核電廠事故條件下自啟動應急發電系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于核電站應急保障技術領域，具體涉及一種核電廠事故條件下自啟動應急發電系統。
【背景技術】
[0002]安全是核電發展的基石。核電廠在發生嚴重事故時，利用應急電源為堆芯余熱冷卻提供動力，同時為重要儀器儀表供電是緩解事故后果的重要措施。目前核電廠一般通過配置多組柴油機作為事故條件下的應急電源。但柴油機必須在有空氣的環境下才能正常工作，當發生海嘯時，柴油機可能整體淹沒在海水中，無法正常啟動工作，不能為事故條件下的核電廠提供有效保障，無法有效確保核電廠的安全性。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是開發一種核電廠事故條件下自啟動的應急發電系統，確保核電廠在發生事故時，能在不依賴空氣的條件下，自動啟動為主要設備供電，提高核電廠的安全性。
[0004]本發明是這樣實現的:
[0005]核電廠事故條件下自啟動應急發電系統，由核反應堆系統、乏燃料水池、熱交換器、透平、電機、冷卻器、壓氣機組成；核反應堆系統與乏燃料水池通過管線相連通；熱交換器置于乏燃料水池內；熱交換器的出口與透平的入口相連，透平與電機通過軸連接；透平的出口與冷卻器的入口相連，冷卻器的出口與壓氣機的入口相連，壓氣機的出口與熱交換器的入口相連。
[0006]如上所述的核反應堆系統為壓水堆、沸水堆、鈉冷快堆或高溫氣冷堆。
[0007]如上所述的電機既是發電機，也是啟動電機。
[0008]如上所述的核電廠事故條件下自啟動應急發電系統還包括壓力外殼，所述的所述透平、電機、壓氣機同軸布置于壓力外殼內，電機位于透平和壓氣機之間，電機與壓氣機之間采用軸連接。
[0009]本發明的有益效果是:
[0010]本發明包括核反應堆系統、乏燃料水池、熱交換器、透平、電機、冷卻器和壓氣機。本發明可作為特種應急電源，在核電廠發生嚴重事故時，為核電廠主要設備提供持續穩定的電力。本發明以核電廠自有系統作為熱源，利用超臨界二氧化碳實現熱能-機械能-電能的轉換，可在幾十到一百攝氏度的溫度范圍內發電，效率超過10%，而且可完全不依賴空氣，即使在核電廠被海水整體淹沒的情況下仍能自行啟動，為核電廠提供應急電力，保障核電廠的安全。由于本發明可解決當前柴油機應急電源必須依賴空氣的問題，顯著提升核電廠的安全性，市場推廣應用潛力巨大。
【附圖說明】
[0011]圖1為核電廠事故條件下自啟動應急發電系統的連接關系圖；
[0012]圖2為旋轉設備的布置示意圖。
[0013]其中:1.核反應堆系統，2.乏燃料水池，3.熱交換器，4.透平，5.發電機，6.冷卻器，7.壓氣機，8.壓力外殼。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明的結構原理和內容作進一步的詳細說明。
[0015]如圖1所示，核電廠事故條件下自啟動應急發電系統，由核反應堆系統1、乏燃料水池2、熱交換器3、透平4、電機5、冷卻器6、壓氣機7組成。核反應堆系統I與乏燃料水池2通過管線相連通。熱交換器3置于乏燃料水池2內。熱交換器3的出口與透平4的入口相連，透平4與電機5通過軸連接。透平4的出口與冷卻器6的入口相連，冷卻器6的出口與壓氣機7的入口相連，壓氣機7的出口與熱交換器3的入口相連。
[0016]本實施例中，核反應堆系統I包括壓水堆、沸水堆、鈉冷快堆和高溫氣冷堆。
[0017]本實施例中，電機5既是發電機，也是啟動電機。
[0018]本實施例中，熱交換器3吸收的熱量既可來自于乏燃料水池2，也可來自于內置換料水箱、安全殼和地坑。
[0019]如圖2所示，本系統還包括壓力外殼8。所述透平4、電機5、壓氣機7同軸布置于壓力外殼8內，電機5位于透平4和壓氣機7之間，電機5與壓氣機7之間采用軸連接。
[0020]在本實施例中，熱交換器3、透平4、電機5、冷卻器6和壓氣機7均采用現有設備實現。
[0021]核電廠發生嚴重事故喪失外部電源時，乏燃料水池2由于缺乏循環水冷卻而溫度逐漸升高。此時，電機5在配備的高可靠性電池的驅動下啟動，帶動壓氣機7旋轉，使超臨界二氧化碳工質在連接熱交換器3、透平4、冷卻器6和壓氣機7的回路內循環流動，并通過熱交換器3從乏燃料水池2吸收熱量，將熱能通過透平4帶動電機5產生電能，為核電廠主要設備供電。
[0022]當乏燃料水池2的溫度升高到80-120°C時，系統可穩定輸出10-1OOOkW的電力。
如果溫度進一步升高，系統穩定輸出的電功率將更高。
【主權項】
1.核電廠事故條件下自啟動應急發電系統，其特征在于:它由核反應堆系統(1)、乏燃料水池⑵、熱交換器⑶、透平⑷、電機(5)、冷卻器(6)、壓氣機(7)組成；核反應堆系統(1)與乏燃料水池(2)通過管線相連通；熱交換器(3)置于乏燃料水池(2)內；熱交換器(3)的出口與透平(4)的入口相連，透平(4)與電機(5)通過軸連接；透平(4)的出口與冷卻器(6)的入口相連，冷卻器(6)的出口與壓氣機(7)的入口相連，壓氣機(7)的出口與熱交換器⑶的入口相連。2.根據權利要求1所述的核電廠事故條件下自啟動應急發電系統，其特征在于:所述的核反應堆系統(1)為壓水堆、沸水堆、鈉冷快堆或高溫氣冷堆。3.根據權利要求1所述的核電廠事故條件下自啟動應急發電系統，其特征在于:所述的電機(5)既是發電機，也是啟動電機。4.根據權利要求1所述的核電廠事故條件下自啟動應急發電系統，其特征在于:它還包括壓力外殼(8)，所述的所述透平(4)、電機(5)、壓氣機(7)同軸布置于壓力外殼⑶內，電機(5)位于透平(4)和壓氣機(7)之間，電機(5)與壓氣機(7)之間采用軸連接。
【專利摘要】本發明屬于核電站應急保障技術領域，具體涉及一種核電廠事故條件下自啟動應急發電系統，目的是開發一種核電廠嚴重事故下自啟動的應急發電系統，確保核電廠在發生事故時，能在不依賴空氣的條件下，自動啟動為主要設備供電，提高核電廠的安全性。其特征在于：它由核反應堆系統、乏燃料水池、熱交換器、透平、電機、冷卻器、壓氣機組成。核反應堆系統與乏燃料水池通過管線相連通。熱交換器置于乏燃料水池內。熱交換器的出口與透平的入口相連，透平與電機通過軸連接。透平的出口與冷卻器的入口相連，冷卻器的出口與壓氣機的入口相連，壓氣機的出口與熱交換器的入口相連。本發明在核電廠被海水整體淹沒的情況下自行啟動，保障核電廠的安全。
【IPC分類】G21D3/06, G21D3/18
【公開號】CN105244066
【申請號】CN201510631375
【發明人】王俊峰, 黃彥平, 昝元峰, 郎雪梅
【申請人】中國核動力研究設計院
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月29日