适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统的制作方法

本发明涉及核动力，特别是涉及一种适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统。

背景技术：

1、随着科学技术的发展，核能已经成为储量充足并被广泛应用的能量来源，并应用至工厂以及船只等。就拿船只来说，将核能转化为热能此热能经过汽轮发电机和主汽轮机转化为电能和机械能，也就是核动力。当拥有核动力的船只断电的时候，核反应堆会立即停堆，但由于缓发中子和裂变碎片的存在，反应堆仍会继续产热，若这部分热量无法导出来，反应堆就会熔毁，所以需要使用非能动余热排出系统利用密度差产生的重力驱动水冷却堆芯，持续的将堆芯余热导出，防止堆芯熔毁。

2、现有技术中通过浸没在高位水箱或者设置在冷却塔中的换热器冷却蒸汽发生器产生的蒸汽，以排出堆芯余热。但是对于核动力船来说，尤其是破冰船，其工作环境是非极地以及极地地区，极地地区的外部温度极低，并且水箱必须放置高于蒸汽发生器的位置，再由于水箱体积较大，无法放置在舱内，因此水箱会发生结冰现象。当破冰船发生故障导致停电的时候，结冰的水箱无疑使得堆芯余热排出的工作无法进行，产生了巨大的安全隐患。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，能够解决极地地区导致水箱结冰影响堆芯余热排出，达到无论破冰船所处的环境温度高或者低，都可以对堆芯进行非能动的余热排出的效果。

2、具体地，本发明提供了一种适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，包括蒸汽发生器、出气管、换热箱、换热装置和爆破装置。蒸汽发生器配置成产生蒸汽。出气管连接于所述蒸汽发生器，以用于排出蒸汽；所述出气管上设置有第一蒸汽截止阀，所述第一蒸汽截止阀配置成在所述破冰船的电路断电时关闭。换热箱，配置成在所述破冰船所在的环境温度大于第一预设温度时储存水，在所述环境温度小于或者等于所述第一预设温度时储存预设压力的空气。换热装置设置于所述换热箱内，所述换热装置的入口配置成在所述破冰船的电路断电时与所述蒸汽发生器连通。所述换热装置的出口与所述蒸汽发生器连通，以使所述蒸汽降温后形成的冷凝水返回所述蒸汽发生器。爆破装置配置成在所述环境温度小于或者等于所述第一预设温度且所述电路断电时，以使所述换热箱的顶壁与底壁爆破，进一步使外界空气从所述底壁处进入所述换热箱后，再从所述顶壁处排出。

3、可选地，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括压力维持系统，所述压力维持系统连接于所述换热箱，所述压力维持系统配置成在所述环境温度小于或者等于所述第一预设温度时向所述换热箱输入预设压力的空气；所述压力维持系统包括：

4、充压管道，连接于所述换热箱，所述充压管道上设置有溢流阀；

5、压气机，设置于所述充压管道上；

6、压气机截止阀，设置于所述充压管道上，且位于所述压气机的出口处，所述压气机和所述压气机截止阀配置成在所述电路通电时开启。

7、可选地，所述压力维持系统还包括：

8、充压支管，所述充压支管连接于所述充压管道上；

9、气瓶，所述气瓶设置于所述充压支管上，所述气瓶内储存有预设压力的空气；

10、气瓶截止阀，所述气瓶截止阀设置于所述充压支管上，且位于所述气瓶的出口处，所述气瓶截止阀配置成在所述压气机故障时开启。

11、可选地，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括：

12、蒸汽管道，所述蒸汽管道的其中一端与所述蒸汽发生器连通，另一端与所述换热装置的入口连通；所述蒸汽管道上设置有第二蒸汽截止阀，所述第二蒸汽截止阀配置成在所述电路断电时开启，以使所述换热装置的入口与所述蒸汽发生器连通；

13、凝水管道，所述凝水管道的其中一端与所述换热装置的出口连通，另一端与所述蒸汽发生器连通；所述凝水管道上设置有凝水截止阀，所述凝水截止阀配置成在所述第二蒸汽截止阀开启后延时开启，以使所述换热装置的出口与所述蒸汽发生器连通。

14、可选地，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括：

15、蒸汽支管，所述蒸汽支管与所述蒸汽管道连通；

16、真空泵，所述真空泵设置于所述蒸汽支管上；

17、真空泵截止阀，所述真空泵截止阀设置于所述蒸汽支管上，且位于所述真空泵的出口处，所述真空泵与真空泵截止阀配置成在所述电路通电时开启。

18、可选地，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括：

19、进水管，所述进水管连接于所述蒸汽发生器，所述进水管上设置有进水阀，所述进水阀配置成在所述电路断电时关闭；

20、补水箱，所述补水箱与所述凝水管道连通；

21、补水箱截止阀，所述补水箱截止阀设置于所述凝水管道上，且位于所述补水箱的出口处，配置成在所述电路断电且所述蒸汽发生器的水位小于预设水位时开启。

22、可选地，适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统还包括：

23、排气管，所述排气管连接于所述换热箱，所述排气管位于所述换热装置的上方，所述排气管上设置有排气阀，所述排气阀配置成当所述环境温度大于第一预设温度时开启；

24、排水管，所述排水管连接于所述换热箱，所述排水管位于所述换热装置的下方，所述排水管上设置有排水阀。

25、可选地，所述换热箱内设置有可调节风量装置，所述可调节风量装置用于调节所述换热箱内的空气流通面积。

26、可选地，所述可调节风量装置为记忆合金制成，所述可调节风量装置与所述换热装置连接，所述可调节风量装置配置成：在所述换热装置的温度大于第二预设温度时处于第一状态，以使换热箱内的空气流通面积大，在所述换热装置的温度小于或者等于所述第二预设温度时处于第二状态，以使换热箱内的空气流通面积小。

27、可选地，所述顶壁与所述底壁均为高强度玻璃；

28、所述爆破装置为导爆索，设置于所述高强度玻璃上，所述导爆索配置成在所述电路断电时自动爆破。

29、本发明的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统中，由于破冰船的工作环境为极地地区与非极地地区两种。为了防止破冰船在极地地区的时候换热箱内部的水结冰，导致整个非能动余热排出系统瘫痪的情况，将导致换热箱结冰的环境温度设定为第一预设温度。当环境温度大于第一预设温度时换热箱内部的水不会结冰，电路断电之后利用水进行换热。当环境温度小于或者等于第一预设温度的时候，换热箱内部的水会结冰，这个时候将换热箱内部的水排空并储存预设压力的空气，顶壁与底壁爆破，冷空气进入换热箱进行换热。这样保证了无论破冰船所处的环境温度高或者低，都可以对堆芯进行非能动的余热排出，保证了破冰船以及其上面的工作人员的安全。

30、进一步地，换热箱体积较小，重量较轻，适合破冰船上使用。

31、根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

技术特征：

1.一种适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，还包括压力维持系统，所述压力维持系统连接于所述换热箱，所述压力维持系统配置成在所述环境温度小于或者等于所述第一预设温度时向所述换热箱输入预设压力的空气；所述压力维持系统包括：

3.根据权利要求2所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，所述压力维持系统还包括：

4.根据权利要求1所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求4所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求4所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求1所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，所述换热箱内设置有可调节风量装置，所述可调节风量装置用于调节所述换热箱内的空气流通面积。

9.根据权利要求8所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，其特征在于，

技术总结本发明提供了一种适用于核动力破冰船的非能动余热排出系统，蒸汽发生器用于产生蒸汽。出气管连接于蒸汽发生器，用于排出蒸汽。第一蒸汽截止阀设置于出气管，并配置成在破冰船的电路断电时关闭。换热箱配置成在破冰船所在的环境温度大于第一预设温度时储存水，在环境温度小于或者等于第一预设温度时储存预设压力的空气。换热装置设置于换热箱内，换热装置的入口配置成在破冰船的电路断电时与蒸汽发生器连通。换热装置的出口与蒸汽发生器连通以使蒸汽降温后形成的冷凝水返回蒸汽发生器。爆破装置配置成在环境温度小于或者等于第一预设温度且电路断电时使换热箱的顶壁与底壁爆破，进一步使外界空气从底壁处进入换热箱后，再从顶壁处排出。技术研发人员：李鹏拯,牛泽圣,刘少有,孔斌,余涛,刘磊,陈兵,肖涛受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一九研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/29