CN102194533B - 一种反应堆安全系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种反应堆安全系统，包括安全壳、以及设置在所述安全壳内的蒸汽发生器、堆芯和堆腔；所述安全壳包括安全壳内墙、以及在所述安全壳内墙外围设置的安全壳外墙；所述安全壳内墙和安全壳外墙之间形成容纳空间，所述容纳空间内充满冷却液；所述反应堆安全系统还包括与所述容纳空间连通、向所述安全壳内注入所述冷却液的冷却管路。在安全壳内墙和安全壳外墙之间形成容纳空间，并充满冷却液，形成非能动冷却水箱，除了可以作为安全壳喷淋、注入蒸汽发生器和堆芯带走堆芯热量和注入堆腔带走压力容器外热量以预防安全壳压力升高、堆芯损坏和压力容器失效外，还具有预防放射性的释放和冷却安全壳的功能，大大提高了核电站的可靠性和安全性。

Description

一种反应堆安全系统
技术领域
本发明涉及核电技术领域，更具体地说，涉及一种应用于核电站安全壳的反应堆安全系统。
背景技术
随着技术的成熟核电站的安全性的不断提高，核电站的建设逐渐的成为国家发展的重要能源保障。
目前的核电站中，核反应堆的结构是：在安全壳中形成反应堆堆腔，在堆腔中设置堆芯（压力容器），压力容器连接蒸汽发生器。为了保证核反应堆的安全，需要设置多种安注系统，在发生失水事故（LOCA）时，为安全壳内的堆腔、堆芯、蒸汽发生器等注入冷却液来进行冷却。如果在核反应堆发生失水事故（LOCA）的同时失去电源时，采用能动注入方式的专用安全设施因为失去电源而不能向堆芯注入冷却剂而不能保证堆芯燃料元件的安全；采用非能动注入方式的专用安全设施可以以非能动的方式注入冷却剂来保证堆芯的安全，因此，采用非能动注入方式的专用安全设施是当今核电发展的重要方向。现有的安注系统大多设置在安全壳内部，不利于常规检查，而且，在发生事故时，难以进入安全壳内部，应急处理困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种将冷却液设置在安全壳外的、可靠、安全的反应堆安全系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种反应堆安全系统，包括安全壳、以及设置在所述安全壳内的蒸汽发生器、堆芯和堆腔；所述安全壳包括安全壳内墙、以及在所述安全壳内墙外围设置的安全壳外墙；所述安全壳内墙和安全壳外墙之间形成容纳空间，所述容纳空间内充满冷却液；所述反应堆安全系统还包括与所述容纳空间连通、向所述安全壳内注入所述冷却液的冷却管路。
在本发明的反应堆安全系统中，所述冷却管路包括与所述容纳空间连通的喷淋管、设置在所述安全壳内顶部与所述喷淋管连通的喷淋管道、以及设置在所述喷淋管上的喷淋阀门。
在本发明的反应堆安全系统中，所述喷淋管道包括设置在所述安全壳内的环形喷淋管道，并且在所述环形喷淋管道上设有喷嘴。
在本发明的反应堆安全系统中，所述冷却管路包括与所述容纳空间连通、向所述蒸汽发生器注入所述冷却液的注入管道，以及在所述注入管道上设置的注入阀门。
在本发明的反应堆安全系统中，所述冷却管路包括与所述容纳空间连通、向所述堆芯的冷管段注入所述冷却液的安注管道，以及在所述安注管道上设置的安注阀门。
在本发明的反应堆安全系统中，所述冷却管路包括与所述容纳空间连通、向所述堆腔注入所述冷却液的充水管道，以及在所述充水管道上设置的充水阀门。
在本发明的反应堆安全系统中，根据所述蒸汽发生器、堆芯和堆腔的高度位置，所述容纳空间在高度方向分为一个或多个容纳空间
在本发明的反应堆安全系统中，所述容纳空间在水平方向和/或垂直方向上分为一个或多个容纳空间。
在本发明的反应堆安全系统中，所述容纳空间内直接充满所述冷却液；或者，在所述容纳空间内设置水箱，在所述水箱内充满所述冷却液。
在本发明的反应堆安全系统中，所述反应堆安全系统还包括设置在所述安全壳外、与所述容纳空间连通的补水管道和补水水源。
实施本发明具有以下有益效果：在安全壳内墙和安全壳外墙之间形成容纳空间，并充满冷却液，形成非能动冷却水箱，除了可以作为安全壳喷淋、注入蒸汽发生器和堆芯带走堆芯热量和注入堆腔带走压力容器外热量以预防安全壳压力升高、堆芯损坏和压力容器失效外，还具有预防放射性的释放和冷却安全壳的功能，大大提高了核电站的可靠性和安全性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明反应堆安全系统的容纳空间在高度方向设置的一种形式的结构示意图；
图2是本发明反应堆安全系统的容纳空间在高度方向设置的另一种形式的结构示意图；
图3是本发明反应堆安全系统的容纳空间在高度方向设置的另一种形式的结构示意图；
图4是本发明反应堆安全系统的容纳空间在高度方向设置的另一种形式的结构示意图；
图5是本发明反应堆安全系统的容纳空间在水平方向设置的一种形式的剖视示意图；
图6是本发明反应堆安全系统的容纳空间在水平方向设置的另一种形式的剖视示意图；
图7是本发明反应堆安全系统的容纳空间在水平方向设置的另一种形式的剖视示意图；
图8是本发明反应堆安全系统的喷淋管路工作的示意图；
图9是本发明反应堆安全系统的蒸汽发生器注入管路工作的示意图；
图10是本发明反应堆安全系统的安注管路工作的示意图；
图11是本发明反应堆安全系统的充水管路工作的示意图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明的反应堆安全系统的一个实施例，在事故状态下可将热量带出，并具有预防反射性的释放和冷却安全壳的功能，大大提高了核电站的可靠性和安全性。
该反应堆安全系统包括安全壳、设置在安全壳内的蒸汽发生器30、堆芯40、堆腔等，当然还包括一些连接管路、其他的安全壳内设备等，在此不作赘述。
该安全壳为双层安全壳，包括安全壳内墙11、以及在安全壳内墙11外围设置的安全壳外墙12。在安全壳内墙11和安全壳外墙12之间形成容纳空间13，在该容纳空间13内充满冷却液，作为非能动冷却水箱。在本实施例中，该容纳空间13直接由安全壳内墙11和安全壳外墙12围成，直接充满冷却液。可以理解的，该容纳空间13内还可以另外设置水箱，而在水箱内充满冷却液。
进一步的，该安全壳外还设有与容纳空间13连通的补水管道和补水水源。在容纳空间13的冷却液排出后，通过补水水源和补水管道为容纳空间13补充冷却液，来保持容纳空间13内的水始终保持充满。
如图1所示，该容纳空间13在垂直方向上布满整个安全壳内墙11和安全壳外墙12之间的所有空间。可以理解的，该容纳空间13也可以在高度方向的其它设置，如图2所示，该容纳空间13在安全壳内墙11和安全壳外墙12之间的上部空间设置；如图3所示，该容纳空间13在安全壳内墙11和安全壳外墙12之间的中部空间设置；如图4所示，该容纳空间13在安全壳内墙11和安全壳外墙12之间的下部空间设置。当然，该容纳空间13还可以在高度方向上利用隔板等，分隔成多个区域，以便于不同的区域为不同的设备提供冷却液进行冷却。
进一步的，该容纳空间13在水平方向上同样是可以作为一个整体，如图5所示；当然，也可以使用隔板根据需要分隔成两组区域，如图6所示，或者四个或更多个区域，如图7所示。
该反应堆安全系统的安全壳内设置有与容纳空间13连通、向安全壳内注入冷却液的冷却管路。在本实施例中，该冷却管路包括在安全壳顶部进行喷淋的喷淋管21路、为蒸汽发生器30注入冷却液的蒸汽发生器注入管路、为堆芯40注入冷却液的安注管路、以及为堆腔进行充水的充水管路。可以理解的，该等管路可以根据需要进行选择其中的一部分，或者配合安全壳的一些安全管路进行组合使用。
如图8所示，该喷淋管21路包括穿过安全壳内墙11与容纳空间13连通的喷淋管21、设置在安全壳内顶部的喷淋管道22、以及在喷淋管21上设置的喷淋阀门23。该喷淋管道22与喷淋管21连通接入冷却液，可以做成环形喷淋管道22，并且在喷淋管道22上设置喷嘴，进行均匀的喷洒。可以理解的，该喷淋管道22可以根据需要设置成各种形状，例如网格状等。
在发生事故需要对安全壳内进行喷淋降温时，喷淋阀门23打开，在重(压)力作用下，冷却液通过喷淋管21进入喷淋管道22，由喷淋管道22向安全壳内部进行喷淋降温，对安全壳内部的设备的外壳进行降温。
如图9所示，该蒸汽发生器注入管路包括与容纳空间13连通的注入管道31、以及在注入管道31上设置的注入阀门32。在发生事故需要对蒸汽发生器30进行冷却时，打开注入阀门32，容纳空间13内的冷却液在重(压)力作用下，经过注入管道31注入到蒸汽发生器30内部，从而对蒸汽发生器30进行冷却。
可以理解的，该注入阀门32可以设置为并联的两组注入阀门32，提高可靠性。
如图10所示，该安注管路包括与容纳空间13连通的安注管道41、以及在安注管道41上设置的安注阀门42。在发生事故需要对堆芯40进行冷却时，打开安注阀门42，容纳空间13内的冷却液在重(压)力作用下，经安注管道41注入到堆芯40内，对堆芯40内部进行冷却降温。
可以理解的，该安注阀门42可以设置为并联的两组安注阀门42，提高安全性。
如图11所示，该充水管路包括与容纳空间13连通的充水管道51、以及在充水管道51上设置的充水阀门52。在发生事故需要对堆腔进行冷却时，打开充水阀门52，容纳空间13内的冷却液在重(压)力作用下，经充水管道注入到堆坑50内，利用冷却液对堆坑50内的堆芯40外壳进行冷却，带走堆芯40外壳热量，从而降低堆芯40的温度。
可以理解的，该充水阀门52可以设置为并联的两组充水阀门52，提高安全性。
上述阀门可以采用爆破阀、电动阀或其他阀门，并且可以根据需要由控制系统来控制开启或关闭，在不同的事故工况下，来接通不同的管路，来实现对安全壳内设备的合理、有效的降温。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种反应堆安全系统，包括安全壳、以及设置在所述安全壳内的蒸汽发生器、堆芯和堆腔；其特征在于，所述安全壳包括安全壳内墙、以及在所述安全壳内墙外围设置的安全壳外墙；所述安全壳内墙和安全壳外墙之间形成容纳空间，所述容纳空间内充满冷却液；
所述反应堆安全系统还包括与所述容纳空间连通、向所述安全壳内注入所述冷却液的冷却管路。
2.根据权利要求1所述的反应堆安全系统，其特征在于，所述冷却管路包括与所述容纳空间连通的喷淋管、设置在所述安全壳内顶部与所述喷淋管连通的喷淋管道、以及设置在所述喷淋管上的喷淋阀门。
3.根据权利要求2所述的反应堆安全系统，其特征在于，所述喷淋管道包括设置在所述安全壳内的环形喷淋管道，并且在所述环形喷淋管道上设有喷嘴。
4.根据权利要求1所述的反应堆安全系统，其特征在于，所述冷却管路包括与所述容纳空间连通、向所述蒸汽发生器注入所述冷却液的注入管道，以及在所述注入管道上设置的注入阀门。
5.根据权利要求1所述的反应堆安全系统，其特征在于，所述冷却管路包括与所述容纳空间连通、向所述堆芯的冷管段注入所述冷却液的安注管道，以及在所述安注管道上设置的安注阀门。
6.根据权利要求1所述的反应堆安全系统，其特征在于，所述冷却管路包括与所述容纳空间连通、向所述堆腔注入所述冷却液的充水管道，以及在所述充水管道上设置的充水阀门。
7.根据权利要求1-6任一项所述的反应堆安全系统，其特征在于，根据所述蒸汽发生器、堆芯和堆腔的高度位置，所述容纳空间在高度方向分为一个或多个容纳空间。
8.根据权利要求1-6任一项所述的反应堆安全系统，其特征在于，所述容纳空间在水平方向和/或垂直方向上分为一个或多个容纳空间。
9.根据权利要求1-6任一项所述的反应堆安全系统，其特征在于，所述容纳空间内直接充满所述冷却液；或者，在所述容纳空间内设置水箱，在所述水箱内充满所述冷却液。
10.根据权利要求1-6任一项所述的反应堆安全系统，其特征在于，所述反应堆安全系统还包括设置在所述安全壳外、与所述容纳空间连通的补水管道和补水水源。
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