CN103413583B - 核电厂应急注水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于核电厂事故工况下的核电厂应急注水系统，包括吸水管、应急移动泵组件、输水管，所述吸水管一端连接于所述应急移动泵组件的入水口，另一端与水源相连；所述输水管一端连接于所述应急移动泵组件的出水口，另一端连接于至少一个注水部位；所述应急移动泵组件包括有一缓冲水箱，所述入水口包括至少一个缓冲水箱补水接口、至少一个直接取水接口。本发明实现了一台应急移动泵组件满足一个机组的多个应急注水功能，节约了设备，提高了设备的互备性与通用性，降低设备接入错误的安全风险。

Description

核电厂应急注水系统

技术领域

本发明涉及一种核电技术领域，更具体的说，涉及一种核电厂应急注水系统。

背景技术

核事故的发生对核电厂的安全性提出了更高的要求，为了应对现有核电厂在福岛核电厂相似工况下的事故，提高应对能力，参考福岛核电厂的事故起因及进程，在现有系统配置和事故处理规程的基础上，对现在有核电厂的应对能力进行分析，对相应薄弱环节提出改进建议是需要进一步研究的内容。

核电厂址，在全厂断电（SBO）等超设计基准工况下，核电厂反应堆停堆、汽轮机停机、主泵和循环水泵停运，核电厂正常的安全系统（如安全注入系统、安全壳喷淋系统、辅助给水系统、乏燃料水池冷却系统等）可能停止工作，同时还有可能发生其它类型的自然灾害如地震、强降雨、泥石流、台风等，甚至多种恶劣的自然灾害齐发，最终导致全厂断电，这种小概率事故一旦发生将会极大影响核电厂的安全性。

有鉴于此，为核电厂增设一套应急注水系统，以增强核电厂应对此种事故的应对能力，防止事故进一步恶化显得紧急而必要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种核电厂应急注水系统，利用高位水源、移动泵等手段在发生事故后向反应堆、安全壳内大气、蒸汽发生器和乏燃料水池实施应急注水，缓解事故后果。

在本发明提供的核电厂应急注水系统中，包括吸水管(200)、应急移动泵组件(100)、输水管(300)，所述吸水管(200)一端连接于所述应急移动泵组件(100)的入水口，所述吸水管(200)另一端与水源相连；所述输水管(300)一端连接于所述应急移动泵组件(100)的出水口，所述输水管(300)另一端连接于至少一个注水部位；所述应急移动泵组件(100)包括有一缓冲水箱，所述入水口包括至少一个缓冲水箱补水接口、至少一个直接取水接口，所述缓冲水箱补水接口与缓冲水箱相连，通过便携移动泵连接水源给缓冲水箱补水，所述直接取水接口通过管道与换料水箱相连取水，所述出水口的数量至少为一个。

在本发明提供的核电厂应急注水系统中，所述应急移动泵组件采用自给动力的发动机作为动力装置，所述自给动力的发动机为柴油机或者汽油机。

在本发明提供的核电厂应急注水系统中，所述注水部位包括安全壳第一注入点、反应堆第一注入点、安全壳第二注入点、反应堆第二注入点、蒸汽发生器注入点、乏燃料水池注入点。

在本发明提供的核电厂应急注水系统中，所述应急移动泵组件(100)的所述缓冲水箱、所述直接取水接口、所述出水口通过管道与泵相连，所述缓冲水箱、所述直接取水接口、所述出水口与所述泵之间设置有至少一个隔离阀。

在本发明提供的核电厂应急注水系统中，所述缓冲水箱补水接口与缓冲水箱相连取水，所述直接取水接口通过管道与换料水箱相连取水，所述缓冲水箱、所述直接取水接口与所述泵之间的隔离阀打开，其中一个所述出水口与反应堆第一注入点相连，另一个所述出水口与安全壳第一注入点相连，实现同时向反应堆和安全壳的应急注水。

在本发明提供的核电厂应急注水系统中，所述缓冲水箱补水接口与缓冲水箱相连取水，所述缓冲水箱与所述泵之间的隔离阀打开，所述直接取水接口与所述泵之间的隔离阀关闭，其中一个所述出水口与反应堆第二注入点相连，另一个所述出水口与安全壳第二注入点相连，实现同时向反应堆和安全壳的应急注水。

在本发明提供的核电厂应急注水系统中，所述缓冲水箱补水接口与缓冲水箱相连取水，所述缓冲水箱与所述泵之间的隔离阀打开，所述直接取水接口与所述泵之间的隔离阀关闭，其中一个所述出水口与蒸汽发生器注入点相连，实现蒸汽发生器的应急注水。

在本发明提供的核电厂应急注水系统中，所述蒸汽发生器注入点与所述蒸汽发生器连接的管路上设置有排气阀。

在本发明提供的核电厂应急注水系统中，所述直接取水接口通过管道与换料水箱相连取水，所述缓冲水箱与所述泵之间的隔离阀关闭，所述直接取水接口与所述泵之间的隔离阀打开，其中一个所述出水口与乏燃料水池注入点相连，实现乏燃料水池的应急注水。

在本发明提供的核电厂应急注水系统中，所述乏燃料水池注入点与所述乏燃料水池连接的管路上设置有排气阀。

在本发明提供的核电厂应急注水系统中，所述注水部位设置在厂房外。

本发明核电厂应急注水系统的有益效果在于：应急移动泵组件机动性能较好，可快速到达投入使用；应急移动泵组件设置出口流量调节装置与最小流量管线。通过流量调节装置可按安全需求改变注入流量；通过最小流量管线可确保泵启动及较低流量工况下的稳定、可靠运行。同时，借助移动泵调节装置与最小流量管线的设置，反应堆与安全壳应急注水、蒸汽发生器的应急注水可以使用同一台应急移动泵组件，节约了设备，提高了设备的互备性与通用性，降低设备接入错误的安全风险。

8）本发明设计考虑全面，覆盖了反应堆安全、安全壳安全和乏燃料安全等核电厂安全要素。

9)对核电厂机组整体的正常运行无影响，对核电厂其他系统的功能也无影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明核电厂应急注水系统的应急移动泵组件的结构示意图；

图2本发明核电厂应急注水系统的第一较佳实施例的结构示意图；

图3本发明核电厂应急注水系统的第二较佳实施例的结构示意图；

图4本发明核电厂应急注水系统的第三较佳实施例的结构示意图；

图5本发明核电厂应急注水系统的第四较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核电厂应急注水系统，包括吸水管200、应急移动泵组件100、输水管300，图1示出了本发明核电厂应急注水系统的应急移动泵组件，该应急移动泵组件100是一种专用于核电厂事故工况下用于给反应堆、安全壳、蒸汽发生器、乏燃料池等应急注水的设备，主要包括发动机、油箱、泵、缓冲水箱、仪表、配管、阀门以及其他附属配件，优选的，设备所有部件全部集成于一车底盘之上，在出现紧急事故工况时，使用拖车牵引移动。应急注入接口都设置在核电厂的厂房外部，并布置在相邻区域，事故工况下可快速连接移动泵。

吸水管200一端连接于应急移动泵组件100的入水口，另一端与水源相连；输水管300一端连接于应急移动泵组件100的出水口，另一端连接于至少一个注水部位。注水部位包括安全壳第一注入点、反应堆第一注入点、安全壳第二注入点、反应堆第二注入点、蒸汽发生器注入点、乏燃料水池注入点。吸水管200和输水管300连接完毕即可实现向反应堆、安全壳、蒸汽发生器、乏燃料池等应急注水的功能。

所述应急移动泵组件100包括有一缓冲水箱，入水口包括至少一个缓冲水箱补水接口、至少一个直接取水接口，缓冲水箱补水接口与缓冲水箱相连，通过便携移动泵连接水源给缓冲水箱补水，直接取水接口通过管道与换料水箱相连取水，出水口的数量至少为一个。应急移动泵组件100的所述缓冲水箱、直接取水接口、出水口通过管道与泵相连，缓冲水箱、直接取水接口、出水口与所述泵之间设置有至少一个隔离阀。

现对应急移动泵组件100各部件的功能予以具体说明：

泵：机械离心泵，实现工作介质的增压输送。

发动机：优选为柴油机或者汽油机，在全网断电的情形下独立为应急移动泵组件提供动力。

缓冲水箱：使用便携移动泵先将水源的水输送至缓冲水箱，再使用上述机械离心泵进行抽送。水箱设置有水位计（图中未示出）、人孔（图中未示出）、溢流管（图中未示出）、呼吸管（图中未示出）等。

V-1～V-9：手动隔离阀门，其中V-4和V-5还承担流量调节作用。

接口A～D：缓冲水箱补水接口，通过吸水管200连接到水源。

接口E、H：直接取水接口（不通过缓冲水箱），通过吸水管200与换料水箱连接。

接口F、G：出水口，通过输水管300连接到反应堆、安全壳、蒸汽发生器、乏燃料池等的应急注水接口。F、G接口所在的支管还设置有流量计（图中未示出）、压力表（图中未示出）。特别需要指出的是，缓冲水箱补水接口和直接取水接口的数量并非限定为上述的4个和2个，也可以为在实现本发明功能基础的其它数量。

图2示出了本发明第一较佳实施例的结构示意图，应急移动泵组件100的缓冲水箱补水接口与缓冲水箱相连取水，直接取水接口通过管道与换料水箱相连取水，缓冲水箱、直接取水接口与泵之间的隔离阀打开，其中一个出水口与反应堆第一注入点相连，另一个出水口与安全壳第一注入点相连，实现同时向反应堆和安全壳的应急注水。总体上涉及到换料水箱、安全注入系统和安全壳喷淋系统，本实施例的设计方案为图中虚线部分，实线部分为安全注入系统和安全壳喷淋系统现有的管道、阀门、换热器、喷淋环等，本发明应急注入接管与核电厂系统的连接点选取十分合适，考虑到在役、在建电厂实际情况，在对原电厂改动最小的前提下实现了设计预期功能。在现有管路上增加如下三种注入点：

注入点A：换料水箱补水点，保证反应堆应急注水的水源（换料水箱）有充足水量。

注入点B：反应堆应急注水的补水点（2个注入点B中，一个作为吸水管200的连接点，一个作为输水管300的连接点，输水管连接点即为反应堆第一注入点，二者可互换）。

注入点C：安全壳应急注水的补水点，即安全壳第一注入点。

核电厂正常运行工况下，如下阀门保持关闭：

V-11：换料水箱补水隔离阀。

V-14：换料水箱补水止回阀。

V-32,V-33,V-34,V-35：反应堆应急注水隔离阀。

V-36,V-37：安全壳应急注水隔离阀。

在发生事故后，如需要投入应急注水，则：

1)将2台便携移动泵移动至水源附近，使用软管连接应急移动泵组件100与注入点Ａ的V-11接口。

2）将1台应急移动泵组件100移动至注入点B、C的接口附近，4台便携移动泵移动至水源附近并使用软管与应急移动泵组件100的缓冲水箱相连。使用吸水管200和输水管300将应急移动泵组件100、换料水箱、反应堆应急注入接口、安全壳应急注入接口连接。根据图1和图2：A～D接口与水源连接；E接口与图2的V-33接口连接，F接口与图2的V-35接口连接（注入点B）；G接口与图2的V-37接口连接（注入点C）。

3）打开V-17/18/32/33/34/35/36/37/26/28，关闭V-22/30。

4）应急移动泵组件100的阀门：打开V-2/4；关闭V1/3/5/6～9。

5）依靠充水时水自身重力将应急移动泵组件100及软管内的空气排出。

6）打开V-11，启动与之相连的2台便携移动泵为换料水箱补水。

7）启动应急移动泵组件100为反应堆应急注水。

8）为安全壳降温降压：

打开V-6，启动相应的便携移动泵，将缓冲水箱补水至1/2～3/4的水位；

打开V-1，缓慢开启V-5，在开启V-5的同时，逐个打开V-7～9，并启动便携移动泵，整个过程中注意缓冲水箱液位避免快速下降排空；

开启V-5过程中也要缓慢将V-4的开度开打，保证足够的反应堆应急注入流量；

当V-6～9全部打开后，关闭V-2，目的是隔离换料水箱取水；

以上全部操作完成后，可以实现反应堆应急注入与安全壳应急注入同时进行的功能；

当安全壳温度和压力降到可接受的水位后，关闭V-5，打开V-2，逐个关闭V6～9并停止便携移动泵补水，最终在缓冲水箱排空之前关闭V-1。至此停止安全壳应急注入。

上述应急注入接口的设置具有通用性、互备性，注水点接口均可作为安全注入、喷淋的注水口，也可作为临时水源的接入口，既增加了操作的灵活性，也降低了连接错误的风险。

9）停止反应堆应急注水：停止应急移动泵组件100，停止为换料水箱补水的便携移动泵。关闭所有阀门，拆除软管，恢复现场。

图3示出了本发明第二较佳实施例的结构示意图，应急移动泵组件100的缓冲水箱补水接口与缓冲水箱相连取水，缓冲水箱与泵之间的隔离阀打开，直接取水接口与泵之间的隔离阀关闭，其中一个出水口与反应堆第二注入点相连，另一个出水口与安全壳第二注入点相连，实现同时向反应堆和安全壳的应急注水。与本发明第一较佳实施例类似，在现有的安全注入系统和安全壳喷淋系统基础上增加三种注入点，注入点的作用也相同，不同之处在与，注入点在现有管路上的接入位置和应急移动泵组件100与注入点的连接方式。

电厂正常运行工况下，如下阀门保持关闭：

V-80：换料水箱补水隔离阀；

V-56：换料水箱补水止回阀；

V-68,V-72,V-86,V-90：反应堆应急注水隔离阀；

V-74,V-79,V-84,V-85：安全壳应急注水隔离阀。

在现有管路上增加如下三种注入点：

注入点A：换料水箱补水点，保证反应堆应急注水的水源（换料水箱）有充足水量。

注入点B：反应堆应急注水的补水点（2个注入点B中，一个作为吸水管200的连接点，一个作为输水管300的连接点，输水管连接点即为反应堆第二注入点，二者可互换）。

注入点C：安全壳应急注水的补水点，（2个注入点C中，一个作为吸水管200的连接点，一个作为输水管300的连接点，输水管连接点即为安全壳第二注入点，二者可互换）。

在发生事故后，如需要投入应急注水，则：

1)将2台便携移动泵移动至水源附近，使用软管连接应急移动泵组件100与注入点Ａ的V-11接口。

2）将1台应急移动泵组件100移动至注入点B、C的接口附近。

3）根据图1、图3所示，使用软管将应急移动泵组件100与注水接口连接：F与V-68连接，E与V-86连接；G与V-85连接，H与V-79连接。

4)打开V-68/72/86/90/74/79/84/85/62/63/59/66，关闭V-57/65，完成系统阀门开关操作。

5）关闭V-1/5～9，打开V-2/3/4，完成应急移动泵组件100阀门开关操作。

6）利用重力完成应急移动泵组件100以及软管的充水排气。

7）启动应急移动泵组件100实现反应堆应急注水；启动2台便携移动泵实现水源向换料水箱补水。

8）为安全壳降温降压：

打开V-5，同时调整V-4的开度，实现安全壳应急注入与反应堆应急注入同时进行；

当安全壳温度和压力降到可接受的水位后，关闭V-5，同时调整V-4的开度，停止安全壳应急注入，维持反应堆应急注入。

9）停止反应堆应急注水：停止应急移动泵组件100，停止为换料水箱补水的便携移动泵。关闭所有阀门，拆除软管，恢复现场。

图4示出了本发明第三较佳实施例的结构示意图，应急移动泵组件100的缓冲水箱补水接口与缓冲水箱相连取水，缓冲水箱与泵之间的隔离阀打开，述直接取水接口与泵之间的隔离阀关闭，其中一个出水口与蒸汽发生器注入点相连，实现蒸汽发生器的应急注水，具体涉及如下部件：

取水接口（法兰或卡箍式管接头）：003WV；

注水接口（法兰）：004WV；

排气阀：121VD；

取水侧厂房内隔离阀：096VD；

取水侧厂房外隔离阀：097VD；

注水侧厂房外隔离阀：095VD；

注水侧厂房内止回阀：094VD；

连接的管线及管路附件。

电厂正常运行工况下，阀门114VD保持关闭，096VD保持常开，095/097VD保持常关。

根据事故工况下实际情况，具体的操作规程如下：

1)将应急移动泵组件100运到辅助给水箱设置在厂房外部的取水接口（003WV）附近，通过吸水管200与取水接口连接。

2)铺设输水管300，一端连接出水口，另一端连接注水侧设置在厂房外部的蒸汽发生器注入点（004WV）。

3)关闭阀门096VD，打开阀门097VD和121VD，依靠重力进行排气，排气完成后关闭排气阀。

4)启动应急移动泵组件100，打开隔离阀095VD向蒸汽发生器注水，调节向蒸汽发生器的注水流量。

5)关注油箱内油量，及时补充油。

6)停止注水。

图5示出了本发明第四较佳实施例的结构示意图，应急移动泵组件100的直接取水接口通过管道与换料水箱相连取水，缓冲水箱与泵之间的隔离阀关闭，直接取水接口与泵之间的隔离阀打开，其中一个出水口与乏燃料水池注入点相连，实现乏燃料水池的应急注水。应具体涉及如下部件：

两个消防接口：PTR001、002WV；

一个排气阀：PTR936VB；

厂房外隔离阀：PTR934、935VB；

连接的管道及附件。

事故工况下，当乏燃料水池其他的补水方式全部失效时，根据事故工况下实际情况，查找核电厂可用水源。如确定某一水源可用，将便携移动泵与水源相连，铺设消防水带为乏燃料水池进行补水。其具体的操作规程如下：

1)查找并确定核电厂内可用水源。

2)采用运输车将应急移动泵组件100运到能到达的最近地，由人工手动抬至可用水源附近。

3)通过吸水管200连接水源与应急移动泵组件100。

4)铺设输水管300，一端连接泵出水口，另一端连接至厂房外部的乏燃料水池注入点（由于设置两个临时接口，当只用一个接口时，另一个接口用闷盖封堵）。

5)打开隔离阀PTR934VB（或PTR935VB）向乏燃料水池进行补水。

6)关注应急移动泵组件100的油箱内油量，及时补充油。

7)观察乏燃料水池液位的变化，根据需要停止补水。根据需要关闭隔离阀PTR934VB（或PTR935VB）和停发动机。

本发明的核电厂应急注水系统设计考虑全面，覆盖了反应堆安全、安全壳安全和乏燃料安全等核电厂安全要素，对核电厂机组整体的正常运行无影响，对核电厂其他系统的功能也无影响。

Claims (10)

1.一种核电厂应急注水系统，其特征在于，包括吸水管(200)、应急移动泵组件(100)、输水管(300)，所述吸水管(200)一端连接于所述应急移动泵组件(100)的入水口，所述吸水管(200)另一端与水源相连；所述输水管(300)一端连接于所述应急移动泵组件(100)的出水口，所述输水管(300)另一端连接于至少一个注水部位；所述应急移动泵组件(100)包括有一缓冲水箱，所述入水口包括至少一个缓冲水箱补水接口、至少一个直接取水接口，所述缓冲水箱补水接口与缓冲水箱相连，通过便携移动泵连接水源给缓冲水箱补水，所述直接取水接口通过管道与换料水箱相连取水，所述出水口的数量至少为两个，所述应急移动泵组件(100)的所述缓冲水箱、所述直接取水接口、每一所述出水口通过管道与泵相连，所述缓冲水箱、所述直接取水接口、每一所述出水口与所述泵之间设置有至少一个隔离阀。

2.根据权利要求1所述的应急注水系统，其特征在于，所述应急移动泵组件(100)采用自给动力的发动机作为动力装置，所述自给动力的发动机为柴油机或者汽油机。

3.根据权利要求1所述的应急注水系统，其特征在于，所述注水部位包括安全壳第一注入点、反应堆第一注入点、安全壳第二注入点、反应堆第二注入点、蒸汽发生器注入点、乏燃料水池注入点中的其中至少一种。

4.根据权利要求3所述的应急注水系统，其特征在于，所述缓冲水箱补水接口与缓冲水箱相连取水，所述直接取水接口通过管道与换料水箱相连取水，所述缓冲水箱、所述直接取水接口与所述泵之间的隔离阀打开，其中一个所述出水口与反应堆第一注入点相连，另一个所述出水口与安全壳第一注入点相连，实现同时向反应堆和安全壳的应急注水。

5.根据权利要求3所述的应急注水系统，其特征在于，所述缓冲水箱补水接口与缓冲水箱相连取水，所述缓冲水箱与所述泵之间的隔离阀打开，所述直接取水接口与所述泵之间的隔离阀关闭，其中一个所述出水口与反应堆第二注入点相连，另一个所述出水口与安全壳第二注入点相连，实现同时向反应堆和安全壳的应急注水。

6.根据权利要求3所述的应急注水系统，其特征在于，所述缓冲水箱补水接口与缓冲水箱相连取水，所述缓冲水箱与所述泵之间的隔离阀打开，所述直接取水接口与所述泵之间的隔离阀关闭，其中一个所述出水口与蒸汽发生器注入点相连，实现蒸汽发生器的应急注水。

7.根据权利要求6所述的应急注水系统，其特征在于，所述蒸汽发生器注入点与所述蒸汽发生器连接的管路上设置有排气阀。

8.根据权利要求3所述的应急注水系统，其特征在于，所述直接取水接口通过管道与换料水箱相连取水，所述缓冲水箱与所述泵之间的隔离阀关闭，所述直接取水接口与所述泵之间的隔离阀打开，其中一个所述出水口与乏燃料水池注入点相连，实现乏燃料水池的应急注水。

9.根据权利要求8所述的应急注水系统，其特征在于，所述乏燃料水池注入点与所述乏燃料水池连接的管路上设置有排气阀。

10.根据权利要求4-9任何一项所述的应急注水系统，其特征在于，所述注水部位设置在厂房外。