CN102568621A - 球床模块式高温气冷堆一回路包容体负压排风方法及系统 - Google Patents

球床模块式高温气冷堆一回路包容体负压排风方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种球床模块式高温气冷堆一回路包容体负压排风方法，包括：当反应堆处于正常运行工况时，进行正常负压排风步骤；当包容体中的有关场所内需进人检修时，进行进人排风步骤；当反应堆发生较小泄漏事故时，进行事故负压排风步骤；当一回路出现严重失压事故时，进行事故泄压步骤。本发明还公开了一种球床模块式高温气冷堆一回路包容体负压排风系统，所述一回路包括相互隔离设置的多个包容体，所述排风系统包括用于分别实现上述四个步骤的正常负压排风子系统、进人排风子系统、事故负压排风子系统以及事故泄压子系统。本发明使得一回路多个相互隔离的包容体共用一套负压排风系统，维护方便，投入和维修成本较低。

Description

球床模块式高温气冷堆一回路包容体负压排风方法及系统
技术领域
本发明涉及反应堆负压通风系统设计技术领域，尤其涉及一种球床模块式高温气冷堆一回路包容体负压排风方法及系统。
背景技术
高温堆气冷堆具有固有安全性，因此它不同于水堆，不设置安全壳，而代之以包容体。与安全壳不同，包容体不承受高压，无喷淋冷却、无可燃气体控制等功能要求。
一种包容体的设计方案为：将反应堆厂房设计成一个包容体，压力壳和蒸气发生器放置在厂房中的混凝土密封舱室内；混凝土舱室与反应堆厂房有一通道，通道上用爆破膜装置隔离，当发生一回路安全级大破管事故时，为保护混凝土舱室完整性，通过爆破膜装置泄压到反应堆厂房进行扩容降压；反应堆厂房与大气环境设置有一泄压阀装置，通过二次泄压直接排向大气环境，当降压接近大气压时泄压阀装置自动关闭。
另一种新的包容体的设计方案为：一回路包容体分为多个相互隔离的部分(子包容体)，而反应堆厂房不作为包容体，当发生一回路安全级大破管事故时，一旦包容体内氦气压力超过结构设计压力，子包容体上的爆破膜破裂，通过泄压管道和竖井直接向大气环境泄压，当降压接近大气压时，关闭泄压管道上常开的电动阀门，使包容体又恢复与大气环境的隔离状态。
由此可见，两种包容体在设计方面的不同，其中前一种大包容体(反应堆厂房)的设计方案造价成本高、技术要求高，而后一种新的包容体(多个相互隔离的部分)的设计方案造价成本低，对建造施工的技术要求较低。由于在后一种方案中，放弃了二次泄压的概念，因此需要提出一种多个子包容体共用一套负压排风系统的新思路，使得后一种包容体方案的实现成为可能，使其较之前一种方案更加经济和安全，更加适合先进高温气冷堆电站的能源发展方向。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种适应一回路包容体多个隔离部分共用一套负压排风系统的设计方案，满足球床模块式高温气冷堆设计和建造的要求，适合先进核电站的能源发展方向的球床模块式高温气冷堆一回路包容体负压排风方法及系统。
(二)技术方案
为解决上述问题，一方面，本发明提供了一种球床模块式高温气冷堆一回路包容体负压排风方法：
当反应堆处于正常运行工况时，进行正常负压排风步骤：风机连续抽取包容体内的空气，保持包容体内的负压状态，对排气净化后有序排放；
当包容体中的有关场所内需进人检修时，进行进人排风步骤：对包容体进行通风换气，保证检修人员在所述场所内安全工作；
当反应堆发生较小泄漏事故时，进行事故负压排风步骤：风机连续抽取包容体内的空气，维持包容体的负压状态，对排气净化后有序排放直到反应堆处于正常运行工况；
当一回路出现严重失压事故时，进行事故泄压步骤：隔离排风系统与包容体，停止所述正常负压排风、进人排风和事故负压排风步骤；当包容体内压力达到结构设计值时，将包容体直接与大气环境连通，当包容体内降压接近大气压力时，结束包容体与大气环境之间的连通状态，启动所述事故负压排风步骤，直到反应堆处于正常运行工况。
优选地，所述一回路具有相互隔离设置的多个包容体，各包容体独立进行所述正常负压排风步骤、进人排风步骤、事故负压排风步骤以及事故泄压步骤。
另一方面，本发明还提供了一种球床模块式高温气冷堆一回路包容体负压排风系统，所述一回路包括相互隔离设置的多个包容体，所述排风系统包括：
正常负压排风子系统，与所述多个包容体分别连通，用于在正常运行工况下对各包容体进行正常负压排风；
进人排风子系统，与所述多个包容体分别连通，用于在包容体需要进人的情况下对该包容体进行进人排风；
事故负压排风子系统，与所述多个包容体分别连通，用于在反应堆发生较小泄漏事故时对包容体进行事故负压排风；
事故泄压子系统，分别与所述多个包容体连通，用于在一回路出现严重失压事故时，对包容体进行事故泄压。
优选地，所述正常负压排风子系统包括：
正常负压排风通道，连通于各包容体与外界大气环境之间；
流量测量装置，设于所述正常负压排风通道上，用于测量所述正常负压排风通道中经过气体的流量；
阀门装置，设于所述正常负压排风通道上，用于控制所述正常负压排风通道的开闭；
空气净化装置，用于净化所述正常负压排风通道排出的气体；以及
风机，用于提供排气动力。
优选地，所述正常负压排风子系统包括至少两套风机和空气净化装置；其中至少一套风机和空气净化装置在进行正常负压排风时处于工作状态。
优选地，所述进人排风子系统包括：
进人排风通道，连通于各包容体与外界大气环境之间；
流量测量装置，设于所述进人排风通道上，用于测量所述进人排风通道中经过气体的流量；
阀门装置，设于所述进人通道上，用于控制所述进人排风通道的开闭；
空气净化装置，用于净化所述进人排风通道排出的气体；以及
风机，用于提供排气动力。
优选地，所述进人排风子系统包括至少两套风机和空气净化装置；其中至少一套风机和空气净化装置在进行进人排风时处于工作状态。
优选地，所述事故负压排风子系统包括：
事故负压排风通道，连通于各包容体与外界大气环境之间；
流量测量装置，设于所述事故负压排风通道上，用于测量所述事故负压排风通道中经过气体的流量；
阀门装置，设于所述事故负压通道上，用于控制所述事故负压排风通道的开闭；
空气净化装置，用于净化所述事故负压排风通道排出的气体；以及
风机，用于提供排气动力。
优选地，所述事故负压排风子系统包括至少两套风机；其中至少一套风机在进行事故负压排风时处于工作状态。
优选地，所述事故泄压子系统包括：
多个泄压管道，分别与所述多个包容体对应，用于连通各包容体与外界大气环境；
多个爆破膜装置，每个爆破膜装置设于每个包容体与对应的泄压管道之间，在包容体内压力达到结构设计值时破裂，实现包容体与泄压管道的连通；
密封隔离阀，每个泄压管道上设有至少一个密封隔离阀，用于在控制所述泄压管道的开闭。
优选地，所述负压排风系统包括多个风道阻压阀，分别与所述多个包容体对应地设于各包容体与正常负压排风子系统、进人排风子系统和事故负压排风子系统之间的通道上，在冲击压力超过预定大小时迅速自动关闭。
(三)有益效果
本发明的负压排风方法及系统，使得一回路多个相互隔离的包容体共用一套负压排风系统，实现了系统设计优化、系统运作简捷的目的，完全能够满足高温气冷堆包容体的功能要求，本发明思路明确，维护方便，投入和维修成本较低。
附图说明
图1为根据本发明实施例负压排风系统的结构示意图；
其中，1：包容体；2：正常负压排风子系统；201：正常负压排风通道；202：流量测量装置；203：阀门装置；204：空气净化装置；204a：预过滤器；204b：HEPA过滤器；205：风机；3：进人排风子系统；301：进人排风通道；302：流量测量装置；303：阀门装置；304：空气净化装置；304a：预过滤器；304b：HEPA过滤器；305：风机；4：事故负压排风子系统；401：事故负压排风通道；402：流量测量装置；403：阀门装置；404：空气净化装置；404a：预过滤器；404b：HEPA过滤器；404c：除碘器；405：风机；5：事故泄压子系统；501：泄压管道；502：爆破膜装置；503：密封隔离阀；6：风道阻压阀；7：烟囱。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。
实施例一：
本实施例记载了一种球床模块式高温气冷堆一回路包容体负压排风方法：
当反应堆处于正常运行工况时，进行正常负压排风步骤：风机连续抽取包容体内经门、盖板等缝处泄漏入内的空气，保持包容体内20～200Pa的负压状态，防止包容体内放射性气溶胶的外泄，并对排气净化后有序排放；
当包容体中的有关场所内需进人检修时，进行进人排风步骤：对包容体进行通风换气，保证检修人员在所述场所内安全工作；
当反应堆发生较小泄漏事故时，进行事故负压排风步骤：风机连续抽取包容体内的空气，维持包容体的负压状态，对排气净化后有序排放直到反应堆处于正常运行工况；
当一回路出现严重失压事故时，进行事故泄压步骤：隔离排风系统与包容体，停止所述正常负压排风、进人排风和事故负压排风步骤；当包容体内压力达到结构设计值时，将包容体直接与大气环境连通，当包容体内降压接近大气压力时，结束包容体与大气环境之间的连通状态，启动所述事故负压排风步骤，直到反应堆处于正常运行工况。
所述一回路具有相互隔离设置的多个包容体，各包容体独立进行所述正常负压排风步骤、进人排风步骤、事故负压排风步骤以及事故泄压步骤。
实施例二：
如图1所示，本实施例记载了一种球床模块式高温气冷堆一回路包容体负压排风系统，所述一回路包括相互隔离设置的多个包容体1。在本实施例中，一回路包括四个包容体1，在本发明的其它实施例中，包容体的个数不限于四个。本实施例中的四个包容体1分别由图1中所示的1#反应堆和蒸发器舱室、2#反应堆和蒸发器舱室、燃料循环系统舱室、氦净化系统舱室构成。
所述负压排风系统包括：
正常负压排风子系统2，与所述多个包容体1分别连通，用于在正常运行工况下对各包容体1进行正常负压排风；
进人排风子系统3，与所述多个包容体1分别连通，用于在包容体1需要进人的情况下对该包容体1进行进人排风；
事故负压排风子系统4，与所述多个包容体1分别连通，用于在反应堆发生较小泄漏事故时对包容体1进行事故负压排风；
事故泄压子系统5，分别与所述多个包容体1连通，用于在一回路出现严重失压事故时，对包容体1进行事故泄压；
所述负压排风系统包括多个风道阻压阀6，分别与所述多个包容体1对应地设于各包容体1与正常负压排风子系统2、进人排风子系统3和事故负压排风子系统4之间的通道上，在冲击压力超过预定大小时迅速自动关闭，从而保护正常负压排风子系统2、进人排风子系统3和事故负压排风子系统4的完好性。在本实施例中，所述冲击压力的预定大小为1500Pa～3500Pa；
所述正常负压排风子系统2、进人排风子系统3和事故负压排风子系统4处理后的气体经过烟囱7排入外界大气环境中。
所述正常负压排风子系统2包括：
正常负压排风通道201，连通于各包容体1与外界大气环境之间；
流量测量装置202，设于所述正常负压排风通道201上，用于测量所述正常负压排风通道201中经过气体的流量；
阀门装置203，设于所述正常负压排风通道201上，用于控制所述正常负压排风通道201的开闭；
空气净化装置204，用于净化所述正常负压排风通道201排出的气体；以及
风机205，用于提供排气动力。
在本实施例中，所述空气净化装置204包括预过滤器204a和HEPA过滤器204b；所述阀门装置203为电动阀门装置；所述风机205为离心风机；所述正常负压排风子系统2为核安全级系统。
所述正常负压排风子系统2包括至少两套风机205和空气净化装置204；其中至少一套风机205和空气净化装置204在进行正常负压排风时处于工作状态；其它的备用。在本实施例中，所述正常负压排风子系统2设置一用一备的两套风机205和空气净化装置204等主要设备。
所述进人排风子系统3包括：
进人排风通道301，连通于各包容体1与外界大气环境之间；
流量测量装置302，设于所述进人排风通道301上，用于测量所述进人排风通道301中经过气体的流量；
阀门装置303，设于所述进人通道上，用于控制所述进人排风通道301的开闭；
空气净化装置304，用于净化所述进人排风通道301排出的气体；以及
风机305，用于提供排气动力。
在本实施例中，所述空气净化装置304包括预过滤器304a和HEPA过滤器304b；所述阀门装置303为电动阀门装置303；所述风机305为离心风机；所述进人排风子系统3为非核安全级系统。
所述进人排风子系统3包括至少两套风机305和空气净化装置304；其中至少一套风机305和空气净化装置304在进行进人排风时处于工作状态，其它的备用；或者全部同时运行。
所述事故负压排风子系统4包括：
事故负压排风通道401，连通于各包容体1与外界大气环境之间；
流量测量装置402，设于所述事故负压排风通道401上，用于测量所述事故负压排风通道401中经过气体的流量；
阀门装置403，设于所述事故负压通道上，用于控制所述事故负压排风通道401的开闭；
空气净化装置404，用于净化所述事故负压排风通道401排出的气体；以及
风机405，用于提供排气动力。
在本实施例中，所述空气净化装置404包括预过滤器404a、HEPA过滤器404b、除碘器404c和后置过滤器(图1中未示出)；所述阀门装置403为电动阀门装置403；所述风机405为离心风机；所述事故负压排风子系统4为核安全级系统。
所述事故负压排风子系统4包括至少两套风机405；其中至少一套风机405在进行事故负压排风时处于工作状态，其它的备用。
所述事故泄压子系统5为核安全级，包括：
多个泄压管道501，分别与所述多个包容体1对应，用于连通各包容体1与外界大气环境；
多个爆破膜装置502，每个爆破膜装置502设于每个包容体1与对应的泄压管道501之间，在包容体1内压力达到结构设计值时破裂，实现包容体1与泄压管道501的连通；
密封隔离阀503，每个泄压管道501上设有至少一个密封隔离阀503，用于在控制所述泄压管道501的开闭。
由上可见，每个包容体1各有一套独立的泄压管道501、爆破膜装置502以及密封隔离阀503。
在本实施例中，所述每个泄压管道501上设有两个串联的密封隔离阀503以提高运行的安全性，在平时处于开启状态。只有在事故泄压释放后才关闭，最不利情况下还可就地手动关闭。
当一回路出现严重失压事故时，大量氦气瞬时进入包容体1舱室，风道阻压阀6在大的冲击压力的作用下自动关闭，使各排风子系统与包容体1隔离，正常负压排风、进人排风和事故负压排风三个子系统停止运行；当包容体1内压力达到结构设计值时，该包容体1上的爆破膜装置502破裂，包容体1通过泄压管道501和竖井向大气环境泄压，包容体1内的气体直接排向大气环境；当包容体1内降压接近大气压力时，关闭泄压管道501上常开的密封隔离阀503，使包容体1又恢复与大气环境的隔离状态；这时重新启动事故负压排风系统，使包容体1舱室内空气恢复负压及净化后有序排放状态。
本发明使得一回路多个相互隔离的包容体共用一套负压排风系统，维护方便，投入和维修成本较低。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (11)

1.一种球床模块式高温气冷堆一回路包容体负压排风方法，其特征在于，
当反应堆处于正常运行工况时，进行正常负压排风步骤：风机连续抽取包容体内的空气，保持包容体内的负压状态，对排气净化后有序排放；
当包容体中的有关场所内需进人检修时，进行进人排风步骤：对包容体进行通风换气，保证检修人员在所述场所内安全工作；
当反应堆发生较小泄漏事故时，进行事故负压排风步骤：风机连续抽取包容体内的空气，维持包容体的负压状态，对排气净化后有序排放直到反应堆处于正常运行工况；
当一回路出现严重失压事故时，进行事故泄压步骤：隔离排风系统与包容体，停止所述正常负压排风、进人排风和事故负压排风步骤；当包容体内压力达到结构设计值时，将包容体直接与大气环境连通，当包容体内降压接近大气压力时，结束包容体与大气环境之间的连通状态，启动所述事故负压排风步骤，直到反应堆处于正常运行工况。
2.如权利要求1所述的负压排风方法，其特征在于，所述一回路具有相互隔离设置的多个包容体，各包容体独立进行所述正常负压排风步骤、进人排风步骤、事故负压排风步骤以及事故泄压步骤。
3.一种球床模块式高温气冷堆一回路包容体负压排风系统，其特征在于，所述一回路包括相互隔离设置的多个包容体，所述排风系统包括：
正常负压排风子系统，与所述多个包容体分别连通，用于在正常运行工况下对各包容体进行正常负压排风；
进人排风子系统，与所述多个包容体分别连通，用于在包容体需要进人的情况下对该包容体进行进人排风；
事故负压排风子系统，与所述多个包容体分别连通，用于在反应堆发生较小泄漏事故时对包容体进行事故负压排风；
事故泄压子系统，分别与所述多个包容体连通，用于在一回路出现严重失压事故时，对包容体进行事故泄压。
4.如权利要求3所述的负压排风系统，其特征在于，所述正常负压排风子系统包括：
正常负压排风通道，连通于各包容体与外界大气环境之间；
流量测量装置，设于所述正常负压排风通道上，用于测量所述正常负压排风通道中经过气体的流量；
阀门装置，设于所述正常负压排风通道上，用于控制所述正常负压排风通道的开闭；
空气净化装置，用于净化所述正常负压排风通道排出的气体；以及
风机，用于提供排气动力。
5.如权利要求4所述的负压排风系统，其特征在于，所述正常负压排风子系统包括至少两套风机和空气净化装置；其中至少一套风机和空气净化装置在进行正常负压排风时处于工作状态。
6.如权利要求3所述的负压排风系统，其特征在于，所述进人排风子系统包括：
进人排风通道，连通于各包容体与外界大气环境之间；
流量测量装置，设于所述进人排风通道上，用于测量所述进人排风通道中经过气体的流量；
阀门装置，设于所述进人通道上，用于控制所述进人排风通道的开闭；
空气净化装置，用于净化所述进人排风通道排出的气体；以及
风机，用于提供排气动力。
7.如权利要求6所述的负压排风系统，其特征在于，所述进人排风子系统包括至少两套风机和空气净化装置；其中至少一套风机和空气净化装置在进行进人排风时处于工作状态。
8.如权利要求3所述的负压排风系统，其特征在于，所述事故负压排风子系统包括：
事故负压排风通道，连通于各包容体与外界大气环境之间；
流量测量装置，设于所述事故负压排风通道上，用于测量所述事故负压排风通道中经过气体的流量；
阀门装置，设于所述事故负压通道上，用于控制所述事故负压排风通道的开闭；
空气净化装置，用于净化所述事故负压排风通道排出的气体；以及
风机，用于提供排气动力。
9.如权利要求8所述的负压排风系统，其特征在于，所述事故负压排风子系统包括至少两套风机；其中至少一套风机在进行事故负压排风时处于工作状态。
10.如权利要求3所述的负压排风系统，其特征在于，所述事故泄压子系统包括：
多个泄压管道，分别与所述多个包容体对应，用于连通各包容体与外界大气环境；
多个爆破膜装置，每个爆破膜装置设于每个包容体与对应的泄压管道之间，在包容体内压力达到结构设计值时破裂，实现包容体与泄压管道的连通；
密封隔离阀，每个泄压管道上设有至少一个密封隔离阀，用于在控制所述泄压管道的开闭。
11.如权利要求3所述的负压排风系统，其特征在于，所述负压排风系统包括多个风道阻压阀，分别与所述多个包容体对应地设于各包容体与正常负压排风子系统、进人排风子系统和事故负压排风子系统之间的通道上，在冲击压力超过预定大小时迅速自动关闭。
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