本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可提高冷卻劑利用率的安全殼冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

核反應(yīng)堆，是一種啟動(dòng)、控制并維持核裂變或核聚變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的系統(tǒng)。在反應(yīng)堆之中，核反應(yīng)的速率可以得到精確的控制，其能量能夠以較慢的速度向外釋放，供人們利用。核反應(yīng)堆有多種用途，最重要的用途是產(chǎn)生熱能，用以代替其他燃料，產(chǎn)生蒸汽發(fā)電或驅(qū)動(dòng)航空母艦等設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)。核反應(yīng)堆作為一種重要的能量來(lái)源，其在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題也不容小視。安全殼噴淋系統(tǒng)就是針對(duì)一回路水發(fā)生事故時(shí)，用于降低安全殼內(nèi)壓力和溫度的保護(hù)系統(tǒng)。

現(xiàn)有技術(shù)中，非能動(dòng)安全殼噴淋系統(tǒng)作為一種可在斷電情況下運(yùn)行的保護(hù)系統(tǒng)，為核反應(yīng)堆的安全提供了重要保證。進(jìn)一步優(yōu)化非能動(dòng)安全殼噴淋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步提高非能動(dòng)情況下對(duì)冷卻劑的利用率，是本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的重要方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)進(jìn)一步優(yōu)化非能動(dòng)安全殼噴淋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步提高非能動(dòng)情況下對(duì)冷卻劑的利用率，是本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的重要方向的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種可提高冷卻劑利用率的安全殼冷卻系統(tǒng)，該安全殼冷卻系統(tǒng)具有更高的冷卻劑利用效率。

本發(fā)明提供的一種可提高冷卻劑利用率的安全殼冷卻系統(tǒng)通過(guò)以下技術(shù)要點(diǎn)來(lái)解決問(wèn)題：一種可提高冷卻劑利用率的安全殼冷卻系統(tǒng)，包括設(shè)置于安全殼上方的冷卻水箱、通過(guò)第一連通管與冷卻水箱相連的噴淋頭，所述噴淋頭位于安全殼的外側(cè)，所述噴淋頭用于向安全殼的外壁噴淋冷卻水，還包括呈鐘罩狀的屏蔽罩，所述屏蔽罩用于將安全殼套設(shè)在其內(nèi)部，且屏蔽罩的內(nèi)壁與安全殼的外壁之間具有間隙，所述冷卻水箱設(shè)置在屏蔽罩的頂部，所述噴淋頭位于所述間隙內(nèi)；

還包括設(shè)置于所述間隙內(nèi)的冷卻翅片，所述冷卻翅片與安全殼的外壁之間還具有流通通道，所述流通通道用于介質(zhì)由冷卻翅片的一側(cè)流向另一側(cè)。

具體的，以上冷卻水箱用于盛裝作為安全殼冷卻劑的冷卻水，將冷卻水箱設(shè)置于安全殼的上方，冷卻水可在重力的作用下經(jīng)第一連通管流至噴淋頭，再由噴淋頭噴出實(shí)現(xiàn)對(duì)安全殼的非能動(dòng)冷卻。本方案中，將噴淋頭設(shè)置在所述間隙內(nèi)，可盡可能使得冷卻水與安全殼的外壁充分接觸，以利于提高對(duì)安全殼的冷卻效果，同時(shí)便于收集參與熱交換后的冷卻水，以便用于循環(huán)利用。

由于現(xiàn)有噴淋頭對(duì)冷卻水的霧化效果好，這樣，受熱上升的水蒸氣會(huì)夾雜大量未充分吸熱的冷卻水，以上設(shè)置的冷卻翅片可用于阻擋受熱上升的水蒸氣，使得其運(yùn)動(dòng)速度變慢，這樣，夾雜在其內(nèi)的冷卻水可在重力的作用下下落至安全殼表面以用于吸熱；同時(shí)，在水蒸氣與冷卻翅片接觸時(shí)，水蒸氣可與冷卻翅片進(jìn)行熱交換后變成液態(tài)，而后在重力的作用下下落至安全殼表面以用于吸熱；同時(shí)，在水蒸氣與冷卻翅片接觸時(shí)，夾雜在其內(nèi)的液態(tài)水滴可在冷卻翅片的表面富集，到達(dá)一定程度后，可回流或低落至安全殼表面以用于吸熱，這樣，可使得所述系統(tǒng)對(duì)冷卻水具有較高的利用率。

本系統(tǒng)中，通過(guò)設(shè)置為冷卻翅片與安全殼的外壁之間還具有流通通道，這樣，液態(tài)或氣態(tài)的冷卻介質(zhì)可由所述流通通道穿過(guò)冷卻翅片，以上動(dòng)力可來(lái)源于冷卻介質(zhì)的動(dòng)能或冷卻介質(zhì)的重力勢(shì)能，這樣，可避免在安全殼的表面產(chǎn)生冷卻死角，從而保證對(duì)安全殼的冷卻效果。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案為：

還包括設(shè)置于安全殼內(nèi)的氣體罐，所述氣體罐通過(guò)第二連通管與冷卻水箱的上部相連，所述冷卻水箱為封閉容器。本方案中，通過(guò)設(shè)置位于安全殼內(nèi)的氣體罐，以上氣體罐用于盛裝氣體，在安全殼內(nèi)一回路水發(fā)生泄漏時(shí)，安全殼內(nèi)部溫度升高，此時(shí)，氣體罐內(nèi)的氣體發(fā)生膨脹，這樣，可使得冷卻水箱內(nèi)的內(nèi)壓增大，以上內(nèi)壓增大作用于冷卻水，可使得由噴淋頭噴出的冷卻水流量增大，即安全殼內(nèi)溫度升高速度越快，可使得噴淋頭噴出冷卻水流量越大，這樣，達(dá)到強(qiáng)化本系統(tǒng)對(duì)安全殼冷卻效果的目的，即本系統(tǒng)具有更高的冷卻可靠性。

作為一種支承穩(wěn)定性強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)方案，所述冷卻水箱呈環(huán)狀，冷卻水箱的軸線與屏蔽罩的軸線共線。

為便于及時(shí)排出間隙內(nèi)溫度過(guò)高的冷流體，以使得本系統(tǒng)對(duì)安全殼具有高效的冷卻效果，所述屏蔽罩的底部還設(shè)置有冷卻水出口。

由于噴淋頭中包括的連通管及噴嘴均數(shù)量較多，作為一種對(duì)安全殼冷各向卻均勻，同時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)方案，所述噴淋頭對(duì)稱布置于安全殼的上方。

由于安全殼在運(yùn)行過(guò)程中，其內(nèi)溫度會(huì)有小幅度波動(dòng)，為避免正常情況下因?yàn)闅怏w罐內(nèi)的內(nèi)壓變化導(dǎo)致冷卻水箱中的冷卻水被擠出，還包括爆破片，所述爆破片設(shè)置于氣體罐和/或第二連通管內(nèi)，所述爆破片在氣體罐內(nèi)壓增大過(guò)程中破裂，所述爆破片在完好狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)其兩側(cè)空間的隔離。這樣，當(dāng)爆破片靠近氣體罐的一側(cè)內(nèi)壓增大到一定程度時(shí)，爆破片破裂，此時(shí)，冷卻水箱中的冷卻水對(duì)安全殼發(fā)揮冷卻作用。

所述屏蔽罩的頂部還設(shè)置有排氣孔，還包括設(shè)置于排氣孔內(nèi)和/或間隙內(nèi)的汽水分離器。以上設(shè)置的汽水分離器可使得未充分吸熱的冷卻水再次凝結(jié)成大水滴低落至間隙內(nèi)以便重新冷卻安全殼，達(dá)到提高冷卻水利用率的目的。

作為一種可隨時(shí)使得冷卻翅片對(duì)水蒸氣有冷卻能力的實(shí)現(xiàn)方案，所述冷卻翅片包括管道及支撐架，所述支撐架用于管道與安全殼的連接。以上管道用于通入冷流體，此時(shí)，可視作水蒸氣為熱流體，所述管道可被視為間壁式換熱器，將冷卻翅片通過(guò)支撐架安裝于安全殼表面的方案，旨在提供一種加工、制造容易的實(shí)現(xiàn)方式。作為一種便于制造、同時(shí)對(duì)水蒸氣冷卻能力強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)方案，以上管道可采用矩管、圓管等，管道整體設(shè)置為螺旋狀。

本發(fā)明具有以下有益效果：

具體的，以上冷卻水箱用于盛裝作為安全殼冷卻劑的冷卻水，將冷卻水箱設(shè)置于安全殼的上方，冷卻水可在重力的作用下經(jīng)第一連通管流至噴淋頭，再由噴淋頭噴出實(shí)現(xiàn)對(duì)安全殼的非能動(dòng)冷卻。本方案中，將噴淋頭設(shè)置在所述間隙內(nèi)，可盡可能使得冷卻水與安全殼的外壁充分接觸，以利于提高對(duì)安全殼的冷卻效果，同時(shí)便于收集參與熱交換后的冷卻水，以便用于循環(huán)利用。

由于現(xiàn)有噴淋頭對(duì)冷卻水的霧化效果好，這樣，受熱上升的水蒸氣會(huì)夾雜大量未充分吸熱的冷卻水，以上設(shè)置的冷卻翅片可用于阻擋受熱上升的水蒸氣，使得其運(yùn)動(dòng)速度變慢，這樣，夾雜在其內(nèi)的冷卻水可在重力的作用下下落至安全殼表面以用于吸熱；同時(shí)，在水蒸氣與冷卻翅片接觸時(shí)，水蒸氣可與冷卻翅片進(jìn)行熱交換后變成液態(tài)，而后在重力的作用下下落至安全殼表面以用于吸熱；同時(shí)，在水蒸氣與冷卻翅片接觸時(shí)，夾雜在其內(nèi)的液態(tài)水滴可在冷卻翅片的表面富集，到達(dá)一定程度后，可回流或低落至安全殼表面以用于吸熱，這樣，可使得所述系統(tǒng)對(duì)冷卻水具有較高的利用率。

本系統(tǒng)中，通過(guò)設(shè)置為冷卻翅片與安全殼的外壁之間還具有流通通道，這樣，液態(tài)或氣態(tài)的冷卻介質(zhì)可由所述流通通道穿過(guò)冷卻翅片，以上動(dòng)力可來(lái)源于冷卻介質(zhì)的動(dòng)能或冷卻介質(zhì)的重力勢(shì)能，這樣，可避免在安全殼的表面產(chǎn)生冷卻死角，從而保證對(duì)安全殼的冷卻效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述的一種可提高冷卻劑利用率的安全殼冷卻系統(tǒng)一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖2本發(fā)明所述的一種可提高冷卻劑利用率的安全殼冷卻系統(tǒng)一個(gè)具體實(shí)施例中，冷卻翅片與安全殼的連接關(guān)系示意圖。

圖中的編號(hào)依次為：1、安全殼，2、屏蔽罩，3、冷卻水箱，4、噴淋頭，5、第一連通管，6、第二連通管，7、爆破片，8、氣體罐，9、間隙，10、冷卻水出口，11、排氣孔，12、汽水分離器，13、冷卻翅片，14、管道，15、支撐架。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不僅限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1：

如圖1和圖2所示，一種可提高冷卻劑利用率的安全殼冷卻系統(tǒng)，包括設(shè)置于安全殼1上方的冷卻水箱3、通過(guò)第一連通管5與冷卻水箱3相連的噴淋頭4，所述噴淋頭4位于安全殼1的外側(cè)，所述噴淋頭4用于向安全殼1的外壁噴淋冷卻水，還包括呈鐘罩狀的屏蔽罩2，所述屏蔽罩2用于將安全殼1套設(shè)在其內(nèi)部，且屏蔽罩2的內(nèi)壁與安全殼1的外壁之間具有間隙9，所述冷卻水箱3設(shè)置在屏蔽罩2的頂部，所述噴淋頭4位于所述間隙9內(nèi)；

還包括設(shè)置于所述間隙9內(nèi)的冷卻翅片13，所述冷卻翅片13與安全殼1的外壁之間還具有流通通道，所述流通通道用于介質(zhì)由冷卻翅片13的一側(cè)流向另一側(cè)。

具體的，以上冷卻水箱3用于盛裝作為安全殼1冷卻劑的冷卻水，將冷卻水箱3設(shè)置于安全殼1的上方，冷卻水可在重力的作用下經(jīng)第一連通管5流至噴淋頭4，再由噴淋頭4噴出實(shí)現(xiàn)對(duì)安全殼1的非能動(dòng)冷卻。本方案中，將噴淋頭4設(shè)置在所述間隙9內(nèi)，可盡可能使得冷卻水與安全殼1的外壁充分接觸，以利于提高對(duì)安全殼1的冷卻效果，同時(shí)便于收集參與熱交換后的冷卻水，以便用于循環(huán)利用。

由于現(xiàn)有噴淋頭4對(duì)冷卻水的霧化效果好，這樣，受熱上升的水蒸氣會(huì)夾雜大量未充分吸熱的冷卻水，以上設(shè)置的冷卻翅片13可用于阻擋受熱上升的水蒸氣，使得其運(yùn)動(dòng)速度變慢，這樣，夾雜在其內(nèi)的冷卻水可在重力的作用下下落至安全殼1表面以用于吸熱；同時(shí)，在水蒸氣與冷卻翅片13接觸時(shí)，水蒸氣可與冷卻翅片13進(jìn)行熱交換后變成液態(tài)，而后在重力的作用下下落至安全殼1表面以用于吸熱；同時(shí)，在水蒸氣與冷卻翅片13接觸時(shí)，夾雜在其內(nèi)的液態(tài)水滴可在冷卻翅片13的表面富集，到達(dá)一定程度后，可回流或低落至安全殼1表面以用于吸熱，這樣，可使得所述系統(tǒng)對(duì)冷卻水具有較高的利用率。

本系統(tǒng)中，通過(guò)設(shè)置為冷卻翅片13與安全殼1的外壁之間還具有流通通道，這樣，液態(tài)或氣態(tài)的冷卻介質(zhì)可由所述流通通道穿過(guò)冷卻翅片13，以上動(dòng)力可來(lái)源于冷卻介質(zhì)的動(dòng)能或冷卻介質(zhì)的重力勢(shì)能，這樣，可避免在安全殼1的表面產(chǎn)生冷卻死角，從而保證對(duì)安全殼1的冷卻效果。

實(shí)施例2：

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步限定：還包括設(shè)置于安全殼1內(nèi)的氣體罐8，所述氣體罐8通過(guò)第二連通管6與冷卻水箱3的上部相連，所述冷卻水箱3為封閉容器。本方案中，通過(guò)設(shè)置位于安全殼1內(nèi)的氣體罐8，以上氣體罐8用于盛裝氣體，在安全殼1內(nèi)一回路水發(fā)生泄漏時(shí)，安全殼1內(nèi)部溫度升高，此時(shí)，氣體罐8內(nèi)的氣體發(fā)生膨脹，這樣，可使得冷卻水箱3內(nèi)的內(nèi)壓增大，以上內(nèi)壓增大作用于冷卻水，可使得由噴淋頭4噴出的冷卻水流量增大，即安全殼1內(nèi)溫度升高速度越快，可使得噴淋頭4噴出冷卻水流量越大，這樣，達(dá)到強(qiáng)化本系統(tǒng)對(duì)安全殼1冷卻效果的目的，即本系統(tǒng)具有更高的冷卻可靠性。

作為一種支承穩(wěn)定性強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)方案，所述冷卻水箱3呈環(huán)狀，冷卻水箱3的軸線與屏蔽罩2的軸線共線。

為便于及時(shí)排出間隙9內(nèi)溫度過(guò)高的冷流體，以使得本系統(tǒng)對(duì)安全殼1具有高效的冷卻效果，所述屏蔽罩2的底部還設(shè)置有冷卻水出口10。

由于噴淋頭4中包括的連通管及噴嘴均數(shù)量較多，作為一種對(duì)安全殼1冷各向卻均勻，同時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)方案，所述噴淋頭4對(duì)稱布置于安全殼1的上方。

由于安全殼1在運(yùn)行過(guò)程中，其內(nèi)溫度會(huì)有小幅度波動(dòng)，為避免正常情況下因?yàn)闅怏w罐8內(nèi)的內(nèi)壓變化導(dǎo)致冷卻水箱3中的冷卻水被擠出，還包括爆破片7，所述爆破片7設(shè)置于氣體罐8和/或第二連通管6內(nèi)，所述爆破片7在氣體罐8內(nèi)壓增大過(guò)程中破裂，所述爆破片7在完好狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)其兩側(cè)空間的隔離。這樣，當(dāng)爆破片7靠近氣體罐8的一側(cè)內(nèi)壓增大到一定程度時(shí)，爆破片7破裂，此時(shí)，冷卻水箱3中的冷卻水對(duì)安全殼1發(fā)揮冷卻作用。

所述屏蔽罩2的頂部還設(shè)置有排氣孔11，還包括設(shè)置于排氣孔11內(nèi)和/或間隙9內(nèi)的汽水分離器12。以上設(shè)置的汽水分離器12可使得未充分吸熱的冷卻水再次凝結(jié)成大水滴低落至間隙9內(nèi)以便重新冷卻安全殼1，達(dá)到提高冷卻水利用率的目的。

實(shí)施例3：

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例在以上任意一個(gè)實(shí)施例提供的任意一個(gè)技術(shù)方案的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步限定：作為一種可隨時(shí)使得冷卻翅片13對(duì)水蒸氣有冷卻能力的實(shí)現(xiàn)方案，所述冷卻翅片13包括管道14及支撐架15，所述支撐架15用于管道14與安全殼1的連接。以上管道14用于通入冷流體，此時(shí)，可視作水蒸氣為熱流體，所述管道14可被視為間壁式換熱器，將冷卻翅片13通過(guò)支撐架15安裝于安全殼1表面的方案，旨在提供一種加工、制造容易的實(shí)現(xiàn)方式。作為一種便于制造、同時(shí)對(duì)水蒸氣冷卻能力強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)方案，以上管道14可采用矩管、圓管等，管道14整體設(shè)置為螺旋狀，管道14起始于安全殼1的底端、止于安全殼1的頂端，且管道14的出入口分別位于上方和下方。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案下得出的其他實(shí)施方式，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。