專利名稱:一種能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于反應(yīng)堆設(shè)計(jì)技術(shù)，具體涉及一種能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置。
背景技術(shù)：
作為壓水堆核電廠的專設(shè)安全設(shè)施，在發(fā)生設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故時(shí)，能動(dòng)的安全注入系統(tǒng)能為堆芯提供持續(xù)的冷卻，通過長期循環(huán)的方式將堆芯內(nèi)的熱量導(dǎo)出。在發(fā)生事故時(shí)，高壓安注泵接到安注信號(hào)后自動(dòng)啟動(dòng)，從換料水箱吸水，將含硼水注入反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)；在再循環(huán)注入階段，低壓安注泵從地坑吸水，從而實(shí)現(xiàn)長期的再循環(huán)注入?，F(xiàn)有的反應(yīng)堆安全注入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖I所示，換料水箱I置于安全殼外部，通過管線連接一回路的冷、熱管段，管線上設(shè)置高壓安注泵2和低壓安注泵3，低壓安注泵3還通過管線連接安全殼地坑4。在傳統(tǒng)的壓水堆核電廠的安全注入系統(tǒng)中還包括了非能動(dòng)的安注箱子系統(tǒng)，在事故發(fā)生后當(dāng)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的壓力降到安注箱壓力以下時(shí)，安注箱內(nèi)的硼水在氮?dú)鈮毫Φ淖饔孟伦詣?dòng)注入到反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)，為堆芯提供應(yīng)急冷卻。如圖2所示，圖中I為換料水箱，5為安注箱。
在第三代核電機(jī)組AP1000的非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)中除安注箱之外還使用了非能動(dòng)的堆芯補(bǔ)水箱，其入口和出口分別與一回路冷管段和壓力容器直接注入管相連，在事故后通過自然循環(huán)模式向一回路注入含硼水，以維持一回路的水裝量并緩解反應(yīng)性瞬變。如圖3所示，堆芯補(bǔ)水箱6的入口連接一回路冷管段，其出口連接壓力容器7的直接注入管，圖中5為安注箱。
傳統(tǒng)壓水堆核電廠的安全注入系統(tǒng)以及非能動(dòng)的堆芯補(bǔ)水箱都無法充分保證多種事故工況下核電站的安全可靠，因此，需要對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行合理的整合，結(jié)合新的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，進(jìn)一步提聞系統(tǒng)的安全幾余性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種技術(shù)先進(jìn)、安全性高、能應(yīng)對(duì)多種事故工況的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置。既可以通過能動(dòng)、長期循環(huán)的方式將堆芯內(nèi)的熱量導(dǎo)出，又可以在全廠斷電的情況下，以非能動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)堆芯的長期冷卻。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置，包括分別與換料水箱和一回路的冷、熱管段相連接的安全注入管線，安全注入管線上設(shè)有安注泵，其中，所述的換料水箱設(shè)置在安全殼內(nèi)部堆芯下方地坑位置，安注泵設(shè)置在安全殼外部；在安全殼內(nèi)反應(yīng)堆的上方還設(shè)有非能動(dòng)的安注箱和堆芯補(bǔ)水箱，所述的安注箱通過設(shè)有控制閥門的管道與一回路的冷管段相連接，所述的堆芯補(bǔ)水箱通過設(shè)有控制閥門的管道連接在一回路的熱管段和冷管段之間。
進(jìn)一步，如上所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置，其中，所述的安注泵包括兩臺(tái)相互獨(dú)立的中壓安注泵和兩臺(tái)相互獨(dú)立的低壓安注泵，四臺(tái)安注泵在安全注入管線上并聯(lián)設(shè)置。更進(jìn)一步，如上所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置，其中，所述的中壓安注泵的注入壓頭范圍為600mW(Tll00mWC，低壓安注泵的注入壓頭范圍為90mffC"l80mffCo
進(jìn)一步，如上所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置，其中，所述的安注箱共有三臺(tái)，相互獨(dú)立設(shè)置；每臺(tái)安注箱與一回路的冷管段相連接的管道上設(shè)有隔離閥及止回閥。
進(jìn)一步，如上所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置，其中，所述的堆芯補(bǔ)水箱共有三臺(tái)，相互獨(dú)立設(shè)置；每臺(tái)堆芯補(bǔ)水箱的入口通過常開的壓力平衡管線與一回路的熱管段相連，其出口通過隔離閥及止回閥連接在一回路冷管段上。
本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明所提供的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置采用能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的方式，可以在事故后使用多種手段向堆芯注水導(dǎo)出熱量安注箱可以在短時(shí)間內(nèi)提供高流量的安注迅速淹沒堆芯，保證快速冷卻堆芯；堆芯補(bǔ)水箱可以通過自然循環(huán)的方式在較長的時(shí)間內(nèi)提供較小流量的安注；能動(dòng)的安注泵可以維持堆芯淹沒，并通過長期循環(huán)的方式不斷導(dǎo)出堆芯熱量。內(nèi)置換料水箱位于安全殼內(nèi)部最低處，減少了外部災(zāi)害對(duì)換料水箱安全性的影響，提高了事故后應(yīng)急水源的可靠性。安注泵降低了注入壓頭(由高壓變?yōu)橹袎?，可以有效降低高壓安注誤啟動(dòng)事故后果，避免一回路壓力過高，也可以減輕或避免蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故下一回路壓力過高而可能導(dǎo)致的蒸汽發(fā)生器滿溢，從而降低該事故下放射性物質(zhì)向環(huán)境排放的可能性。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中的聞壓和低壓安注系統(tǒng)不意圖；
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的安注箱注入系統(tǒng)示意圖；
圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的堆芯補(bǔ)水箱設(shè)置方式示意圖；
圖4為本發(fā)明的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明所提供的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置采用了能動(dòng)的中壓安注泵和低壓安注泵，非能動(dòng)的安注箱和堆芯補(bǔ)水箱，以及安全殼內(nèi)置換料水箱。
堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置的能動(dòng)部分具體可設(shè)置兩臺(tái)相互獨(dú)立的中壓安注泵和兩臺(tái)相互獨(dú)立的低壓安注泵。中壓安注泵和低壓安注泵均通過設(shè)置有控制閥門的管道連接在內(nèi)置換料水箱和一回路的冷/熱管段之間。安注泵向反應(yīng)堆一回路注水的開始階段是冷段注入，直到長期冷卻后，才開始冷熱段同時(shí)注入。
原來M310堆型的上充泵同時(shí)兼作高壓安注泵，本發(fā)明將上充和安注功能分離，取消高壓安注泵，增設(shè)了中壓安注泵。原M310堆型在安注信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，泵從上充模式切換到安注模式，此切換過程需操作大量閥門，將影響到系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明設(shè)置專用的中壓安注泵之后，執(zhí)行功能單一，可以提高系統(tǒng)的可靠性。安注泵降低了注入壓頭(由高壓變?yōu)橹袎海⑷雺侯^范圍為600mW(Tll00mWC)，可以有效降低高壓安注誤啟動(dòng)事故后果，避免一回路壓力過高，也可以減輕或避免蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故下一回路壓力過高而可能導(dǎo)致的蒸汽發(fā)生器滿溢，從而降低該事故下放射性物質(zhì)向環(huán)境排放的可能性。
內(nèi)置換料水箱位于安全殼內(nèi)部最低處一堆芯下方地坑位置，減少了外部災(zāi)害對(duì)換料水箱安全性的影響，提高了事故后應(yīng)急水源的可靠性，提高了核電廠安全性。在核電站發(fā)生事故的情況下，如果采用外置的換料水箱，安注系統(tǒng)需要在液位計(jì)配合下進(jìn)行切換操作。換料水箱內(nèi)置后方便匯集來自安全殼噴淋、管道破口所帶來的水源，與反應(yīng)堆的地坑結(jié)合起來，起到了簡化設(shè)備的作用，不再需要進(jìn)行切換操作。因?yàn)閮?nèi)置換料水箱將作為事故后的唯一能動(dòng)安注水來源，可以減少事故后的操作，避免了可能發(fā)生的錯(cuò)誤，降低了系統(tǒng)運(yùn)行模式切換失效的潛在風(fēng)險(xiǎn)，從而提高了系統(tǒng)的可靠性，增強(qiáng)了電廠的安全性。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
如圖4所示，能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置，包括設(shè)置在安全殼內(nèi)部堆芯下方地坑位置的換料水箱8，換料水箱8和一回路的冷、熱管段之間通過安全注入管線相連接，安全注入管線上設(shè)有兩臺(tái)相互獨(dú)立的中壓安注泵9和兩臺(tái)相互獨(dú)立的低壓安·注泵10，四臺(tái)安注泵在安全注入管線上并聯(lián)設(shè)置，位于安全殼外部。當(dāng)然，中壓安注泵9和低壓安注泵10的數(shù)量并不局限于兩臺(tái)。中壓安注泵的注入壓頭范圍為600mW(Tll00mWC，低壓安注泵的注入壓頭范圍為90mW(Tl80mWC
事故發(fā)生后，系統(tǒng)接收到安注信號(hào)就立即啟動(dòng)中壓安注泵9和低壓安注泵10。安注泵最初利用小流量管線啟動(dòng)，當(dāng)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力下降到中壓安注泵的關(guān)閉注入壓力之下時(shí)，中壓安注泵開始向反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)提供注入。當(dāng)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力降到低于低壓安注泵的關(guān)閉揚(yáng)程時(shí)，低壓安注泵開始向反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)提供注入。
在安全殼內(nèi)還設(shè)有非能動(dòng)的安注箱11和堆芯補(bǔ)水箱12，所述的安注箱11通過設(shè)有控制閥門的管道與一回路的冷管段15相連接，每臺(tái)安注箱11與一回路的冷管段15相連接的管道上設(shè)有隔離閥及止回閥，所述的堆芯補(bǔ)水箱12通過設(shè)有控制閥門的管道連接在一回路的熱管段16和冷管段15之間。圖中14為蒸汽發(fā)生器。本實(shí)施例可設(shè)置三臺(tái)相互獨(dú)立的安注箱11和三臺(tái)相互獨(dú)立的堆芯補(bǔ)水箱12，圖4中只畫出了一個(gè)系列。
安注箱11通過設(shè)置有控制閥門的管道分別連接在一回路三個(gè)環(huán)路的冷管段上，在一回路系統(tǒng)壓力低時(shí)自動(dòng)開啟止回閥，將水注入堆芯。安注箱大部分空間由硼水占據(jù)并由氮?dú)饧訅海繅嚎s氮?dú)馓峁?qū)動(dòng)壓力，在一回路壓力低時(shí)，可以向反應(yīng)堆壓力容器注入高流量的硼水，從而迅速冷卻堆芯。
堆芯補(bǔ)水箱12高于堆芯設(shè)置，其入口通過常開的壓力平衡管線與一回路主管段熱段相連，從而維持堆芯補(bǔ)水箱處于一回路的壓力，以防止堆芯補(bǔ)水箱開始注入時(shí)發(fā)生水錘現(xiàn)象，堆芯補(bǔ)水箱出口通過隔離閥及止回閥連接在一回路冷管段上。堆芯補(bǔ)水箱中的硼水溫度和安全殼環(huán)境溫度相同。事故工況下隔離閥開啟，堆芯補(bǔ)水箱借助高度差產(chǎn)生的重力壓頭，將冷卻劑沿一回路冷段注入壓力容器，補(bǔ)償一回路的水位下降，維持堆芯的浸沒和余熱導(dǎo)出。事故工況下如果一回路難以順利卸壓，非能動(dòng)的堆芯補(bǔ)水箱利用壓力平衡管線的連通作用，總能保持一定的驅(qū)動(dòng)壓頭，從而保證了高壓工況下對(duì)一回路的安全注入。
堆芯補(bǔ)水箱可以有兩種運(yùn)行模式水循環(huán)模式和蒸汽替代模式。在水循環(huán)模式下，來自熱管段的熱水進(jìn)入堆芯補(bǔ)水箱，箱中的冷水進(jìn)入一回路，這將使一回路硼化并增加其水裝量。在蒸汽替代模式下，蒸汽通過壓力管線進(jìn)入堆芯補(bǔ)水箱，補(bǔ)償注入一回路的水。堆芯補(bǔ)水箱的運(yùn)行模式取決于一回路的情況。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求
及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。·
權(quán)利要求
1.一種能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置，包括分別與換料水箱(8)和一回路的冷、熱管段相連接的安全注入管線，安全注入管線上設(shè)有安注泵，其特征在于所述的換料水箱(8)設(shè)置在安全殼內(nèi)部堆芯下方地坑位置，安注泵設(shè)置在安全殼外部；在安全殼內(nèi)反應(yīng)堆的上方還設(shè)有非能動(dòng)的安注箱(11)和堆芯補(bǔ)水箱(12)，所述的安注箱(11)通過設(shè)有控制閥門的管道與一回路的冷管段(15)相連接，所述的堆芯補(bǔ)水箱(12)通過設(shè)有控制閥門的管道連接在一回路的熱管段(16)和冷管段(15)之間。
2.如權(quán)利要求
I所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置，其特征在于所述的安注泵包括兩臺(tái)相互獨(dú)立的中壓安注泵(9)和兩臺(tái)相互獨(dú)立的低壓安注泵(10)，四臺(tái)安注泵在安全注入管線上并聯(lián)設(shè)置。
3.如權(quán)利要求
2所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置，其特征在于所述的中壓安注泵的注入壓頭范圍為600mW(Tll00mWC，低壓安注泵的注入壓頭范圍為90mffC"l80mffCo
4.如權(quán)利要求
1-3中任意一項(xiàng)所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置，其特征在于所述的安注箱(11)共有三臺(tái)，相互獨(dú)立設(shè)置。
5.如權(quán)利要求
4所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置，其特征在于每臺(tái)安注箱(11)與一回路的冷管段(15)相連接的管道上設(shè)有隔離閥及止回閥。
6.如權(quán)利要求
1-3中任意一項(xiàng)所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置，其特征在于所述的堆芯補(bǔ)水箱(12)共有三臺(tái)，相互獨(dú)立設(shè)置。
7.如權(quán)利要求
6所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置，其特征在于每臺(tái)堆芯補(bǔ)水箱(12)的入口通過常開的壓力平衡管線與一回路的熱管段(16)相連，其出口通過隔離閥及止回閥連接在一回路冷管段(15)上。
專利摘要
本發(fā)明屬于反應(yīng)堆設(shè)計(jì)技術(shù)，具體涉及一種能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的堆芯注水熱量導(dǎo)出裝置。其結(jié)構(gòu)包括分別與換料水箱和一回路的冷、熱管段相連接的安全注入管線，安全注入管線上設(shè)有安注泵，安注泵包括兩臺(tái)相互獨(dú)立的中壓安注泵和兩臺(tái)相互獨(dú)立的低壓安注泵，所述的換料水箱設(shè)置在安全殼內(nèi)部堆芯下方地坑位置，安注泵設(shè)置在安全殼外部；在安全殼內(nèi)反應(yīng)堆的上方還設(shè)有非能動(dòng)的安注箱和堆芯補(bǔ)水箱，所述的安注箱通過設(shè)有控制閥門的管道與一回路的冷管段相連接，所述的堆芯補(bǔ)水箱通過設(shè)有控制閥門的管道連接在一回路的熱管段和冷管段之間。本發(fā)明將能動(dòng)與非能動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，具有冗余性、多樣性、可靠性高等特點(diǎn)，提高了核電廠的安全性。
文檔編號(hào)G21C15/18GKCN102903403SQ201210370196
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月27日
發(fā)明者于勇, 袁霞, 趙俠, 蔣慧黠, 張雪霜 申請(qǐng)人:中國核電工程有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan