本發(fā)明涉及反應(yīng)堆熱工水力，具體為一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)浸沒深度的扭曲抑壓噴管。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)壓水反應(yīng)堆發(fā)生大破口失水事故(loca)時(shí)，大量高溫高壓冷卻劑將會(huì)在幾十秒內(nèi)噴放閃蒸進(jìn)入安全殼，安全殼內(nèi)的蒸汽-不凝性氣體混合氣體在安全殼-抑壓水池之間壓差的作用下，流經(jīng)排放管道進(jìn)入抑壓水池。抑壓水池下部水空間作為熱井吸收蒸汽冷凝釋放的潛熱，上部氣空間則為不凝性氣體提供滯留空間。抑壓系統(tǒng)將經(jīng)歷水封清除、水池腫脹和低速排放等典型階段。水封清除時(shí)間和水池腫脹直接決定于抑壓噴管在水池中的浸沒深度，噴管浸沒深度越小，水封清除時(shí)間越小，安全殼抑壓效果越好，同時(shí)，水池腫脹引起的載荷也越小。蒸汽低速排放可能會(huì)引起冷凝水錘和水池?zé)岱謱?，降低抑壓噴管流通面積有利于消除冷凝水錘，增加抑壓噴管的浸沒深度有利于消除熱分層。因此，如何設(shè)計(jì)抑壓噴管成為一個(gè)工程難題。

2、目前針對抑壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)集中在對抑壓水池的設(shè)計(jì)上。例如：授權(quán)公告號為cn105957565b的中國專利公開了一種抑壓水池，安裝于安全殼的殼體內(nèi)且環(huán)形地設(shè)置于所述殼體的堆坑的周圍，所述抑壓水池包括水空間及氣空間，所述水空間內(nèi)設(shè)有若干防晃隔板，所述防晃隔板的底部開設(shè)有連通其兩側(cè)的連通孔。授權(quán)公告號為cn116246804b的中國專利公開了一種抑壓水池及水上浮動(dòng)核電站的安全系統(tǒng)。該抑壓水池設(shè)置于水上浮動(dòng)核電站安全殼的外部，與安全殼之間通過導(dǎo)管連接，抑壓水池包括殼體，內(nèi)部分為位于上方的第一空間和位于下方的第二空間，分別用于容納不凝性氣體和冷凝介質(zhì)；導(dǎo)管穿過第一空間并伸入第二空間，用于將事故工況下安全殼內(nèi)形成的蒸汽空氣混合物引入冷凝介質(zhì)內(nèi)，以利用冷凝介質(zhì)對混合物進(jìn)行冷凝；抑壓水池內(nèi)部用橫向及縱向排列的擋板隔開，擋板之間設(shè)置通孔及連接通孔的引流漸縮管，用于加速流動(dòng)和環(huán)向?qū)Я鳎粴んw連接有泄壓閥，與第一空間連通，用于在第一空間內(nèi)的壓力高于預(yù)設(shè)閾值時(shí)開啟。授權(quán)公告號為cn106098111b的中國專利公開了一種帶抑壓水池結(jié)構(gòu)的安全殼，所述安全殼內(nèi)設(shè)有抑壓水池及位于所述抑壓水池上方且與所述抑壓水池隔離的干阱，所述抑壓水池具有水空間及氣空間，所述水空間與所述干阱之間呈豎直地設(shè)有連通兩者的氣液流通管，所述氣空間與所述干阱之間設(shè)有真空破壞閥，所述抑壓水池內(nèi)設(shè)有第一隔離孔，所述第一隔離孔與所述抑壓水池隔離且與所述干阱連通，所述第一隔離孔容納反應(yīng)堆壓力容器；所述水空間環(huán)繞于所述第一隔離孔周圍，以使所述水空間的水圍繞于所述反應(yīng)堆壓力容器的四周。授權(quán)公告號為cn107293336b的中國專利公開了一種海上核電站安全殼抑壓系統(tǒng)，包括設(shè)于安全殼內(nèi)的抑壓池，抑壓池包括水空間、氣空間，水空間設(shè)于安全殼的底部并圍繞反應(yīng)堆堆芯，水空間與安全殼干井相連通，氣空間設(shè)于水空間的上方并圍繞主設(shè)備，氣空間腔與水空間直接相連通。當(dāng)核電站發(fā)生loca時(shí)，安全殼干井內(nèi)的氣、汽、水混合物被引入水空間內(nèi)并被其內(nèi)的冷卻水快速冷凝，從而緩解安全殼的升壓效應(yīng)；公開號為cn108346475a的中國專利公開了一種小型堆安全殼非能動(dòng)抑壓系統(tǒng)，其包括安全殼、抑壓池和抑壓池冷卻裝置；所述安全殼和所述抑壓池之間通過豎向連通管連接，所述豎向連通管上連接水平排放管，所述水平排放管用于引導(dǎo)安全殼內(nèi)的氣體、汽體和液體混合物進(jìn)入抑壓池進(jìn)行冷凝；所述抑壓池冷卻裝置兩端通過管線與所述抑壓池連接已形成循環(huán)回路，所述抑壓池冷卻裝置用于對經(jīng)過所述循環(huán)回路的抑壓池池水進(jìn)行冷卻，為所述抑壓池降溫以控制抑壓池水溫的溫度范圍。授權(quán)公告號為cn107093470b的中國專利公開了一種加強(qiáng)冷卻的安全殼抑壓系統(tǒng)。所述的系統(tǒng)包括大容積密閉水箱、通風(fēng)管道、冷凝回流管、廢液池，大容積密閉水箱設(shè)置在安全殼內(nèi)，其上部留有氣體空間，下部空間裝盛水；通風(fēng)管道設(shè)置在安全殼內(nèi)并穿過大容積密閉水箱，用于向大容積密閉水箱中導(dǎo)出安全殼內(nèi)氣體；冷凝回流管浸沒在大容積密閉水箱中裝盛的水中，用于連通通風(fēng)管道和大容積密閉水箱內(nèi)部空間，并用于對流經(jīng)通風(fēng)管道的安全殼內(nèi)氣體進(jìn)行冷凝回流；廢液池設(shè)置在通風(fēng)管道的安全殼內(nèi)氣體出口前，用于接收經(jīng)通風(fēng)管道導(dǎo)出的冷凝的液體。

3、授權(quán)公告號為cn111599492b、cn111599493b、cn111599494b的中國專利公開了一種抑壓管及應(yīng)用該抑壓管的抑壓水池，抑壓管上設(shè)置有至少1個(gè)氣體單向?qū)ú考?，?dǎo)通方向?yàn)閺墓荏w外流入管體內(nèi)，當(dāng)管體外氣壓大于管體內(nèi)氣壓時(shí)即導(dǎo)通。應(yīng)用該抑壓管的抑壓水池為密閉結(jié)構(gòu)，抑壓水池內(nèi)部裝有用于冷凝的液體，液體上面為不凝結(jié)性氣體空間，通氣的管體穿過水池深入液面下方并與抑壓水池固定連接，通氣的管體一端連接安全殼內(nèi)的氣體空間，另一端浸沒在液體中，氣體單向?qū)ú考B接管內(nèi)氣體和抑壓水池內(nèi)的氣體空間。雖然該專利通過圍擋部件和汽泡切割部件可以有效抑制蒸汽低速排放階段抑壓水池內(nèi)的壓力振蕩，但是不能解決水池腫脹和熱分層等問題。

4、授權(quán)公告號為cn107578826b的中國專利公開了一種安全殼抑壓及水洗過濾集成系統(tǒng)，包括安全殼和抑壓水箱，抑壓水箱的上部是氣空間，下部是水，安全殼與抑壓水箱的下部通過噴管連通，噴管包括依次相連的入口段、收縮段和喉管，喉管的直徑小于入口段的直徑，收縮段的直徑漸變收縮，喉管的上方設(shè)有冷卻水入口；當(dāng)發(fā)生破口事故時(shí)，含有放射性物質(zhì)的混合蒸汽通過噴管進(jìn)入抑壓水箱實(shí)現(xiàn)安全殼的快速泄壓；抑壓水箱內(nèi)的冷卻水通過冷卻水入口進(jìn)入喉管，在高速氣流的作用下霧化，通過與混合蒸汽內(nèi)的放射性物質(zhì)碰撞，對放射性物質(zhì)進(jìn)行去除。該專利采用文丘里噴管，能夠改善蒸汽冷凝效率，但不能解決水池腫脹和熱分層等問題。

5、綜上所述，目前已有技術(shù)未全面考慮抑壓系統(tǒng)運(yùn)行全階段面臨的水封清除、水池腫脹以及低速排放引起的冷凝水錘和熱分層問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決上述提到的現(xiàn)有技術(shù)未全面考慮抑壓系統(tǒng)運(yùn)行全階段面臨的水封清除、水池腫脹以及低速排放引起的冷凝水錘和熱分層問題，特此提出了一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)浸沒深度的扭曲抑壓噴管。本發(fā)明抑壓噴管采用非能動(dòng)設(shè)計(jì)，依靠彈簧、外管重力和安全殼與抑壓箱間的壓力差自動(dòng)調(diào)節(jié)噴管浸沒深度，簡單可靠，并且限位多孔環(huán)上設(shè)置有若干通孔，解決了水封清除、水池腫脹以及低速排放引起的冷凝水錘和熱分層問題。

2、本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)浸沒深度的扭曲抑壓噴管，其具體包括抑壓噴管、抑壓箱和安全殼，抑壓噴管包括扭曲內(nèi)管和圓形外管；扭曲內(nèi)管設(shè)置于抑壓箱底部，一端和安全殼連通，另一端穿過抑壓箱內(nèi)部的水空間設(shè)置于水空間液面上方；圓形外管上端封閉，下端活動(dòng)套設(shè)在扭曲內(nèi)管外部；抑壓箱內(nèi)部的氣空間通過真空釋放閥和安全殼內(nèi)部連通；扭曲內(nèi)管為螺旋狀直管。

3、更進(jìn)一步地，所述扭曲內(nèi)管頂部通過彈簧和圓形外管連通。

4、更進(jìn)一步地，所述扭曲內(nèi)管下部設(shè)置有限位多孔環(huán)，限位多孔環(huán)上設(shè)置有若干通孔。

5、更進(jìn)一步地，所述限位多孔環(huán)的外徑大于圓形外管的外徑。

6、更進(jìn)一步地，所述抑壓箱設(shè)置于安全殼外部；抑壓箱上端設(shè)置有真空釋放管道，并通過真空釋放管道和安全殼連通；真空釋放管道上設(shè)置有真空釋放閥；扭曲內(nèi)管下端通過排放管道和安全殼連通。

7、更進(jìn)一步地，所述抑壓箱設(shè)置于安全殼內(nèi)部，真空釋放閥設(shè)置于圓形外管上端。

8、本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)浸沒深度的扭曲抑壓噴管的有益效果為：

9、(1)本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)浸沒深度的扭曲抑壓噴管，全面考慮了抑壓系統(tǒng)工作的不同階段，解決了水封清除、水池腫脹以及低速排放引起的冷凝水錘和熱分層問題，抑壓噴管采用非能動(dòng)設(shè)計(jì)，依靠彈簧、外管重力以及安全殼與抑壓箱間的壓力差來自動(dòng)調(diào)節(jié)抑壓噴管的浸沒深度，簡單可靠；通過限位多孔環(huán)上設(shè)置的若干通孔減小蒸汽泡尺寸，提高蒸汽冷凝換熱系數(shù)，有利于消除冷凝水錘和流體震蕩。

10、(2)本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)浸沒深度的扭曲抑壓噴管，通過扭曲內(nèi)管和圓形外管間設(shè)置的彈簧，有效降低了系統(tǒng)工作時(shí)引起的震動(dòng)和噪聲，降低設(shè)備的運(yùn)行磨損和疲勞損壞概率。

11、(3)本發(fā)明所述的一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)浸沒深度的扭曲抑壓噴管，扭曲內(nèi)管為螺旋狀直管，通過扭曲內(nèi)管上的螺紋狀結(jié)構(gòu)限制圓形外管在上下移動(dòng)時(shí)的水平方向的平移，簡化扭曲內(nèi)管和圓形外管間支撐結(jié)構(gòu)的同時(shí)，制造旋流強(qiáng)化蒸汽冷凝換熱。