一种船用毛细力驱动的安全壳热量导出系统
阅读说明：本技术 一种船用毛细力驱动的安全壳热量导出系统 (Marine capillary force driven containment heat exporting system ) 是由 徐广展 李辉 郭彪 刘佳 尤小健 雷斌 魏协宇 代涛 刘一萌 邹振海 于 2020-12-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种船用毛细力驱动的安全壳热量导出系统,该系统包括水箱,安全壳设于水箱中,所述安全壳的外表面设有对水具有毛细驱动力的多孔结构。本发明导热系统通过多孔结构对于液体的毛细力驱动流体在安全壳表面流动,从而带走安全壳内的热量,本发明不需要对能动设备持续供电,即使在失去电源的情况下,依然可以起到安全保护的作用。(The invention relates to a capillary force driven containment vessel heat leading-out system for a ship. The heat conduction system drives the fluid to flow on the surface of the safety shell through the capillary force of the porous structure to the liquid, so that the heat in the safety shell is taken away.)
技术领域
本发明涉及核电站中安全壳的热量装置，具体地指一种船用毛细力驱动的安全壳热量导出系统。
背景技术
当核动力装置一回路发生失水事故或者安全壳内的主蒸汽管道断裂时，高温高压的冷却剂或者蒸汽进入安全壳，使其内部的温度和压力急剧升高，若不采取降温降压的措施，可能会导致安全壳内设备的损坏以及安全壳的密封性受到威胁，甚至导致安全壳破裂，从而导致大规模放射性物质释放到环境中，造成严重地放射性污染。
目前我国在运的主流二代核电，主要采用安全壳喷淋系统以降低事故工况下安全壳内部压力和温度，其主要由喷淋泵、喷淋管管线和外部水箱等组成，将外部水箱内的水通过喷淋泵由喷淋管线喷入安全壳以冷凝安全壳内的蒸汽，从而达到降低安全壳内部温度和压力的目的。但是其面临的主要问题是在喷淋泵运行过程中需要提供交流电，无疑增加了因电源丧失而导致喷淋系统失效的危险，且将其直接应用于船用核动力装置，也给船舶空间布置和维修带来了大量难题。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足，结合船用核动力装置安全壳小等特点，本文提供了一种船用毛细力驱动的安全壳热量导出系统，该导热系统通过多孔结构对于液体的毛细力驱动流体在安全壳表面流动，从而带走安全壳内的热量。
实现本发明目的采用的技术方案是一种船用毛细力驱动的安全壳热量导出系统，其包括水箱，安全壳设于水箱中，所述安全壳的外表面设有对水具有毛细驱动力的多孔结构，所述多孔结构中的孔之间为相互连通状态。
在上述技术方案中，所述多孔结构为微球形铜颗粒烧结而成。
进一步地，所述多孔结构的孔径为10μm～500μm。
进一步地，所述多孔结构的外围设有空气导流筒，所述空气导流筒与多孔结构之间形成一个空气流道，导流筒的顶端设有出气口。
更进一步地，所述空气导流筒的顶部斜向上汇聚连接至出气口。
在上述技术方案中，所述出气口为多孔板状结构。
在上述技术方案中，所述安全壳为钢制而成，且安全壳的外表面涂覆有防腐涂层。
在上述技术方案中，所述水箱中装有去离子水，所述水箱的上部设有补水管线，水箱的下部设有排水管线。
在上述技术方案中，所述水箱上设有液位传感器和温度传感器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明采用毛细力作为液体的驱动力，可有效降低船体倾斜、摇摆等对驱动力的影响，其液体输送稳定。
2、本发明减少了换热器、泵等大型设备的设置，在现有安全壳结构的基础上，通过设置一层薄多孔层即可解决问题，有利于船上设备的空间配置，减少了泵和阀门等能动设备的控制，有效降低了人因错误的可能性，简化了测量与控制系统的设计。
3、本发明不需要对能动设备持续供电，即使在失去电源的情况下，依然可以起到安全保护的作用。
4、本发明通过水的蒸发带走热量，具有较高的载热能力，可以节约用水。
附图说明
图1为本发明船用毛细力驱动的安全壳热量导出系统的结构示意图。
图中，1-水箱、1.1-补水管线、1.2-排水管线、2-安全壳、3-多孔结构、3.1-具有多孔结构的肋片、4-空气导流筒、4.1-空气进口、4.2-气体出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明船用毛细力驱动的安全壳热量导出系统，包括水箱1，安全壳2设于水箱1中，水箱1围绕安全壳底部四周布置，箱内1的水为安去壳冷却提供充足的水源，水源可以是去离子水。
本发明的创造点在于：在安全壳2的外表面设有对水具有毛细驱动力的多孔结构3，多孔结构3中的孔之间为相互连通状态。本发明中的多孔结构3通过微球形铜颗粒烧结而成，覆盖在安全壳表面。位于安全壳2下端的多孔结构3浸没在水箱1内，微小的多孔结构对水形成毛细驱动力，将水由安全壳底端一直输送到安全壳顶端。优选的，本发明中所用多孔结构的孔径为10μm～500μm，该尺寸的孔径能够更好的实现对水的毛细驱动力。当发生失水事故时，安全壳2内的水蒸汽将热量传递给多孔结构内部的水，将多孔结构内的水加热蒸发，从而带走安全壳2内的热量。当多孔结构内的水蒸发掉后，多孔结构利用毛细力及时将水箱1内的水输送补充至多孔结构内。为了提高多孔结构的蒸发面积，增大换热能力。在多孔结构表面设置由具有多孔结构的肋片3.1，强化了换热。
为了提高多孔结构3内的水分蒸发速率，从而增强换热能力，还可以在多孔结构3外面设置有空气导流筒4，多孔结构3与空气导流筒4之间形成一个空气流道，空气流道的底端为空气进口4.1，空气导流筒4的顶端设有空气出口4.2，当发生失水事故时，空气流道内的空气受热导致密度升高，在流道内向上流动，从空气出口4.2排出，而外部的空气通过空气进口4.1流入流道内，促进多孔结构内的水蒸发，从而提高系统的导热能力。另外，为了保持空气在流道内流速，空气导流筒顶部的结构可以是斜向上汇聚连接至空气出口4.2，空气导流筒在顶部的结构具体地可以设计为呈减缩的锥形，如图1所示，有利于提高空气流速。作为一种优选的实施方式，在空气导流筒顶端的空气出口4.2可以设置为多孔板形的结构，该结构可以阻止外界较大物质进入空气流道内。本发明中的空气导流筒为钢筋混凝土制成，不仅可以屏蔽安全壳内的放射性物质，而且可以有效抵抗外来飞射物对于安全壳结构完成性的威胁。
安全壳2为钢制安全壳，金属型安全壳具有较高的导热系数，减少了安全壳内外两侧的热阻。在发生失水事故时，可以快速将蒸汽冷凝下来。在安全壳两侧涂覆有防腐涂层，可以防止安全壳的腐蚀，不仅可以保证安全壳结构性能的长期稳定，且可以杜绝因为腐蚀而导致的接触热阻增加，有利于安全壳热量导出系统载热能力的稳定性。
本发明水箱1上还设置有液位传感器和温度传感器，当水箱渗漏或水的自然蒸发导致水位降低时，将触发水位报警，通过补水管线1.1向1水箱内补水，当水位达到设定值时，停止补水。到失水事故进展时间较长时，水箱内的水蒸发消耗后，也可利用补水管线1.1补充水源，保证安全壳的长期导热。为了水箱检修或定期换水的需要，在水箱底部设置有排水管线1.2，通过将水箱1内的水排净，可方便水箱的检修。
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