一种核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置

本发明属于核反应堆冷却设备领域，具体涉及一种核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置。

背景技术：

1、核电安全是核电行业发展的前提和基础，而非能动安全系统是提高核电安全性的重要手段之一。非能动安全系统指不依赖外来的触发和动力源，而靠自然对流、重力、蓄压等自然本性来实现安全功能的系统，相比传统的能动安全系统，非能动安全系统具有更高的可靠性和安全性，大大降低了事故的发生概率和影响。在核电领域，自然循环系统作为一种非能动安全系统，已被广泛应用于多种核反应堆事故后堆内热量的排出。在核电厂自然循环非能动冷却系统中(如非能动安全壳冷却系统)，过冷水流经热源，被加热成蒸汽或汽水混合物，而后向上流入冷却水箱，在水箱内冷凝。蒸汽在过冷水中冷凝时会产生局部低压，引发过冷水的相互撞击，即水锤，导致剧烈的流动震动，水锤导致的压力一般为兆帕级别，会引发水箱等设备的剧烈震动。水锤现象在核电厂中是一个非常严重的问题，会导致设备的剧烈震动和损坏，甚至会对整个核电站的安全造成严重威胁。因此，为了避免现有技术中存在的缺点，有必要对现有技术作出改进。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，能够缓解蒸汽在冷凝时产生局部低压引起的水锤现象，减轻水箱等设备的剧烈震动，保护核反应堆的冷却系统。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

3、一种核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，包括冷却水箱和多个缓冲装置，所述冷却水箱的一侧设有进气口，所述进气口通过进气管与核反应堆的热源连接，并向所述冷却水箱通入蒸汽；所述冷却水箱在所述进气口相对的一侧设有出水口，多个所述缓冲装置设置于所述冷却水箱内，多个所述缓冲装置分别布置在所述蒸汽的通入方向的左右两侧；所述缓冲装置包括立柱和储能飞轮，所述立柱的下端与所述冷却水箱的底板固定连接，所述储能飞轮安装在所述立柱上。

4、在一些实施方式中，所述储能飞轮的轴线与所述冷却水箱的底面垂直或平行。

5、在一些实施方式中，所述缓冲装置根据其设置高度的不同设置为第一缓冲装置和第二缓冲装置，所述第一缓冲装置的设置高度高于所述第二缓冲装置的设置高度。

6、在一些实施方式中，在所述蒸汽的通入方向的左右两侧各设有至少一排沿所述蒸汽的通入方向间隔布置的所述第一缓冲装置；所述第一缓冲装置的储能飞轮的高度高于所述进气口的高度。

7、在一些实施方式中，所述第一缓冲装置的所述储能飞轮的轴线与所述冷却水箱的底面平行，且与蒸汽通入方向平行或倾斜。

8、在一些实施方式中，在所述蒸汽的通入方向的左右两侧各设有至少一排沿所述蒸汽的通入方向间隔布置的所述第二缓冲装置。

9、在一些实施方式中，所述第一缓冲装置和所述第二缓冲装置呈交错或并排布置。

10、在一些实施方式中，在所述蒸汽的通入方向的左右两侧各设有至少一排沿所述蒸汽的通入方向间隔布置的所述第二缓冲装置；所述第二缓冲装置的储能飞轮靠近所述冷却水箱的底面。

11、在一些实施方式中，在所述蒸汽的通入方向的左侧设有至少一排沿所述蒸汽的通入方向间隔布置的所述第一缓冲装置或所述第二缓冲装置；相应地，在所述蒸汽的通入方向的右侧设有至少一排沿所述蒸汽的通入方向间隔布置的所述第二缓冲装置或所述第一缓冲装置。

12、在一些实施方式中，所述立柱与所述储能飞轮的连接处安装有阻尼器。

13、实施本发明提供的一种核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，与现有技术相比，其有益效果在于：

14、本发明能够减缓核反应堆非能动安全系统的水锤现象，减轻水锤现象引起冷却水箱的震动，在核反应堆非能动安全系统中，例如核反应堆冷却系统，冷却系统里的过冷水在流过热源后，被加热成蒸汽或汽水混合物，蒸汽流入进气管，通过进气管流向冷却水箱，在冷却水箱中，蒸汽从进气管进入，在冷却水箱中发生冷凝，冷却水箱在所述进气口相对的一侧设置有出水口，冷凝后的过冷水从出水口排出，重新流向热源参与核反应堆冷却系统的循环，在冷却水箱中发生冷凝时，蒸汽从气态变成液态，体积减小，从而使冷却水箱在蒸汽的通入方向上出现局部低压的区域，因此，在冷却水箱中蒸汽的通入方向上的两侧会有水流快速流向中间的低压区域，两侧的水流都向中间低压的区域快速流动，由于水具有惯性，所以两侧向中间低压区域快速流动的水流会在低压区域汇聚时发生碰撞，产生的压力在兆帕级别，引起冷却水箱的剧烈震动。然而，两侧的水在流向中间低压区域汇聚过程中，设置在蒸汽的通入方向两侧的缓冲装置对水流起到减速作用，这是由于缓冲装置上安装有储能飞轮，储能飞轮被水流推动旋转时，能够将水的动能转化为飞轮旋转的动能，水流的动能减小，水流速度减慢，从而减轻两侧水流在低压区域汇聚时发生水锤现象造成的冷却水箱震动，进而保护核反应堆冷却系统。

技术特征：

1.一种核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，其特征在于，所述储能飞轮的轴线与所述冷却水箱的底面垂直或平行。

3.根据权利要求2所述的核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，其特征在于，所述缓冲装置根据其设置高度的不同设置为第一缓冲装置和第二缓冲装置，所述第一缓冲装置的设置高度高于所述第二缓冲装置的设置高度。

4.根据权利要求3所述的核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，其特征在于，在所述蒸汽的通入方向的左右两侧各设有至少一排沿所述蒸汽的通入方向间隔布置的所述第一缓冲装置；所述第一缓冲装置的储能飞轮的高度高于所述进气口的高度。

5.根据权利要求4所述的核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，其特征在于，所述第一缓冲装置的所述储能飞轮的轴线与所述冷却水箱的底面平行，且与蒸汽通入方向平行或倾斜。

6.根据权利要求4所述的核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，其特征在于，在所述蒸汽的通入方向的左右两侧各设有至少一排沿所述蒸汽的通入方向间隔布置的所述第二缓冲装置，所述第二缓冲装置的储能飞轮靠近所述冷却水箱的底面。

7.根据权利要求6所述的核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，其特征在于，所述第一缓冲装置和所述第二缓冲装置呈交错或并排布置。

8.根据权利要求3所述的核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，其特征在于，在所述蒸汽的通入方向的左右两侧各设有至少一排沿所述蒸汽的通入方向间隔布置的所述第二缓冲装置；所述第二缓冲装置的储能飞轮靠近所述冷却水箱的底面。

9.根据权利要求3所述的核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，其特征在于，在所述蒸汽的通入方向的左侧设有至少一排沿所述蒸汽的通入方向间隔布置的所述第一缓冲装置或所述第二缓冲装置；相应地，在所述蒸汽的通入方向的右侧设有至少一排沿所述蒸汽的通入方向间隔布置的所述第二缓冲装置或所述第一缓冲装置。

10.根据权利要求1至9任一项所述的核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，其特征在于，所述立柱与所述储能飞轮的连接处安装有阻尼器。

技术总结本发明公开了一种核反应堆非能动安全系统的水锤缓解装置，包括冷却水箱和多个缓冲装置，冷却水箱的一侧设有进气口，进气口通过进气管与核反应堆的热源连接，并向冷却水箱通入蒸汽；冷却水箱在进气口相对的一侧设有出水口，多个缓冲装置设置于冷却水箱内，多个缓冲装置分别布置在蒸汽的通入方向的左右两侧；缓冲装置包括立柱和储能飞轮，立柱的下端与冷却水箱的底板固定连接，储能飞轮安装在立柱上，本发明能够缓解蒸汽在冷凝时产生局部低压引起的水锤现象，减轻水箱等设备的剧烈震动，保护核反应堆的冷却系统。技术研发人员：王冬青,张世旭,顾龙,李金阳,苏兴康,石千万受保护的技术使用者：兰州大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18