本發(fā)明涉及核電領(lǐng)域，尤其涉及一種長(zhǎng)時(shí)效非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)（PCCS）。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有核電廠的非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，主要存在如下技術(shù)問題：1、在安全殼的頂部承載巨大貯水箱的結(jié)構(gòu)，其在強(qiáng)地震、海嘨、龍卷風(fēng)等極端事件中極易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞并喪失安全功能。此外，該種方式中，冷卻水源位于安全殼上方的水貯存箱內(nèi)，水箱設(shè)有冗余的液位測(cè)量通道和報(bào)警器以監(jiān)測(cè)水箱水位，同時(shí)設(shè)有冗余的溫度測(cè)量通道以監(jiān)測(cè)溫度和低溫時(shí)報(bào)警，防止水結(jié)冰。為維持系統(tǒng)的可運(yùn)行性，設(shè)置了一個(gè)與水箱連接、控制化學(xué)特性和溫度的再循環(huán)環(huán)路。在核電廠正常運(yùn)行情況下，再循環(huán)環(huán)路維持水箱的正常狀態(tài)；而在事故情況下，此再循環(huán)環(huán)路為非安全級(jí)系統(tǒng)，假如核電廠位于低溫地帶，水箱的水可能會(huì)結(jié)冰，噴淋管中的水可能會(huì)被凍結(jié)，從而不能實(shí)施有效的安全噴淋。2、現(xiàn)有核電廠事故后依靠非能動(dòng)安全殼冷卻水箱（PCCWST）內(nèi)低溫水對(duì)鋼制安全殼外壁面實(shí)施噴淋冷卻的非能動(dòng)方式中，其水箱內(nèi)的水容積僅滿足短時(shí)間（例如：72小時(shí)，安全殼結(jié)構(gòu)不足以承擔(dān)更大負(fù)荷）的功能需求。而在極端自然災(zāi)害情況下，諸如福島核事故情形下，在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)完全喪失廠內(nèi)外交流電源，當(dāng)PCCWST的水箱排空之后，沒有動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)再循環(huán)泵向其補(bǔ)水。如果只依靠空氣對(duì)流的方式在安全殼外壁面冷卻，不足以排出堆內(nèi)余熱，安全殼內(nèi)高壓會(huì)造成安全殼破裂，造成事故后果急劇惡化。此外，該種方式中通過在鋼制安全殼外壁面建立一層水膜，利用水膜的蒸發(fā)和對(duì)流進(jìn)行熱量移除的非能動(dòng)方式，由于安全殼內(nèi)往往在事故初期達(dá)到壓力峰值，即事故初期是最需要得到有效冷卻的時(shí)段，而基于實(shí)驗(yàn)得到的PCCS建立水膜的延遲時(shí)間長(zhǎng)達(dá)337秒，換熱的及時(shí)性不足；同時(shí)，根據(jù)美國(guó)西屋公司的實(shí)驗(yàn)，水膜建立的覆蓋率、排熱能力至今未得到充分的驗(yàn)證。由此可見，安全殼熱容量和熱移除是非能動(dòng)壓水堆核電廠進(jìn)一步提升功率所面臨的瓶頸問題，如果采用對(duì)原設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單擴(kuò)容的方法，例如：增大安全殼容積和表面積、增大冷卻水儲(chǔ)存箱容積等方式，已不能滿足大功率條件下的功能需求，不利于電廠整體經(jīng)濟(jì)型和安全性。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種長(zhǎng)時(shí)效非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，能夠消除安全殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的隱患，增加安全殼補(bǔ)水池的容量，有效實(shí)現(xiàn)安全殼的降溫和降壓，以確保安全殼的完整性，提高安全殼抵御極端事件的能力；顯著提高換熱功率，提升安全可靠性。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種長(zhǎng)時(shí)效非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，包括：鋼制安全殼；設(shè)置在鋼制安全殼外部的混凝土屏蔽層，混凝土屏蔽層和鋼制安全殼的外壁之間具有能夠?yàn)殇撝瓢踩珰ぬ峁╈o壓的換熱水池；浮動(dòng)設(shè)置在換熱水池液面上的換熱管組件；換熱水池液面上方的混凝土屏蔽層上開設(shè)用以使外部空氣進(jìn)入鋼制安全殼和混凝土屏蔽層之間的空氣入口，鋼制安全殼頂部的混凝土屏蔽層上開設(shè)用以使鋼制安全殼和混凝土屏蔽層之間的空氣排出的空氣出口；以及連通至換熱水池的安全殼補(bǔ)水池補(bǔ)水裝置，其中：通過換熱水池中池水的蒸發(fā)和/或換熱管組件的熱交換，可將換熱水池中池水的熱量傳遞到安全殼和混凝土屏蔽層之間的空氣中，空氣入口和空氣出口之間進(jìn)行空氣對(duì)流可將熱量帶走，安全殼補(bǔ)水池補(bǔ)水裝置維持換熱水池的液面基本不變。其中，換熱管組件包括：多根內(nèi)部填裝有一定量冷卻工質(zhì)的換熱管，換熱管設(shè)為密封，換熱管的內(nèi)部保持常壓或加壓；換熱管置放在換熱水池池水液面以下的部分為吸熱端，換熱管置放在換熱水池池水液面以上的部分為放熱端；冷卻工質(zhì)為低沸點(diǎn)工質(zhì)以使吸熱端被換熱水池的池水加熱后可致冷卻工質(zhì)蒸發(fā)，放熱端被空氣冷卻可致冷卻工質(zhì)冷凝。其中，換熱管組件還包括：用以對(duì)多根換熱管進(jìn)行固定的中空桶格架，多根換熱管在中空桶格架上等距均勻布置，其中：中空桶格架可在換熱水池的池水中產(chǎn)生一定的浮力以使換熱管組件能夠浮動(dòng)在換熱水池的液面上。其中，換熱管組件還包括：環(huán)形固定格架，環(huán)形固定格架由多個(gè)圓環(huán)緊密焊接而成，中空桶格架固定在環(huán)形固定格架的圓環(huán)中。其中，多組換熱管組件進(jìn)行拼裝后的長(zhǎng)度尺寸和寬度尺寸分別大于換熱管的軸向高度尺寸。其中，換熱管的外壁上裝設(shè)有翹片。其中，冷卻工質(zhì)的沸點(diǎn)在25°C-100°C之間。其中，冷卻工質(zhì)為氟利昂類R11、R113、R114及R21中的任一種冷卻工質(zhì)。其中，安全殼補(bǔ)水池補(bǔ)水裝置包括安全殼補(bǔ)水池和將安全殼補(bǔ)水池連通至換熱水池的管道，管道上安裝有閥門，閥門可以接受控制信號(hào)或者人為操作，當(dāng)換熱水池的需要補(bǔ)充的時(shí)候，將安全殼補(bǔ)水池的水補(bǔ)充入換熱水池。本發(fā)明所提供的長(zhǎng)時(shí)效非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，具有如下有益效果：第一、通過換熱水池中池水的蒸發(fā)和/或換熱管組件的熱交換，可將換熱水池中池水的熱量傳遞到安全殼和混凝土屏蔽層之間的空氣中，空氣入口和空氣出口之間進(jìn)行空氣對(duì)流可將熱量帶走，安全殼補(bǔ)水池補(bǔ)水裝置維持換熱水池液面的基本不變。換熱水池的冷卻和安全殼補(bǔ)水池的補(bǔ)水，相對(duì)現(xiàn)有把冷卻水源放置在安全殼頂部的做法，消除了安全殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的隱患，并且由于消除了上述隱患，因而可以進(jìn)一步增加安全殼補(bǔ)水池的容量；現(xiàn)有技術(shù)中，在核電廠發(fā)生事故之后，需要將頂部水箱的水噴淋到安全殼外壁面，按照實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果，噴淋成功之前需要大約350秒的時(shí)間，而本發(fā)明中，換熱水池中池水隨時(shí)與安全殼外壁面接觸，在核電廠發(fā)生事故之后，馬上可以執(zhí)行換熱的作用。換熱效率和冷卻水的及時(shí)性的提高，有助于抑制事故后安全殼壓力峰值，提高了安全殼抵御極端事件的能力，從而提高了核電廠的安全性和可靠性。第二，浮動(dòng)換熱管組件的設(shè)計(jì)，增加換熱面積，提高換熱效率；換熱管組件包括多根內(nèi)部填裝有一定量冷卻工質(zhì)的換熱管，換熱管設(shè)為密封，換熱管的內(nèi)部保持常壓或加壓，在被空氣冷卻后可循環(huán)利用，有效降低換熱水池的溫度，減少了換熱水池池水的蒸發(fā)；并且，提高安全殼補(bǔ)水池容量，換熱水池液位可基本保持不變。這保證很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)（＞72小時(shí)）無(wú)需動(dòng)力源仍能滿足功能需求。第三、采用換熱水池?fù)Q熱和在空氣入口和空氣出口之間空氣會(huì)因?yàn)樽匀谎h(huán)的作用實(shí)現(xiàn)由下自上的流動(dòng)，流動(dòng)的同時(shí)將帶走安全殼壁面的熱量，無(wú)需外界提供動(dòng)力，提升安全可靠性。第四、由于換熱水池緊貼鋼制安全殼壁面，即便換熱池中處于寒冷地區(qū)，其中的水即使凍結(jié)也可以接受鋼制安全殼傳遞的熱量、逐漸熔化。此外，冰熔化的過程能夠帶走更多的熱量，冰或者更低溫度的水能導(dǎo)致與鋼制安全殼更大的溫差，從而增大熱移除功率。第五、全程采用非能動(dòng)技術(shù)，無(wú)需人工操作、直流電源或泵，事故后很長(zhǎng)時(shí)間無(wú)需電源。附圖說明為了更清楚地說明本發(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)單的介紹，顯而易見地，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)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)明實(shí)施例長(zhǎng)時(shí)效非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例長(zhǎng)時(shí)效非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的換熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例長(zhǎng)時(shí)效非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的環(huán)形固定格架的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，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。結(jié)合參見圖1-圖3，為本發(fā)明長(zhǎng)時(shí)效非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的實(shí)施例一。本實(shí)施例中的長(zhǎng)時(shí)效非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)包括：鋼制安全殼1；設(shè)置在鋼制安全殼1外部的混凝土屏蔽層2，混凝土屏蔽層2和鋼制安全殼1的外壁之間具有能夠?yàn)榘踩珰ぬ峁╈o壓的換熱水池3；浮動(dòng)設(shè)置在換熱水池3液面3a上的換熱管組件4；換熱水池液面3a上方的混凝土屏蔽層2上開設(shè)用以使外部空氣進(jìn)入鋼制安全殼1和混凝土屏蔽層2之間的空氣入口21，鋼制安全殼1頂部的混凝土屏蔽層2上開設(shè)用以使鋼制安全殼1和混凝土屏蔽層2之間的空氣排出的空氣出口22；以及連通至換熱水池3的安全殼補(bǔ)水池補(bǔ)水裝置5，其中：通過換熱水池3中池水的蒸發(fā)和/或換熱管組件4的熱交換，可將換熱水池3中池水的熱量傳遞到鋼制安全殼1和混凝土屏蔽層2之間的空氣中，空氣入口21和空氣出口22之間自動(dòng)形成空氣對(duì)流，并可將熱量帶走，安全殼補(bǔ)水池補(bǔ)水裝置5通過管道和閥門，向換熱水池補(bǔ)水，以維持換熱水池液面3a的基本不變。具體實(shí)施時(shí)，鋼制安全殼1為鋼制安全殼，將殼體設(shè)置成鋼板，滿足非能動(dòng)核電廠安全殼抑制壓力、包容放射性物質(zhì)、將安全殼內(nèi)熱導(dǎo)通過鋼導(dǎo)出等功能需求?；炷疗帘螌?設(shè)置在鋼制安全殼1的外部，混凝土屏蔽層2具有放射性屏蔽的作用，提高抵抗外部撞擊的能力。混凝土屏蔽層2和鋼制安全殼1的外壁之間具有能夠?yàn)榘踩珰ぬ峁├鋮s的換熱水池3。具體地，換熱水池液面3a上方的混凝土屏蔽層2上開設(shè)用以使外部空氣進(jìn)入鋼制安全殼1和混凝土屏蔽層2之間的空氣入口21，空氣入口21起到的作用是：一方面可以作為空氣進(jìn)入鋼制安全殼1和混凝土屏蔽層2之間的換熱管組件4上部的入口，另一方面還可以作為換熱水池3的溢流孔以防止換熱水池3的蓄水位過高?？諝馊肟?1所在位置以下的混凝土屏蔽層2和鋼制安全殼1之間形成換熱水池3，換熱水池3內(nèi)的池水能夠在事故后為鋼制安全殼1提供靜壓，增加鋼制安全殼1的抑壓能力。換熱水池3所起到的作用是：換熱水池3的池水浸泡部分鋼制安全殼1外壁面，即相當(dāng)于將壓力容器置于水池中。核電廠發(fā)生時(shí)候以后，反應(yīng)堆的熱量釋放到安全殼內(nèi)，安全殼的熱量通過鋼制安全殼的鋼壁面，傳遞給換熱水池。需要說明的是，換熱水池3中的池水不會(huì)給鋼制安全殼1的殼體造成不可接受的壓力負(fù)荷，如表1所示，以AP1000的鋼制安全殼為例，81psig壓力負(fù)荷下24小時(shí)內(nèi)失效概率小于0.01%，本實(shí)施例中初步設(shè)計(jì)的換熱水池3的蓄水位高為10米，則換熱水池3水池底部處鋼制安全殼承受的水力壓頭為14.22psig，遠(yuǎn)小于鋼制安全殼1的失效承載壓力負(fù)荷。此外，本實(shí)施例中也可以擬采取其它措施，增強(qiáng)水池所在部分鋼制安全殼殼體的負(fù)荷承載能力，例如采用加強(qiáng)筋、壁面加厚等措施。表124小時(shí)和72小時(shí)名義和保守工況AP1000安全殼失效概率工況24小時(shí)壓力(MPa表壓/psig)24小時(shí)失效概率72小時(shí)壓力(MPa表壓/psig)72小時(shí)失效概率名義工況0.558/81<0.01%(1)0.724/1052.2%(1)保守工況0.689/1002%(2)1.117/16290.5%(2)進(jìn)一步的，換熱管組件4包括：多根內(nèi)部填裝有一定量冷卻工質(zhì)的換熱管41，換熱管41的內(nèi)部保持常壓或加壓，換熱管41具有吸熱端411和放熱端412。其中，換熱管41的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，例如數(shù)百根或數(shù)千根。換熱管41中充入有一定量的不與工質(zhì)和管壁反應(yīng)的穩(wěn)定氣體，使管體內(nèi)部保持常壓或加壓的狀態(tài)，。用以對(duì)多根換熱管進(jìn)行固定的中空桶格架42，多根換熱管41在中空桶格架42上等距均勻布置，其有利于形成均勻的散熱空間，增強(qiáng)散熱效果。中空桶格架42可在換熱水池2的池水中產(chǎn)生一定的浮力以使換熱管組件4能夠浮動(dòng)在換熱水池3的液面3a上。具體實(shí)施時(shí)，可以通過將中空桶格架42設(shè)為中空的結(jié)構(gòu)加以實(shí)現(xiàn)。例如，本實(shí)施例中，中空桶格架42為圓柱狀的中空密封桶，中空桶格架42設(shè)為中空的圓柱狀密封桶還可以起到如下功用，當(dāng)多組換熱管組件進(jìn)行拼裝時(shí)，設(shè)為圓柱狀的中空桶格架42可以減小與相鄰換熱管組件之間的切線或切點(diǎn)，從而減少與相鄰換熱管組件發(fā)生碰撞的可能，能夠?qū)Q熱管41進(jìn)行軸向固定?？梢岳斫獾氖牵锌胀案窦?2的密封結(jié)構(gòu)可以形成一定的浮力，使整個(gè)組件浮動(dòng)在水面上。換熱管組件4還包括：環(huán)形固定格架43，環(huán)形固定格架43由多個(gè)圓環(huán)431緊密焊接而成，中空桶格架42固定在環(huán)形固定格架43的圓環(huán)431中。圓環(huán)431是換熱管組件4放置的位置，將換熱組件4中部的中空桶格架42固定在圓環(huán)431上。如此，可使組件受熱后相對(duì)位置固定，減少相鄰組件的碰撞，保證換熱組件不易傾覆；并且，如此設(shè)計(jì)也可以充分利用換熱水池3的空間，放置盡可能多的換熱組件4，進(jìn)而提高換熱能力。其它實(shí)施方式中也可以設(shè)計(jì)成其他形狀，并不影響實(shí)施。進(jìn)一步的，換熱管41為中空且兩端密封的圓柱管，由于其內(nèi)部填裝有一定量的冷卻工質(zhì)并保持有常壓或加壓，使得其在工作時(shí)維持下部多為液體，上部多為汽體的狀態(tài)，也進(jìn)而使得換熱管41的重心位于中下部，其作用是減小換熱管組件傾覆的可能性，也有利于當(dāng)多個(gè)換熱管41被同時(shí)固定在中空桶格架42中，換熱管組件4可在水中垂直站立，不會(huì)傾覆。換熱管41置放在換熱水池液面3a以下的部分為吸熱端411，換熱管41置放在換熱水池液面3a以上的部分為放熱端412；冷卻工質(zhì)T為低沸點(diǎn)工質(zhì)以使吸熱端411被換熱水池1的池水加熱后可致冷卻工質(zhì)蒸發(fā)，放熱端412被空氣冷卻可致冷卻工質(zhì)冷凝。具體實(shí)施時(shí)，換熱管41內(nèi)冷卻工質(zhì)T應(yīng)采用相應(yīng)壓力下沸點(diǎn)在約25℃（大氣環(huán)境溫度）和100℃（乏燃料貯存水池水沸騰溫度）之間，且汽化潛熱大的工質(zhì)，例如氟利昂類的R11、R113、R114和R21，這樣換熱管的吸熱端411被池水加熱導(dǎo)致工質(zhì)蒸發(fā)，放熱端412被來(lái)自空氣入口21的空氣冷卻導(dǎo)致工質(zhì)冷凝，在重力作用下回流到換熱管41的下部液體部分。工質(zhì)T冷凝放熱，空氣在換熱水池3液面3a以及換熱管41上部受熱，混合換熱水池3蒸發(fā)的水蒸氣，在密度差驅(qū)動(dòng)下上升，最終通過鋼制安全殼1頂部的通風(fēng)出口22排放。選取的工質(zhì)要求在這個(gè)過程中能夠盡量多地帶走熱量?？梢岳斫獾氖牵河捎趽Q熱管組件4的熱交換面積和冷交換面積大于單一液面的換熱面積；利用特定壓力下特殊液體比水的沸點(diǎn)低和汽化潛熱差異大的特點(diǎn)，相比同質(zhì)量的水，工質(zhì)排出安全殼內(nèi)更多的熱量，提高了換熱效率。因此，以鋼制安全殼1外換熱水池3和換熱組件4為主要部件的安全殼冷卻系統(tǒng)能夠更有效地滿足排出堆芯余熱的需求。進(jìn)一步的，常見的制冷劑按冷凝溫度分為三類：高溫低壓制冷劑：R11、R113、R114、R21，中溫中壓制冷劑：R12、R22等，低溫高壓制冷劑：R13、R14等。換熱管內(nèi)工質(zhì)應(yīng)為高溫低壓制冷劑。適用工質(zhì)的參數(shù)見表2。綜合考慮工質(zhì)的工作壓力、沸點(diǎn)和汽化潛熱，本設(shè)計(jì)中的工質(zhì)初定為R113，R113滿足低沸點(diǎn)和汽化潛熱較大的特點(diǎn)，并且工作壓力為常壓，簡(jiǎn)化換熱管制作工藝，對(duì)換熱管包殼材料的強(qiáng)度要求不高。表2：高溫低壓制冷劑參數(shù)壓力(bar)沸點(diǎn)(℃)汽化潛熱(kJ/kg)R111.740174.17R1131.047147.19R1143.3740122.09R212.9640224.4優(yōu)選的，換熱管41的外壁上裝設(shè)有翹片413，用以加強(qiáng)換熱，提升散熱效率。優(yōu)選的，多組換熱管組件4進(jìn)行拼裝后的長(zhǎng)度尺寸和寬度尺寸分別大于換熱管41的軸向高度尺寸，如此設(shè)置的作用是：保證浮動(dòng)在液面上的換熱管組件41不容易被傾覆。進(jìn)一步地，長(zhǎng)時(shí)效非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)還包括安全殼補(bǔ)水池補(bǔ)水裝置5，其中，安全殼補(bǔ)水池補(bǔ)水裝置5包括安全殼補(bǔ)水池51和將安全殼補(bǔ)水池51連通至換熱水池的管道52，管道上安裝有閥門53，閥門可以接受控制信號(hào)或者人為操作，當(dāng)換熱水池3的需要補(bǔ)充的時(shí)候，將安全殼補(bǔ)水池51的水補(bǔ)充入換熱水池3。具體實(shí)施時(shí)，安全殼補(bǔ)水池補(bǔ)水裝置5的作用是補(bǔ)充由于換熱水池3池水蒸發(fā)而造成的換熱水池3的液位下降，保證安全殼冷卻系統(tǒng)的換熱能力，本發(fā)明所提供的長(zhǎng)時(shí)效非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)在具體實(shí)施時(shí)，非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)在核電廠正常運(yùn)行工況下不使用，只在事故后必要時(shí)自動(dòng)投入使用。一旦發(fā)生事故，換熱管組件4的換熱管41吸熱端411自動(dòng)吸收池水熱量，管內(nèi)工質(zhì)T沸點(diǎn)低，受熱易蒸發(fā)，氣體向上流動(dòng)進(jìn)入放熱端412，在這里被換熱管41外壁面空氣冷卻，工質(zhì)T被冷凝成液相，液相工質(zhì)沿著內(nèi)壁面向下流動(dòng)，回到吸熱段，空氣受熱后上升，通過通風(fēng)出口22最終排到大氣中。即形成池水→吸熱端411鋼壁面→工質(zhì)T→放熱端412鋼壁面→空氣的冷卻鏈，通過工質(zhì)T反復(fù)的蒸發(fā)、冷凝、回流，將池水的熱量最終傳遞到空氣，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)效帶走安全殼內(nèi)熱量。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故情況下，換熱水池3的大小和換熱組件4的數(shù)目滿足，使得換熱水池3液面附近溫度低于工質(zhì)的沸點(diǎn)，換熱水池的蒸發(fā)較少。超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故下，換熱水池3液面附近溫度等于或高于工質(zhì)的沸點(diǎn)，此時(shí)依靠換熱水池的水的蒸發(fā)和空氣對(duì)流帶走安全殼熱量。事故后，換熱水池3的水不可以避免的會(huì)有一部分被蒸發(fā)，從而造成換熱水池液位下降，造成換熱管組件4也隨之下降，如果下降太低，可能會(huì)接觸到換熱水池底部，造成換熱管損壞；水量太低也無(wú)法滿足換熱需求，安全殼補(bǔ)水池補(bǔ)水裝置5用以維持液位。本發(fā)明所提供的長(zhǎng)時(shí)效非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)，具有如下有益效果：第一、通過換熱水池中池水的蒸發(fā)和/或換熱管組件的熱交換，可將換熱水池中池水的熱量傳遞到安全殼和混凝土屏蔽層之間的空氣中，空氣入口和空氣出口之間進(jìn)行空氣對(duì)流可將熱量帶走，安全殼補(bǔ)水池補(bǔ)水裝置維持換熱水池液面的基本不變。換熱水池的冷卻和安全殼補(bǔ)水池的補(bǔ)水，相對(duì)現(xiàn)有把冷卻水源放置在安全殼頂部的做法，消除了安全殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的隱患，并且由于消除了上述隱患，因而可以進(jìn)一步增加安全殼補(bǔ)水池的容量；冷卻水的及時(shí)性和換熱效率的提高，有助于抑制事故后安全殼壓力峰值，提高了安全殼抵御極端事件的能力，從而提高了核電廠的安全性和可靠性。第二，浮動(dòng)換熱管組件的設(shè)計(jì)，增加換熱面積，提高換熱效率；換熱管組件包括多根內(nèi)部填裝有一定量冷卻工質(zhì)的換熱管，換熱管設(shè)為密封，換熱管的內(nèi)部保持常壓或加壓，在空氣冷卻后可循環(huán)利用，有效降低換熱水池的溫度，減少了液體的蒸發(fā)；并且，提高安全殼補(bǔ)水池容量，換熱水池液位可保持基本不變。這保證很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)（＞72小時(shí)）無(wú)需動(dòng)力源仍能滿足功能需求。第三、采用換熱水池?fù)Q熱和在空氣入口和空氣出口之間空氣會(huì)因?yàn)樽匀谎h(huán)的作用實(shí)現(xiàn)由下自上的流動(dòng)，流動(dòng)的同時(shí)將帶走安全殼壁面的熱量，無(wú)需外界提供動(dòng)力，提升安全可靠性。第四、由于換熱水池緊貼鋼制安全殼壁面，即便換熱池中處于寒冷地區(qū)，其中的水即使凍結(jié)也可以接受鋼制安全殼傳遞的熱量、逐漸熔化。此外，冰熔化的過程能夠帶走更多的熱量，冰或者更低溫度的水能導(dǎo)致與鋼制安全殼更大的溫差，從而增大熱移除功率。第五、實(shí)現(xiàn)全程非能動(dòng)技術(shù)，無(wú)需人工操作、直流電源或泵，事故后很長(zhǎng)時(shí)間無(wú)需電源。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3