1、安全壳非能动冷却系统的研究进展,Harbin Engineering University,一、反应堆安全壳的分类和对比,二、安全壳非能动冷却系统的研究现状,三、安全壳非能动冷却系统的方案筛选,主要内容,Harbin Engineering University,反应堆安全壳的分类,Harbin Engineering University,按材料分,钢质安全壳,钢筋混凝土安全壳,预应力混凝土安全壳,混凝土安全壳,按结构分,单层安全壳,双层安全壳,安全壳分类,钢-混凝土安全壳,混凝土-混凝土安全壳,钢质安全壳与混凝土安全壳的对比,Harbin Engineering University,钢质
2、安全壳,混凝土安全壳,导热,造价,热处理,强度,安装,抗腐蚀,好,差,高,低,难,难,差,低,高,易,无,强,二、安全壳非能动冷却系统的研究现状,1.对于钢质安全壳提出的非能动冷却系统概念设计,Harbin Engineering University,特点： 1.换热面积大。 2.液膜蒸发与空气自然对流相结合。,缺点： 1.高位水箱的设置带来与地震相关的问题。 2.钢质安全壳顶部冷却效果不佳。 3.钢质壁面液膜分配不均匀。 4.冷却水利用率低。 5.导流板会因受热发生膨胀变形，阻碍空气流动。,AP600的安全壳冷却系统,钢质安全壳外部池式冷却系统,Harbin Engineering Uni
3、versity,特点： 1. 冷却系统的复杂程度低，安全壳内部结构简单。 2.部分解决了地震带来的相关问题。,缺点： 1.对水位要求严格。 2.安全壳顶部冷却效果差。 3.外部安全壳腐蚀问题。,钢质安全壳外部喷淋冷却系统,Harbin Engineering University,特点： 解决了地震带来的相关问题。,缺点： 1.所需内部蒸发器的体积较大。 2.对密封性要求很高。 3.喷淋流量控制困难。,空冷+辐射换热安全壳冷却系统,Harbin Engineering University,特点： 结构简单，不需要设置外部水箱和热交换器。,缺点： 1.所需换热面积大。 2.钢质安全壳需要更高的
4、设计压力。 3.外部混凝土安全壳需要更高的设计温度。 4.大通道结构的热辐射和对流之间的相互作用，其实验和理论研究还不成熟。,2.对于混凝土安全壳提出的非能动冷却系统概念设计,内部抑压水池式安全壳冷却系统,Harbin Engineering University,缺点：土建施工量大，维修及换料困难。,特点：采用抑压水池的概念设计。事故时，不会直接向安全壳排气。,采用隔离换热器的安全壳冷却系统,Harbin Engineering University,特点： 采用沸水堆的隔离换热器设计，增加了消氢装置。,缺点： 1.无法非能动运行，需加装抽气器维持系统运行。 2.管路中容易聚集不凝气体。 3
5、.安全壳上的贯穿性管路较多，泄露可能性大。,内部换热器结合非能动喷淋的安全壳冷却系统,Harbin Engineering University,特点： 是上一种设计的改进型，将换热器移至安全壳内部。,缺点： 1.喷淋效果差，时间短。 2.无法提供长期冷却。,重水堆非能动安全壳冷却系统,Harbin Engineering University,特点： 重水堆单层安全壳概念设计，利用空冷器和水箱表面冷凝提供安全壳冷却。,缺点： 空冷器和水箱壁面是安全壳压力边界，设计时对承压能力和密封要求特别高。,单一内部蒸发器（IEO）冷却系统,Harbin Engineering University,特点
6、： 1.结构简单、循环效率高。 2.安全壳上的贯穿管路少。 3. 贯穿管路直径减小，安全壳的密封性提高。 4.外设水池补水方便。,缺点： 1.当外部池水用尽后，无法对安全壳提供持续冷却。 2.外部水箱易结冰。 3.非事故情况下的蒸发问题。 4.存在放射性泄露的可能。,改进的单一内部蒸发器（IEO）冷却系统,Harbin Engineering University,特点： 1.省略了分离器，加装了外部换热器。 2.减小了放射性物质泄露的可能性。,缺点： 1.外部水箱易结冰。 2.非事故情况下的蒸发问题。,热虹吸式安全壳冷却系统,Harbin Engineering University,特点：
7、 1.内外换热器设计可防止放射性泄露。 2.冷却时间长。 3.内部气体混合好，防止氢爆。,缺点： 1.与单一热蒸发器设计相比，传热效率低。 2.地震问题。,三、安全壳非能动冷却系统的方案筛选,三、安全壳非能动冷却系统的方案筛选,Harbin Engineering University,单一内部蒸发器（IEO）冷却系统的实验研究,Harbin Engineering University,针对单一内部蒸发器冷却系统的实验内容： 1.单管传热试验 2.套管模拟实验 3.氢气模拟实验,三、安全壳非能动冷却系统的方案筛选,Harbin Engineering University,热虹吸式安全壳冷却
8、系统的实验研究,实验项目分为以下几组： 1.各部分的热工水力测试（包括内部和外部换热器以及中间回路） （1）内部热交换器的单管传热试验 （2）内部换热器的功能测试： （3）内部换热器的鉴定测试 （4）外部换热器测试 （5）换热器中间回路的试验 2.系统综合测试 3.自然循环和氢气混合测试 4.材料的抗腐蚀测试和抗氢爆测试 5.气溶胶对换热器换热能力影响的测试 （1）小范围换热单元来研究分离效应 （2）全尺寸换热单元研究多管层效应,三、安全壳非能动冷却系统的方案筛选,三、非能动安全壳冷却系统的方案筛选,采用内部和外部的换热器进行非能动安全壳冷却系统的设计是可行的，基本研究需要包括以下几方面： 1.传热管的筛选及单管传热试验。 2.各部分换热器的结构设计及管束的传热试验。 3.换热器在安全壳内的布置方式。 4.不凝气体对水蒸汽冷凝换热的影响。 5.气溶胶的沉积对冷凝换热的影响。 6.对于大功率压水堆适用性的可行性分析。,Harbin Engineering University,报告完毕， 谢谢大家！,Harbin Engineering University,
