一種核電站非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，具體而言涉及一種核電站非能動(dòng)余熱排出 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 安全的核電是一種高能源密度的清潔能源，對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和保 障能源安全有重要的作用。然而一旦核電站出現(xiàn)安全問題，則對(duì)工作人員、周邊居民以及生 態(tài)環(huán)境等會(huì)帶來巨大的威脅。為此核電站安全問題是人們應(yīng)用核電時(shí)必須重點(diǎn)考慮的問 題。目前核電站傾向于采用非能動(dòng)安全技術(shù)處理事故。所謂非能動(dòng)安全技術(shù)是指在發(fā)生事 故情況下利用自然力完成各種冷卻功能，其中自然力可由重力、蓄壓氣體壓力、自然循環(huán)產(chǎn) 生的驅(qū)動(dòng)力等來產(chǎn)生，無需泵及外部電源。因此，在提高了核電站安全可靠性的同時(shí)大大簡(jiǎn) 化了了核電站的安全系統(tǒng)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)的核電站包括主回路系統(tǒng)和與其連通的反應(yīng)堆堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng)(將在 具體實(shí)施例部分參照非能動(dòng)核電站詳細(xì)描述主回路系統(tǒng)和反應(yīng)堆堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng))，反 應(yīng)堆堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng)用于在發(fā)生事故時(shí)帶走主回路系統(tǒng)中反應(yīng)堆堆芯殘余裂變產(chǎn)生的 反應(yīng)堆堆芯余熱。
[0004] 在核電站發(fā)生小破口事故的情況下，主回路系統(tǒng)(如圖1所示）中的冷卻水從小破 口向安全殼內(nèi)噴放，反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)的壓力下降，主回路系統(tǒng)中的冷卻水減少，導(dǎo)致穩(wěn) 壓器11中的水位降低，將觸發(fā)反應(yīng)堆停堆安全信號(hào)，反應(yīng)堆堆芯1停止反應(yīng)，主泵9停機(jī)， 蒸汽發(fā)生器6出口的主蒸汽管線12上的主蒸汽隔離閥13關(guān)閉。由于主蒸汽隔離閥13關(guān) 閉，蒸汽發(fā)生器的二次側(cè)（蒸汽發(fā)生器6內(nèi)和U型管5外的空間）內(nèi)的飽和水蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸 汽無法輸送給蒸汽輪機(jī)（圖1中未示出)，蒸汽發(fā)生器的二次側(cè)無法利用正常工作方式帶走 反應(yīng)堆堆芯殘余裂變產(chǎn)生的反應(yīng)堆堆芯余熱。
[0005] 隨著事故進(jìn)程的發(fā)展，由于小破口和反應(yīng)堆堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng)的投入，主回路系 統(tǒng)內(nèi)的溫度和壓力不斷的下降，因而蒸汽發(fā)生器二次側(cè)由起初的熱阱變?yōu)闊嵩?，反而向?回路系統(tǒng)釋放熱量，顯然不利于主回路系統(tǒng)的冷卻和降壓。圖4示出了在主回路系統(tǒng)冷段 發(fā)生大約5cm小破口事故情況下，主回路系統(tǒng)和兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)的壓力在破口發(fā) 生后隨時(shí)間變化曲線圖。圖4中，實(shí)線為主回路系統(tǒng)壓力，虛線分別是兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器二次 側(cè)的壓力。通過圖4可以看出，最初主回路系統(tǒng)壓力PQ高于蒸汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)的壓力， 但是隨著事故條件下主蒸汽隔離閥13的關(guān)閉，通過主回路系統(tǒng)的自然循環(huán)，部分反應(yīng)堆堆 芯余熱傳遞給蒸汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)的飽和冷卻水，飽和冷卻水蒸發(fā)使得蒸汽發(fā)生器二次側(cè) 內(nèi)的壓力升高。如圖4所示，由于小破口和反應(yīng)堆堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng)的投入使得主回路系 統(tǒng)的溫度和壓力逐步降低，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)的壓力將高于主回路系統(tǒng)的壓力。相應(yīng)的， 蒸汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)的換熱介質(zhì)的溫度將高于主回路系統(tǒng)內(nèi)換熱介質(zhì)的溫度，U型管由于 完全置于蒸汽發(fā)生器二次側(cè)空間內(nèi)，因此將導(dǎo)致過熱蒸汽在U型管內(nèi)部聚集，不再參與主 回路冷卻循環(huán)，這不利于主回路系統(tǒng)冷卻和降壓。
[0006] 在核電站發(fā)生完全斷電的情況下，非能動(dòng)核電站首先依靠主回路系統(tǒng)的自然循 環(huán)，將一部分反應(yīng)堆堆芯余熱通過蒸汽發(fā)生器內(nèi)的U型傳熱管傳遞給蒸汽發(fā)生器二次側(cè)， 使得蒸汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)存有的飽和冷卻水不斷吸熱蒸發(fā)，導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)壓力 升高，當(dāng)壓力升高到蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泄壓閥14設(shè)定的開啟壓力時(shí)(如7.8MPa)，蒸汽發(fā)生 器二次側(cè)泄壓閥14開啟，向安全殼內(nèi)排出高壓蒸汽，給蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泄壓，當(dāng)壓力降 低至當(dāng)蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泄壓閥14設(shè)定的關(guān)閉壓力時(shí)(如7.6MPa)，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泄 壓閥14關(guān)閉。蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泄壓閥14關(guān)閉后，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)由于U型管的持續(xù) 換熱吸收反應(yīng)堆堆芯余熱其內(nèi)部壓力重新升高，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泄壓閥14如此往復(fù)開 啟關(guān)閉，排出蒸汽，直至蒸汽發(fā)生器二次側(cè)液位降低至蒸汽發(fā)生器二次側(cè)設(shè)定的低液位值 時(shí)觸發(fā)反應(yīng)堆停堆安全信號(hào)，則反應(yīng)堆堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng)將投入工作，反應(yīng)堆堆芯余熱排 出功能由反應(yīng)堆堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng)接管。同時(shí)，由于受到自然循環(huán)換熱能力的限制，主回路 系統(tǒng)的余熱不能夠完全通過蒸汽發(fā)生器二次側(cè)承載，因此，主回路系統(tǒng)內(nèi)也會(huì)升溫升壓，導(dǎo) 致穩(wěn)壓器起跳。
[0007] 無論是小破口事故下主回路系統(tǒng)的泄放還是蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的蒸汽泄放都是 直接在安全殼內(nèi)，都會(huì)導(dǎo)致安全殼升壓。
[0008] 因此，需要提供一種核電站非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，用于對(duì)蒸汽發(fā)生器二次側(cè)進(jìn)行 持續(xù)冷卻，將蒸汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)的熱量直接釋放到周圍大氣中，保持其裝水量，維持主 回路系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生器二次側(cè)之間的傳熱溫差和傳熱面積，有效改善主回路系統(tǒng)冷卻和降 壓，有助于改善核電站抗擊小破口和完全斷電事故的能力。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種核電站非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，用于對(duì)蒸汽發(fā)生器 二次側(cè)進(jìn)行持續(xù)冷卻，有助于改善核電站抗擊小破口和完全斷電事故的能力。
[0010] 本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例提供了一種核電站非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，核電站包括安 全殼和設(shè)置在安全殼內(nèi)的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，核電站非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)包括蒸汽 發(fā)生器殼體換熱器、換熱回路管線、殼外換熱器、穩(wěn)壓閥、隔離閥以及換熱介質(zhì)，其中換熱回 路管線貫穿安全殼，蒸汽發(fā)生器殼體換熱器布置在蒸汽發(fā)生器上且與換熱回路管線連通， 殼外換熱器設(shè)置在安全殼外且與換熱回路管線連通，殼外換熱器相對(duì)于蒸汽發(fā)生器殼體換 熱器設(shè)置在較高的位置，穩(wěn)壓閥和隔離閥設(shè)置在安全殼內(nèi)且沿?fù)Q熱介質(zhì)在換熱回路管線內(nèi) 的第一流動(dòng)方向依次設(shè)置在蒸汽發(fā)生器殼體換熱器和殼外換熱器之間，穩(wěn)壓閥將核電站非 能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)維持在較低壓力水平內(nèi)，在核電站發(fā)生事故時(shí)，隔離閥與反應(yīng)堆停堆安 全信號(hào)聯(lián)鎖開啟，換熱介質(zhì)在蒸汽發(fā)生器殼體換熱器處吸收蒸汽發(fā)生器內(nèi)的熱量形成蒸 汽，蒸汽沿?fù)Q熱介質(zhì)在換熱回路管線內(nèi)的第一流動(dòng)方向流動(dòng)到殼外換熱器在此冷凝形成冷 凝液，冷凝液在重力作用下沿?fù)Q熱介質(zhì)在換熱回路管線內(nèi)的第二流動(dòng)方向回流到蒸汽發(fā)生 器殼體換熱器，第一流動(dòng)方向與第二流動(dòng)方向相對(duì)，而且殼外換熱器在此將吸收的熱量釋 放到周圍大氣中，從而在蒸汽發(fā)生器殼體換熱器、換熱回路管線、殼外換熱器、穩(wěn)壓閥以及 隔離閥之間建立了閉合自然循環(huán)回路，用于在發(fā)生事故時(shí)持續(xù)帶走蒸汽發(fā)生器內(nèi)的熱量。
[0011] 根據(jù)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例提供的核電站非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，其中
[0012] 穩(wěn)壓閥將閉合自然循環(huán)回路維持在較低壓力水平內(nèi)，超過穩(wěn)壓閥的壓力限制時(shí)， 則穩(wěn)壓閥會(huì)自動(dòng)開啟為閉合自然循環(huán)回路降壓，閉合自然循環(huán)回路內(nèi)的壓力回到設(shè)定壓力 時(shí)，則穩(wěn)壓閥關(guān)閉。
[0013] 根據(jù)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例提供的核電站非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，其中蒸汽發(fā) 生器內(nèi)不能完全冷凝的蒸汽在超壓時(shí)再經(jīng)由蒸汽發(fā)生器頂部的蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泄壓閥 排放至安全殼內(nèi)，安全殼內(nèi)的熱量通過安全殼冷卻系統(tǒng)釋放到大氣中。
[0014] 根據(jù)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例提供的核電站非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，其中核電站 包括主回路系統(tǒng)和與其連通的反應(yīng)堆堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng)，反應(yīng)堆堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng)用于在 發(fā)生事故時(shí)帶走主回路系統(tǒng)中反應(yīng)堆堆芯殘余裂變產(chǎn)生的反應(yīng)堆堆芯余熱。
[0015] 根據(jù)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例提供的核電站非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，其中主回路 系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)生器、U型管、主回路系統(tǒng)冷段、主回路系統(tǒng)熱段、主泵、反應(yīng)堆壓力容器、 位于反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)的反應(yīng)堆堆芯、波動(dòng)管與穩(wěn)壓器，其中U型管設(shè)置在蒸汽發(fā)生器中， U型管出口端經(jīng)通過蒸汽發(fā)生器底部的冷腔室隔間經(jīng)主泵與主回路系統(tǒng)冷段連通，主回路 系統(tǒng)冷段與反應(yīng)堆壓力容器連通，反應(yīng)堆壓力容器與主回路系統(tǒng)熱段連通，主回路系統(tǒng)熱 段通過波動(dòng)管與穩(wěn)壓器連通并通過蒸汽發(fā)生器底部的熱腔室隔間與U型管的入口端連通， 冷卻劑通過主回路系統(tǒng)冷段進(jìn)入反應(yīng)堆壓力容器，到達(dá)反應(yīng)堆堆芯的入口，在流經(jīng)反應(yīng)堆 堆芯時(shí)帶走反應(yīng)堆堆芯產(chǎn)生的核反應(yīng)能量，被加熱的冷卻劑流經(jīng)主回路系統(tǒng)熱段，到達(dá)蒸 汽發(fā)生器底部的熱腔室隔間并進(jìn)入U(xiǎn)型管的入口端，通過U型管將熱量傳遞給蒸汽發(fā)生器 內(nèi)和U型管外的冷卻劑，U型管內(nèi)的冷卻劑溫度降低并通過U型管的出口端匯集在蒸汽發(fā) 生器底部冷腔室隔間，冷腔室隔間內(nèi)的冷卻劑與冷腔室底部連通的主泵泵入主回路系統(tǒng)冷 段，再次回到反應(yīng)堆壓力容器，形成主回路系統(tǒng)的閉式冷卻循環(huán)。
[0016] 根據(jù)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例提供的核電站非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，其中反應(yīng)堆 堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng)包括第一補(bǔ)水箱、第