一种缓解LOCA事故后破口虹吸的非能动装置的制作方法

一种缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置
技术领域
1.本发明涉及一种非能动装置，特别涉及一种适用于核电厂的缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置。


背景技术：

2.基于工艺的需要，某些管道需要深入反应堆压力容器内，当反应堆压力容器外的那部分管道发生破裂时，从破口至压力容器内的管道变成虹吸管，在破口位置和压力容器内冷却剂液面之间的压差驱动下(即虹吸力)会导致虹吸现象，即压力容器内高温、高压、高放射性的冷却剂由于虹吸力和堆内压力将通过该虹吸管从破口处喷出，形成冷却剂丧失事故(loca事故)。
3.相比无需考虑虹吸现象的loca事故，该事故后果更为严重。由于管道深入压力容器内，只有等泄漏到安全壳内的冷却剂液位与压力容器内的液位持平时，虹吸现象才会停止。该事故造成：1)压力容器内的冷却剂大量泄漏，堆芯冷却能力大为下降，且极大可能使堆芯裸露，传热能力大为下降，可能使燃料元件受到破坏，发生堆芯熔化；2)高温高压冷却剂喷入安全壳，威胁安全壳的完整性；3)冷却剂中的放射性物质进入安全壳后，若安全壳发生泄漏，会污染环境。
4.目前，系统缺乏有效的可缓解由虹吸现象造成loca事故的人为干预措施。破口处的虹吸现象不仅对反应堆的自身安全构成威胁，而且可能严重污染周围环境。
5.因此，特别需要一种缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置，以解决上述现有存在的问题，并且在正常运行时该装置能将冷却剂沿着管道送入压力容器深处，且满足冷却剂输送流量需求，即不影响冷却剂的正常输送。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置，针对现有技术的不足，在短时间内能有效缓解loca事故后的破口虹吸，提升核电厂的安全性。
7.本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
8.一种缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置，其特征在于，包括螺旋叶片、叶轮轴、旋叶轮、喷放管和管套；螺旋叶片设置固定于叶轮轴上，所述旋叶轮与叶轮轴的下端与管套内壁焊接固定连接，旋叶轮与螺旋叶片适配连接；喷放管设置于管套的下方，喷放管与套管的基准线对准，喷放管与套管分别通过支架或吊装固定装配。
9.在本发明的一个实施例中，所述螺旋叶片是实体螺旋式的，其刚性强，强度高，不容易断裂，运行稳定可靠。
10.在本发明的一个实施例中，所述旋叶轮是旋流式诱导叶轮。
11.在本发明的一个实施例中，所述非能动装置安装在压力容器内，与需要深入压力容器内的管道连接，所述非能动装置设置在压力容器内的顶部。
12.在本发明的一个实施例中，所述非能动装置与管道竖直连接，所述非能动装置的
一端与深入压力容器内的管道直接连接，所述非能动装置的另一端与压力容器外管道直接连接。
13.本发明的缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置，工作过程如下：
14.当正常运行时，冷却剂从反应堆压力容器外经本发明的缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置所连接的管道向下流进反应堆压力容器，冷却剂主要通过螺旋叶片周围通畅的环形区域流下，压降较小，能满足冷却剂输送流速需求。且能够将冷却剂沿着管道送入压力容器深处，而不会从管套泄漏到反应堆压力容器顶部，能满足冷却剂输送流量需求。
15.当压力容器外的管道发生破口时，从破口至压力容器内的管道变成虹吸管，压力容器内冷却剂系统的冷却剂由于虹吸力和堆内外压差将通过该管道反向进入本发明的缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置，或通过喷放管进入本发明的缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置。冷却剂通过下部的旋叶轮形成旋流运动，然后经由螺旋叶片使流体继续旋流流动，从而产生较高的压降，那么通过本发明的缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置的冷却剂量变少，则破口的冷却剂泄漏量则变少；当压力容器内的冷却剂液位下降至喷放管以下时，压力容器内的气体可通过喷放管进入本发明的缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置，从而减少进入本发明的缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置和破口的冷却剂量，达到缓解loca事故后破口虹吸的效果。
16.本发明的缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置，与现有技术相比，与反应堆冷却剂系统直接连接的需要深入压力容器内的管道，当压力容器外的管道发生破裂时，由于旋叶轮和螺旋叶片产生的旋流流动阻力大，通过装置和破口的反应堆冷却剂泄漏量则变少，缓解了事故后果，另一方面也延缓了事故的发展速度，使操作人员有足够的时间进行处理，实现本发明的目的。
17.本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
18.图1为本发明的缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置的结构示意图；
19.图2为图1中的a
‑
a的剖面示意图。
具体实施方式
20.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
21.实施例
22.如图1和图2所示，本发明的缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置，由螺旋叶片1、叶轮轴2、旋叶轮3、套管4和喷放管5组成。螺旋叶片1设置固定于叶轮轴2上，旋叶轮3与叶轮轴2的下端与管套4内壁焊接固定连接，旋叶轮3与螺旋叶片1适配连接，以便使流体在装置内继续旋流流动。
23.螺旋叶片1是实体螺旋式的，其刚性强，强度高，不容易断裂，运行稳定可靠，每片螺旋叶片1可以是左旋或右旋、螺距范围为套管4内径的0.5
‑
5倍，螺旋叶片1的厚度为1
‑
20mm，螺旋叶片1的外径为套管4内径的0.1
‑
0.9倍。
24.叶轮轴2的长度范围为套管4内径的5
‑
10倍，叶轮轴2的外径为管套4内径的0.1
‑
0.5倍。
25.旋叶轮3是旋流式诱导叶轮，叶片数大于等于3片，叶片与叶轮轴2的夹角可以是0
‑
45度，叶片可以为直叶片或有一定弧度。
26.喷放管5设置于管套4的下方，喷放管5与套管4的基准线对准，喷放管5与套管4分别通过支架或吊装固定装配，喷放管5最大处内径可以是套管4内径的1.5
‑
3倍，最小处管径可以是与之连接的管道管径，也可以是其他大小的管径。
27.本发明的缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置由金属(例如不锈钢或碳钢或铝合金等)或高分子聚合物材料(例如聚酰亚胺或聚四氟乙烯等)制成，可以耐事故后的高温、高辐照条件。
28.当正常运行时，冷却剂从反应堆压力容器外经本装置所在管道向下流进反应堆压力容器，冷却剂主要通过螺旋叶片1周围通畅的环形区域流下，压降较小，能满足冷却剂输送流速需求。且能够将冷却剂沿着管道送入压力容器深处，而不会从管套泄漏到反应堆压力容器顶部，能满足冷却剂输送流量需求。
29.当压力容器外的管道发生破口时，从破口至压力容器内的管道变成虹吸管，压力容器内冷却剂系统的冷却剂由于虹吸力和堆内压力将通过该虹吸管进入该装置，或通过该装置的喷放管5进入装置。冷却剂进入该装置下部旋叶轮3启动旋流运动，然后经由螺旋叶片1迫使流体继续旋流流动，从而产生较高的压降，那么通过本装置的冷却剂量变少，则破口的冷却剂泄漏量变少，达到缓解loca事故后破口虹吸的效果。当压力容器内的冷却剂液位下降至喷放管5入口以下时，压力容器内的气体通过喷放管5进入本发明的缓解loca事故后破口虹吸的非能动装置，从而减少破口的冷却剂泄漏量，另一方面达到缓解loca事故后破口虹吸的效果，提高事故后的安全裕量的作用。
30.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。