本發(fā)明涉及一種核反應堆主控制室的可居留系統(tǒng)的技術領域，特別是一種海上核能設施主控制室可居留系統(tǒng)及方法。

背景技術：

隨著核電技術的不斷發(fā)展，核電站嚴重事故受到全球核安全局和國際原子能機構的廣泛關注，各國都認識到不能完全排除嚴重事故發(fā)生的可能性，因此，核電安全工作不能僅考慮設計基準事故，還必須考慮緩解和應對嚴重事故。其中，作為核電站監(jiān)控中心的主控室，其主要功能是在各種運行狀況下對核電站全廠進行正常、異常狀態(tài)的監(jiān)視和控制，保障核電站的有效、安全運行，并在遭受事故或超設計基準事故后使核電站回到安全狀態(tài)。因此，在嚴重事故后，保持主控室的可居留性及主控室設備安全可靠的運行，一直以來是國內外研究機構關注的重點之一。

當前，第二代及第二代加核電站，其主控室可居留系統(tǒng)一般采用的是能動技術，其冷卻系統(tǒng)主要由應急風機、應急制冷機組和表冷器組成，應急電源由蓄電池組和應急柴油機提供。第三代核電機組EPR堆型采用四套獨立的空氣冷卻及加熱處理機組，兩用兩備，并由4個獨立的供電系列供電。

而其他一些核電站也可能采用非能動設計技術，例如，美國AP1000核電站的主控室就采用非能動設計理念，當全廠電源喪失或主控室通風放射性超標后，主控室被隔離，由多只（如32只）壓縮空氣儲瓶向主控室供應新風，對主控室的冷卻功能由非能動熱阱實現(xiàn)。該方案需大量建筑空間用以存放壓縮空氣儲瓶。

同時，在中國公開的申請?zhí)枮镃N201410725532，名稱為“核電站主控室非能動室內空氣冷卻和凈化系統(tǒng)”，中其也是采用非能動壓縮空氣貯罐，為事故工況下主控制室提供新風，并采用非能動冰蓄冷降低主控制室溫度。但這種方案需占用較大建筑空間放置蓄冷裝置和壓縮空氣貯罐，不適用于海上環(huán)境，同時冰蓄冷存在揮發(fā)、相變等缺點。

而在海洋上，以核能為能源的各類用途裝置（如核動力破冰船，核潛艇，海上浮動核能發(fā)電平臺、海水淡化、供熱等），由于海上核反應堆遠離陸地，與陸上堆相比存在以下缺點：

首先，孤立無援、缺乏外部能源，一旦發(fā)生核事故，對蓄電池組和柴油發(fā)電機依賴性增大，使得蓄電池容量和柴油發(fā)電機需求容量增大。

其次，建筑空間有限，無論是浮動平臺還是船舶，其在海上的空間非常緊張，可謂是寸土寸金。

如果在海上核反應堆采用上述提及主控室可居留系統(tǒng)的技術，無疑存在如下的不足之處：

首先，需要單獨預留較大空間用來存儲空氣壓縮罐；

其次，采用冰蓄冷，冰容易熔化為水，且采用集中蓄冷模式，蓄能裝置需要占用一定的建筑空間。

另外，通過壓縮空氣難以讓使得主控制室內空氣循環(huán)，達到去除主控制室環(huán)境空氣中可能的污染物的目的。

所以，海上核反應堆主控制室的可居留系統(tǒng)設計既不可能參照陸上核電站一樣通過大量蓄電池容量或柴油發(fā)電機數(shù)量的能動技術，也不可能參照AP1000采用壓縮氣瓶的非能動設計理念，因此海上核反應堆主控制室的可居留設計急需突破當前禁錮。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種海上核能設施主控制室可居留系統(tǒng)及方法，其可以為海上核能提供安全且低成本的可居留空間。

為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例的一方面，提供一種海上核能設施主控制室可居留系統(tǒng)，為主控制室人員提供呼吸用的清潔空氣，防止放射性空氣進入主控制室，維持主控制室內溫度保持在可接受限值范圍內，包括：

設置于所述主控制室內的回風閥、送風閥，兩者之間通過循環(huán)風管連通；

在所述循環(huán)風管上依次設置有至少一臺循環(huán)風機、用以去除放射性氣溶膠污染物質的除碘凈化裝置、第一蓄冷裝置；

多個分布式蓄冷裝置，間隔設置于所述主控制室內部；

分體式制冷裝置，通過分配式冷卻劑管線與所述第一蓄冷裝置和多個分布式蓄冷裝置連通；

氧氣貯罐，其具有第一輸氧管線通過第一輸氧閥與所述循環(huán)風管連接，其具有第二輸氧管線直接連接至所述主控制室內部，在所述第二輸氧管線上設置有第二輸氧閥。

其中，所述每一分布式蓄冷裝置均設置有可打開的密封蓋。

其中，所述除碘凈化裝置設置于所述循環(huán)風機的出口側。

其中，所述循環(huán)風機、除碘凈化裝置、第一蓄冷裝置、分體式制冷裝置以及所述氧氣貯罐，均設置于所述主控制室外部。

其中，所述循環(huán)風機為至少兩臺，并由應急電源進行供電，所述應急電源為蓄電池或應急柴油發(fā)電機。

其中，所述第一蓄冷裝置和所述分布式蓄冷裝置采用高分子蓄冷劑。

其中，所述高分子蓄冷劑利用聚乙烯醇、聚苯乙烯樹脂、乙醇、硼砂、四硼酸鈉及水制作而成。

相應地，本發(fā)明實施例的另一方面，還提供一種海上核能設施主控制室可居留方法，通過前述的系統(tǒng)來實現(xiàn)，包括如下步驟：

在事故起初階段，關閉所有主控制室新風閥，確保室外污染物質不再繼續(xù)進入主控制室環(huán)境，啟動循環(huán)風機，強制循環(huán)主控制室內空氣以濾除控制室內可能進入的放射性物質；同時開啟安裝于所述循環(huán)風管上的第一蓄冷裝置，并開啟氧氣貯罐第一輸氧管線的第一輸氧閥;

在事故后續(xù)階段，當循環(huán)風管上的第一蓄冷裝置中的冷源用盡，打開位于主控制室內部的分布式蓄冷裝置的密封蓋，使其通過自然散熱方式對主控制室進行降溫；同時關閉循環(huán)風機和第一輸氧閥，打開開啟氧氣貯罐第二輸氧管線的第二輸氧閥，直接向主控制室內供氧。

實施本發(fā)明，具有如下的有益效果：

本發(fā)明采用能動+非能動方式，綜合考慮海上環(huán)境因素，在確保主控制室可居留條件的前提下，提高系統(tǒng)的可靠性，降低設計成本。

本發(fā)明設置應急循環(huán)風機和除碘凈化裝置，用以在事故起初階段濾除事故工況下主控制室可能存在的放射性物質，通過非能動氧氣貯存罐及非能動冷卻來滿足主控室事故時的可居留要求，避免主控人員呼吸的內照射和主控室環(huán)境外照射的危害，滿足主控制室職業(yè)輻照安全要求，避免了現(xiàn)有技術中壓縮空氣難以促使控制室內空氣循環(huán)缺點；

本發(fā)明采用非能動氧氣貯罐向主控制室工作人員提供氧氣，比壓縮空氣貯存方式可以減少更多的體積，從而可降低對建筑空間要求，為海上環(huán)境節(jié)省大量資金；

本發(fā)明的蓄冷設備采用分布式布置方式，利用主控制室閑散空間進行安裝，無需大型貯罐即可以實現(xiàn)非能動（采用空氣對流）冷卻主控制室環(huán)境溫度，降低冰蓄冷模式中集中蓄冷對建筑空間的需求；同時，采用非能動冷卻方式，可以減少可居留系統(tǒng)對應急電源的依賴，提高主控制室可居留系統(tǒng)可靠性；

同時，本發(fā)明采用高分子蓄冷劑，其具有形狀可塑性和不化解成水等特點，可以長期保存，并重復利用，損耗小甚至沒有損耗；可以避免現(xiàn)有技術中通過冰蓄冷出現(xiàn)易化水等不足之處。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明提供的一種海上核能設施主控制室可居留系統(tǒng)的一個實施例的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，示出了本發(fā)明提供的一種海上核能設施主控制室可居留系統(tǒng)的一個實施例的結構示意圖。在該實施例中，該系統(tǒng)為主控制室人員提供呼吸用的清潔空氣，防止放射性空氣進入主控制室，維持主控制室內溫度保持在可接受限值范圍內，其包括：

設置于所述主控制室內的回風閥6、送風閥7，兩者之間通過循環(huán)風管8連通；

在所述循環(huán)風管8上依次設置有至少一臺循環(huán)風機1、用以去除放射性氣溶膠污染物質的除碘凈化裝置2、第一蓄冷裝置4；其中，所述除碘凈化裝置2設置于所述循環(huán)風機1的出口側；

多個分布式蓄冷裝置9，間隔設置于所述主控制室內部，具體地，可以設置于主控制室內部的閑余空間上（如墻角落、機柜側邊等）；

分體式制冷裝置3，通過分配式冷卻劑管線10與所述第一蓄冷裝置4和多個分布式蓄冷裝置9連通；

氧氣貯罐5，用以向主控制室提供呼吸用的氧氣，其具有第一輸氧管線11通過第一輸氧閥V1與所述循環(huán)風管8連接，其具有第二輸氧管線12直接連接至所述主控制室內部，在所述第二輸氧管線12上設置有第二輸氧閥V2；通過第一輸氧管線和第二輸氧管線的冗余設計，可以確保氧氣貯罐5內的氧氣安全輸送到主控制室；

其中，所述每一分布式蓄冷裝置9均設置有可打開的密封蓋，打開該密封蓋后，該分布式蓄冷裝置9中的蓄冷劑可以和主控制室內的空氣進行熱量交換，以對主控制室進行降溫。

其中，所述循環(huán)風機1、除碘凈化裝置2、第一蓄冷裝置4、分體式制冷裝置3以及所述氧氣貯罐5，均設置于所述主控制室外部。

其中，所述第一蓄冷裝置4和所述分布式蓄冷裝置9僅為了描述的方便進行區(qū)別，在實際的應用中，所述第一蓄冷裝置4和所述分布式蓄冷裝置9可以統(tǒng)稱為分布式蓄冷裝置。另外，所述第一蓄冷裝置4和所述分布式蓄冷裝置9采用高分子蓄冷劑，其中，所述高分子蓄冷劑利用聚乙烯醇、聚苯乙烯樹脂、乙醇、硼砂、四硼酸鈉及水制作而成，其具有如下特性：其在0℃時也可以像海綿一樣柔軟，而在常溫下不會融化，故其可以長期保存，并重復利用，損耗小甚至沒有損耗; 在本發(fā)明中，利用高分子蓄冷劑形狀可塑性和不化解成水的特點，在主控制室內閑余空間（如墻角落、機柜側邊等）處安裝高分子蓄冷劑，利用主控制室內空氣自然熱交換，降低非能動冷卻主控制室環(huán)境溫度。

其中，在一個實施例中，所述循環(huán)風機1為至少兩臺，并由應急電源進行供電，所述應急電源為蓄電池或應急柴油發(fā)電機。

相應地，本發(fā)明實施例的另一方面，還提供一種海上核能設施主控制室可居留方法，通過前述的系統(tǒng)來實現(xiàn)，其特征在于，包括如下步驟：

在事故起初階段，關閉所有主控制室新風閥，確保室外污染物質不再繼續(xù)進入主控制室環(huán)境，啟動循環(huán)風機，使主控制室內空氣循環(huán)濾除主控制室內可能進入的污染物質；同時開啟安裝于所述循環(huán)風管上的第一蓄冷裝置，并開啟氧氣貯罐第一輸氧管線的第一輸氧閥V1；為確保事故工況下循環(huán)風機的可靠運行，循環(huán)風機采取冗余設計，并由應急電源供電；

在事故后續(xù)階段，當循環(huán)風管上的第一蓄冷裝置中的冷源用盡，打開位于主控制室內部的分布式蓄冷裝置的密封蓋，使其通過自然散熱方式對主控制室進行降溫；同時關閉循環(huán)風機和第一輸氧閥，打開開啟氧氣貯罐第二輸氧管線的第二輸氧閥V2，直接向主控制室內供氧。這樣，可減少對后備電源的需求，降低蓄電池或應急柴油發(fā)電機容量。

實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：

本發(fā)明設置應急循環(huán)風機和除碘凈化裝置，用以在事故起初階段濾除事故工況下主控制室可能存在的放射性物質，通過非能動氧氣存罐及非能動冷卻來滿足主控室事故時的可居留要求，避免主控人員呼吸的內照射和主控室環(huán)境外照射的危害，滿足主控制室職業(yè)輻照安全要求，避免了現(xiàn)有技術中壓縮空氣難以促使控制室內空氣循環(huán)缺點；

本發(fā)明采用非能動氧氣貯罐向主控制室工作人員提供呼吸用氧氣，相比壓縮空氣貯存方式可以減少約4/5體積，從而可降低對建筑空間要求，可節(jié)省一定成本；

本發(fā)明的蓄冷設備采用分布式布置方式，利用主控制室閑散空間進行安裝，無需大型貯罐即可以實現(xiàn)非能動（采用空氣對流）冷卻主控制室環(huán)境溫度，降低冰蓄冷模式中集中蓄冷對建筑空間的需求；同時，采用非能動冷卻方式，可以減少可居留系統(tǒng)對應急電源的依賴，提高主控制室可居留系統(tǒng)可靠性；

同時，本發(fā)明采用高分子蓄冷劑，其具有形狀可塑性和不化解成水等特點，可以長期保存，并重復利用，損耗小甚至沒有損耗；可以避免現(xiàn)有技術中通過冰蓄冷出現(xiàn)易化水等不足之處。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，因此依本發(fā)明權利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。