管上的第一蓄冷裝置中的冷源用盡，打開(kāi)位于主控制室內(nèi)部的分布式蓄冷裝置的密封蓋，使其通過(guò)自然散熱方式對(duì)主控制室進(jìn)行降溫；同時(shí)關(guān)閉循環(huán)風(fēng)機(jī)和第一輸氧閥，打開(kāi)開(kāi)啟氧氣貯罐第二輸氧管線(xiàn)的第二輸氧閥，直接向主控制室內(nèi)供氧。

實(shí)施本發(fā)明，具有如下的有益效果：

本發(fā)明采用能動(dòng)+非能動(dòng)方式，綜合考慮海上環(huán)境因素，在確保主控制室可居留條件的前提下，提高系統(tǒng)的可靠性，降低設(shè)計(jì)成本。

本發(fā)明設(shè)置應(yīng)急循環(huán)風(fēng)機(jī)和除碘凈化裝置，用以在事故起初階段濾除事故工況下主控制室可能存在的放射性物質(zhì)，通過(guò)非能動(dòng)氧氣貯存罐及非能動(dòng)冷卻來(lái)滿(mǎn)足主控室事故時(shí)的可居留要求，避免主控人員呼吸的內(nèi)照射和主控室環(huán)境外照射的危害，滿(mǎn)足主控制室職業(yè)輻照安全要求，避免了現(xiàn)有技術(shù)中壓縮空氣難以促使控制室內(nèi)空氣循環(huán)缺點(diǎn)；

本發(fā)明采用非能動(dòng)氧氣貯罐向主控制室工作人員提供氧氣，比壓縮空氣貯存方式可以減少更多的體積，從而可降低對(duì)建筑空間要求，為海上環(huán)境節(jié)省大量資金；

本發(fā)明的蓄冷設(shè)備采用分布式布置方式，利用主控制室閑散空間進(jìn)行安裝，無(wú)需大型貯罐即可以實(shí)現(xiàn)非能動(dòng)（采用空氣對(duì)流）冷卻主控制室環(huán)境溫度，降低冰蓄冷模式中集中蓄冷對(duì)建筑空間的需求；同時(shí)，采用非能動(dòng)冷卻方式，可以減少可居留系統(tǒng)對(duì)應(yīng)急電源的依賴(lài)，提高主控制室可居留系統(tǒng)可靠性；

同時(shí)，本發(fā)明采用高分子蓄冷劑，其具有形狀可塑性和不化解成水等特點(diǎn)，可以長(zhǎng)期保存，并重復(fù)利用，損耗小甚至沒(méi)有損耗；可以避免現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)冰蓄冷出現(xiàn)易化水等不足之處。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明提供的一種海上核能設(shè)施主控制室可居留系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，示出了本發(fā)明提供的一種海上核能設(shè)施主控制室可居留系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，該系統(tǒng)為主控制室人員提供呼吸用的清潔空氣，防止放射性空氣進(jìn)入主控制室，維持主控制室內(nèi)溫度保持在可接受限值范圍內(nèi)，其包括：

設(shè)置于所述主控制室內(nèi)的回風(fēng)閥6、送風(fēng)閥7，兩者之間通過(guò)循環(huán)風(fēng)管8連通；

在所述循環(huán)風(fēng)管8上依次設(shè)置有至少一臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)1、用以去除放射性氣溶膠污染物質(zhì)的除碘凈化裝置2、第一蓄冷裝置4；其中，所述除碘凈化裝置2設(shè)置于所述循環(huán)風(fēng)機(jī)1的出口側(cè)；

多個(gè)分布式蓄冷裝置9，間隔設(shè)置于所述主控制室內(nèi)部，具體地，可以設(shè)置于主控制室內(nèi)部的閑余空間上（如墻角落、機(jī)柜側(cè)邊等）；

分體式制冷裝置3，通過(guò)分配式冷卻劑管線(xiàn)10與所述第一蓄冷裝置4和多個(gè)分布式蓄冷裝置9連通；

氧氣貯罐5，用以向主控制室提供呼吸用的氧氣，其具有第一輸氧管線(xiàn)11通過(guò)第一輸氧閥V1與所述循環(huán)風(fēng)管8連接，其具有第二輸氧管線(xiàn)12直接連接至所述主控制室內(nèi)部，在所述第二輸氧管線(xiàn)12上設(shè)置有第二輸氧閥V2；通過(guò)第一輸氧管線(xiàn)和第二輸氧管線(xiàn)的冗余設(shè)計(jì)，可以確保氧氣貯罐5內(nèi)的氧氣安全輸送到主控制室；

其中，所述每一分布式蓄冷裝置9均設(shè)置有可打開(kāi)的密封蓋，打開(kāi)該密封蓋后，該分布式蓄冷裝置9中的蓄冷劑可以和主控制室內(nèi)的空氣進(jìn)行熱量交換，以對(duì)主控制室進(jìn)行降溫。

其中，所述循環(huán)風(fēng)機(jī)1、除碘凈化裝置2、第一蓄冷裝置4、分體式制冷裝置3以及所述氧氣貯罐5，均設(shè)置于所述主控制室外部。

其中，所述第一蓄冷裝置4和所述分布式蓄冷裝置9僅為了描述的方便進(jìn)行區(qū)別，在實(shí)際的應(yīng)用中，所述第一蓄冷裝置4和所述分布式蓄冷裝置9可以統(tǒng)稱(chēng)為分布式蓄冷裝置。另外，所述第一蓄冷裝置4和所述分布式蓄冷裝置9采用高分子蓄冷劑，其中，所述高分子蓄冷劑利用聚乙烯醇、聚苯乙烯樹(shù)脂、乙醇、硼砂、四硼酸鈉及水制作而成，其具有如下特性：其在0℃時(shí)也可以像海綿一樣柔軟，而在常溫下不會(huì)融化，故其可以長(zhǎng)期保存，并重復(fù)利用，損耗小甚至沒(méi)有損耗; 在本發(fā)明中，利用高分子蓄冷劑形狀可塑性和不化解成水的特點(diǎn)，在主控制室內(nèi)閑余空間（如墻角落、機(jī)柜側(cè)邊等）處安裝高分子蓄冷劑，利用主控制室內(nèi)空氣自然熱交換，降低非能動(dòng)冷卻主控制室環(huán)境溫度。

其中，在一個(gè)實(shí)施例中，所述循環(huán)風(fēng)機(jī)1為至少兩臺(tái)，并由應(yīng)急電源進(jìn)行供電，所述應(yīng)急電源為蓄電池或應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)。

相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，還提供一種海上核能設(shè)施主控制室可居留方法，通過(guò)前述的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括如下步驟：

在事故起初階段，關(guān)閉所有主控制室新風(fēng)閥，確保室外污染物質(zhì)不再繼續(xù)進(jìn)入主控制室環(huán)境，啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，使主控制室內(nèi)空氣循環(huán)濾除主控制室內(nèi)可能進(jìn)入的污染物質(zhì)；同時(shí)開(kāi)啟安裝于所述循環(huán)風(fēng)管上的第一蓄冷裝置，并開(kāi)啟氧氣貯罐第一輸氧管線(xiàn)的第一輸氧閥V1；為確保事故工況下循環(huán)風(fēng)機(jī)的可靠運(yùn)行，循環(huán)風(fēng)機(jī)采取冗余設(shè)計(jì)，并由應(yīng)急電源供電；

在事故后續(xù)階段，當(dāng)循環(huán)風(fēng)管上的第一蓄冷裝置中的冷源用盡，打開(kāi)位于主控制室內(nèi)部的分布式蓄冷裝置的密封蓋，使其通過(guò)自然散熱方式對(duì)主控制室進(jìn)行降溫；同時(shí)關(guān)閉循環(huán)風(fēng)機(jī)和第一輸氧閥，打開(kāi)開(kāi)啟氧氣貯罐第二輸氧管線(xiàn)的第二輸氧閥V2，直接向主控制室內(nèi)供氧。這樣，可減少對(duì)后備電源的需求，降低蓄電池或應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)容量。

實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：

本發(fā)明設(shè)置應(yīng)急循環(huán)風(fēng)機(jī)和除碘凈化裝置，用以在事故起初階段濾除事故工況下主控制室可能存在的放射性物質(zhì)，通過(guò)非能動(dòng)氧氣存罐及非能動(dòng)冷卻來(lái)滿(mǎn)足主控室事故時(shí)的可居留要求，避免主控人員呼吸的內(nèi)照射和主控室環(huán)境外照射的危害，滿(mǎn)足主控制室職業(yè)輻照安全要求，避免了現(xiàn)有技術(shù)中壓縮空氣難以促使控制室內(nèi)空氣循環(huán)缺點(diǎn)；

本發(fā)明采用非能動(dòng)氧氣貯罐向主控制室工作人員提供呼吸用氧氣，相比壓縮空氣貯存方式可以減少約4/5體積，從而可降低對(duì)建筑空間要求，可節(jié)省一定成本；

本發(fā)明的蓄冷設(shè)備采用分布式布置方式，利用主控制室閑散空間進(jìn)行安裝，無(wú)需大型貯罐即可以實(shí)現(xiàn)非能動(dòng)（采用空氣對(duì)流）冷卻主控制室環(huán)境溫度，降低冰蓄冷模式中集中蓄冷對(duì)建筑空間的需求；同時(shí)，采用非能動(dòng)冷卻方式，可以減少可居留系統(tǒng)對(duì)應(yīng)急電源的依賴(lài)，提高主控制室可居留系統(tǒng)可靠性；

同時(shí)，本發(fā)明采用高分子蓄冷劑，其具有形狀可塑性和不化解成水等特點(diǎn)，可以長(zhǎng)期保存，并重復(fù)利用，損耗小甚至沒(méi)有損耗；可以避免現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)冰蓄冷出現(xiàn)易化水等不足之處。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。