一种反应堆安全防护系统的制作方法

1.本发明属于核反应堆安全技术领域，具体涉及反应堆安全防护系统。


背景技术：

2.为确保小型化反应堆的运行工况与事故工况放射性安全，反应堆需具备辐射屏蔽、余热排出以及超压泄放功能，以满足反应堆运行时辐射屏蔽、失热阱事故工况下余热排出以及一回路超压泄压要求，现有技术中上述功能通常由不同的设备执行实现，这些设备部件繁多、系统设置复杂，造成小型化反应堆配套系统体积和重量的上升，不利于小型化反应堆整体移动运输，特别是公路运输的实现。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种结构简单，且可满足小型化核反应堆的辐射屏蔽要求、排热要求和泄压要求的反应堆安全防护系统。
4.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种反应堆安全防护系统，包括保温层、散热隔层和冷却箱，所述散热隔层为环形，所述散热隔层竖向设置并套设在反应堆外，且所述散热隔层和反应堆均包裹在所述保温层内，所述冷却箱设置在所述保温层外，所述冷却箱具有进液口，所述冷却箱内用以装纳有冷却液，所述散热隔层内部具有冷却腔，所述反应堆上端具有泄压口，且所述泄压口处设置有泄压机构，所述泄压机构的泄压嘴与泄压管的一端连通，所述泄压管的另一端内延至所述冷却箱内，并浸没于冷却箱内液面下，所述散热隔层的下端设有与所述冷却腔内连通的第一接口，所述冷却箱的下端设有第二接口，所述第一接口和第二接口通过阀门连通，所述散热隔层的上端设有与所述冷却腔内连通的溢流口。
5.上述技术方案的有益效果在于：如此可在反应堆通过泄压机构排出的高压汽水能通入到冷却箱中进行冷却降压，同时还可将阀门打开以将冷却箱中的冷却液经过阀门排放置所述散热隔层内，从而对反应堆进行冷却，冷却腔内的冷却液气化为气态，并最终经溢流口排出。
6.上述技术方案中所述散热隔层包括顶部环管、底部环管和多根立管，所述顶部环管和底部环管均水平设置，并沿上下方向间隔分布在所述反应堆的上下两端，多根所述立管竖向设置并围设在所述反应堆外，每根所述立管的两端分别与所述顶部环管和底部环管连接并连通，所述溢流口设置在所述顶部环管上，所述第一接口设置在所述底部环管上。
7.上述技术方案的有益效果在于：如此通过底部环管将冷却液分流至多个立管中，同时由多个顶部环管对冷却液气化后的水汽收集后经溢流口排出。
8.上述技术方案中所述冷却腔的上端和下端均为膨大腔。
9.上述技术方案的有益效果在于：其结构简单，如此使得冷却腔位于两个膨大腔之间的区域较膨大腔薄，这有利于冷却液在冷却腔内均匀的分布，从而可提高冷却效果。
10.上述技术方案中还包括密封舱，所述冷却箱、散热隔层、保温层、泄压机构和反应
堆均设置于所述密封舱内。
11.上述技术方案的有益效果在于：通过在冷却箱外罩设密封舱，可有效的防止辐射能泄漏，且其安全性高。
12.上述技术方案中所述泄压机构为泄压阀。
13.上述技术方案的有益效果在于：如此可在反应堆内压力超标时直接由泄压机构自行进行泄压，以确保反应堆的安全运行。
14.上述技术方案中还包括集液箱，所述集液箱具有进液口和出液口，所述溢流口与所述集液箱的进液口连通，所述集液箱的出液口与所述冷却箱的进液口连通。
15.上述技术方案的有益效果在于：如此由集液箱对溢流口排出的水汽进行收集，并由集液箱向冷却箱内实时的补充冷却液，从而实现冷却液的循环。
16.上述技术方案中还包括散热器，所述散热器具有进液口和出液口，所述溢流口与所述散热器的进液口连通，所述散热器的出液口与所述集液箱的进液口连通。
17.上述技术方案的有益效果在于：如此由散热器来对溢流口排出的水汽进行冷却液化。
18.上述技术方案中所述冷却箱为环形，其竖向设置并套设在所述保温层外。
19.上述技术方案的有益效果在于：如此使得冷却箱在保温层外的分布更加紧凑。
20.上述技术方案中所述冷却箱设有多个，多个所述冷却箱呈环形分布在所述保温层外，所述散热隔层的下端环向间隔设有多个第一接口，多个所述冷却箱与多个所述第一接口对应，每个所述第一接口通过一个阀门与对应的所述第二接口连通，所述泄压管的另一端内延至任意一个所述冷却箱内，每个所述冷却箱的进液口均与所述集液箱的出液口连通。
21.上述技术方案的有益效果在于：如此使得多个冷却箱环设在保温层外(单个冷却箱的体积可减小)，而多个冷却箱环形围设在保温层外，使得其结构更加紧凑，同时抗风险能力更佳。
22.上述技术方案中所述泄压机构设有多个，所述反应堆的上端设有多个泄压口，且多个所述泄压口与多个所述泄压机构一一对应，每个所述泄压机构安装在对应的所述泄压口处，每个所述泄压机构的泄压嘴与一根所述泄压管的一端连通，所述泄压管的另一端内延至所述冷却箱内。
23.上述技术方案的有益效果在于：如此可使得反应堆的安全性更佳，避免单一泄压机构出现故障无法运行而导致反应堆出现超热超压状态下运行。
24.上述技术方案中所述冷却箱和泄压机构均设有两个，两个所述泄压机构与两个所述冷却箱一一对应，所述反应堆的上端设有两个泄压口，每个所述泄压口处安装一个所述泄压机构，每个所述泄压机构泄压嘴与一根泄压管的一端连通，所述泄压管的另一端内延至对应所述冷却箱内。
25.上述技术方案的有益效果在于：如此通过将冷却箱和泄压机构均设置两个，通过冗余设计可提高反应堆的安全性。
26.上述技术方案中所述阀门为气动阀，所述阀门的气控制口与外部气源的出气口或与对应的所述泄压机构的泄压嘴连通。
27.上述技术方案的有益效果在于：如此使得阀门可在泄压机构存在泄压时自行打开
以对反应堆进行降温。
附图说明
28.图1为本发明实施例所述反应堆安全防护系统的结构示意图；
29.图2为本发明实施例中所述反应堆、散热隔层、保温层和冷却箱俯视状态下的分布示意图；
30.图3为本发明实施例中冷却箱设有两个时的分布示意图；
31.图4为本发明实施例中冷却箱和泄压机构均设有两个是的结构简图；
32.图5为本发明实施例中所述散热隔层的展开图；
33.图6为本发明实施例中所述散热隔层的另一结构简图。
34.图中：1保温层、2散热隔层、21第一接口、22顶部环管、23底部环管、24立管、25膨大腔、3冷却箱、31第二接口、4反应堆、41泄压机构、42泄压管、5阀门、6密封舱、7集液箱、8散热器。
具体实施方式
35.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
36.如图1所示，本实施例提供了一种反应堆安全防护系统，包括保温层1、散热隔层2、冷却箱3、集液箱7和散热器8，所述散热隔层2为环形，所述散热隔层2竖向设置并套设在反应堆4外，且所述散热隔层2和反应堆4均包裹在所述保温层1内，所述冷却箱3竖向设置在所述保温层1外，所述冷却箱3具有进液口，所述冷却箱3内用以装纳有冷却液，所述散热隔层2内部具有冷却腔，所述反应堆4上端具有泄压口，且所述泄压口处设置有泄压机构41，所述泄压机构41的泄压嘴与泄压管42的一端连通，所述泄压管42的另一端内延至所述冷却箱3内，并浸没于冷却箱3内液面下，所述散热隔层2的下端设有与所述冷却腔内连通的第一接口21，所述冷却箱3的下端设有第二接口31，所述第一接口21和第二接口31通过阀门5连通，所述散热隔层2的上端设有与所述冷却腔内连通的溢流口，所述集液箱7和散热器8均具有进液口和出液口，所述溢流口与所述散热器8的进液口连通，所述散热器8(散热器可采用冷凝器，优选的为板式冷凝器，当然也可采用风冷式冷凝器)的出液口与所述集液箱7的进液口连通，所述集液箱7的出液口与所述冷却箱3的进液口连通，其中，冷却液可以是除盐水。其原理是：集液箱内储存有冷却液，而冷却箱内具有冷却液，由于反应堆在运行时会产生发出大量的热量，同时产生大量的水汽，若反应堆内压力超标，此时泄压机构打开以对反应堆进行泄压，而泄出的高压水汽如果直接外排可能会烫伤工作人员，同时导致反应堆周边环境潮湿，因此将泄压管引入到冷却箱内并浸没在冷却箱内的液面下，从而使得泄压管排除的水汽能在冷却箱内冷却，同时对水汽液化后的水回收作为冷却液利用(故冷却箱内的初始状态下冷却液不宜装满)，而当反应堆的温度超标时，打开阀门，此时冷却箱内的冷却液经阀门流入至散热隔层的冷却腔内，由于散热隔层与反应堆的侧壁接触，此时散热隔层对反应堆进行降温，同时冷却腔内的冷却液被气化为蒸汽并经溢流口流出至由散热器进行冷却液化，并最终回流至集液箱内，从而实现冷却液的循环，并实现对反应堆进行泄压降温处理。其中，所述保温层将所述反应堆和散热隔层完全包裹(反应堆的上端和下端均由保温层
包裹)，所述保温层可以是保温棉层，为了提高保温效果，所述保温层可包裹多层。当然，也可不增设散热器，而溢流口排出的水汽直接通过导管引流至远离反应堆的地方，而集液箱也可根据需要补充冷却液。
37.优选的，如图5所示，上述技术方案中所述散热隔层2包括顶部环管22、底部环管23和多根立管24(所述顶部环管、底部环管和立管均为金属管，为了提高立管的换热效果，所述立管的内壁上可不满散热翅片，且所述立管可采用扁形管，如此使得立管与反应堆侧壁的接触面积大，从而提高其换热效率)，所述顶部环管22和底部环管23均水平设置，并沿上下方向间隔分布在所述反应堆4的上下两端，多根所述立管24竖向设置并围设在所述反应堆4外，每根所述立管24的两端分别与所述顶部环管22和底部环管23连接并连通，所述溢流口设置在所述顶部环管22上，所述第一接口21设置在所述底部环管23上，如此通过底部环管将冷却液分流至多个立管中，同时由多个顶部环管对冷却液气化后的水汽收集后经溢流口排出，此时散热隔层为镂空的环形结构，优选的，相邻两个立管之间的间距宜小于5cm，或如图6所示，所述散热隔层为环形件，其内具有环形的冷却腔，而冷却腔的上端和下端均为环形的膨大腔25，此时散热隔层为环筒形结构。
38.上述技术方案中还包括密封舱6，所述冷却箱3、散热隔层2、保温层1、泄压机构41和反应堆4均设置于所述密封舱6内，通过在冷却箱外罩设密封舱，可有效的防止辐射能泄漏，且其安全性高。
39.上述技术方案中所述泄压机构41为泄压阀(当然，所述泄压机构还可采用设置于泄压口处的爆破片，单此时泄压管的对应端直接与泄压口连接并连同，此时反应堆内压力超标时，爆破片破裂使得泄压口处井泄压管进行泄压)，如此可在反应堆内压力超标时直接由泄压机构自行进行泄压，以确保反应堆的安全运行。
40.优选的，如图2所示，上述技术方案中所述冷却箱为环形，其竖向设置并套设在所述保温层外，如此使得冷却箱在保温层外的分布更加紧凑。
41.进一步优选的，上述技术方案中所述冷却箱3设有多个(冷却箱的水平截面可以是扇环形，如此使得其围设在所述保温层外时的占用空间更小)，多个所述冷却箱3呈环形分布在所述保温层1外，所述散热隔层2的下端环向间隔设有多个第一接口21，多个所述冷却箱3与多个所述第一接口21对应，每个所述第一接口21通过一个阀门5与对应的所述第二接口31连通，所述泄压管42的另一端内延至任意一个所述冷却箱3内，每个所述冷却箱3的进液口均与所述集液箱的出液口连通，如此使得多个冷却箱环设在保温层外(单个冷却箱的体积可减小)，而多个冷却箱环形围设在保温层外，使得其结构更加紧凑，同时抗风险能力更佳。
42.优选的，上述技术方案中所述泄压机构41设有多个，所述反应堆4的上端设有多个泄压口，且多个所述泄压口与多个所述泄压机构41一一对应，每个所述泄压机构41安装在对应的所述泄压口处，每个所述泄压机构41的泄压嘴与一根所述泄压管42的一端连通，所述泄压管42的另一端内延至所述冷却箱3内，如此可使得反应堆的安全性更佳，避免单一泄压机构出现故障无法运行而导致反应堆出现超热超压状态下运行。
43.具体的，如图3和图4所示，上述技术方案中所述冷却箱3和泄压机构41均设有两个(此时冷却箱的水平截面为半圆环形，两个冷却箱拼接后切好为圆环形，且冷却箱的内侧与保温层的外侧贴合)，两个所述泄压机构41与两个所述冷却箱3一一对应，所述反应堆4的上
端设有两个泄压口，每个所述泄压口处安装一个所述泄压机构41，每个所述泄压机构41泄压嘴与一根泄压管42的一端连通，所述泄压管42的另一端内延至对应所述冷却箱3内，如此通过将冷却箱和泄压机构均设置两个，通过冗余设计可提高反应堆的安全性。
44.上述技术方案中所述阀门5为气动阀，所述阀门5的气控制口与外部气源的出气口(如此通过人为控制外部气源的出气口打开或关闭以操控阀门是否打开)或与对应的所述泄压机构41的泄压嘴连通(如此在泄压机构泄压时，对应的阀门能自行打开)，当然，优选的，所述阀门的气控制口与对应所述泄压机构的泄压嘴连通，如此使得阀门可在泄压机构存在泄压时自行打开以对反应堆进行降温。
45.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。