CN103632737A - 一种核电站蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种核电站蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统，包括设置在反应堆安全壳外围并充有水的冷却水箱、浸没在冷却水箱底部的换热器、一端穿出安全壳与换热器进口连接的第一余热排出管线、设置在第一余热排出管线上的蒸汽管线隔离阀、一端穿出安全壳与换热器出口连接的第二余热排出管线、设置在第二余热排出管线上的第一隔离阀组；第一余热排出管线的另一端连接到蒸汽发生器上端的蒸汽管线上；第二余热排出管线的另一端连接的蒸汽发生器的给水管线上。本发明能够在发生全厂断电，同时电厂丧失全部能动堆芯余热排出能力的事故工况下，利用蒸汽/水的密度差为驱动力，以“非能动”的方式运行，长期导出堆芯余热，维持反应堆在安全状态。

Description

一种核电站蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统
技术领域
本发明涉及一种核电站余热排出系统，具体涉及一种核电站蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统。
背景技术
核电厂（站）发生全厂断电事故后，主泵停运，反应堆冷却剂流量急剧降低，蒸汽发生器二次侧的给水同时丧失，造成蒸汽发生器传热能力下降，堆芯产生的热量在反应堆冷却剂系统堆积，导致系统温度升高。发生全厂断电事故后，剩余释热能否长期有效排出，关系到核电厂（站）的安全。
以往核电站在全厂断电的事故工况下，仅能通过辅助给水系统的汽动泵向蒸汽发生器二次侧提供给水。这种依靠能动设备的事故应对措施在复杂的事故环境条件下会有失效的可能。一旦辅助给水系统汽动泵给水系列失效，则机组将丧失排出堆芯余热的能力，无法保证核电厂（站）的安全。在核电厂（站）的设计中，非能动技术作为一种成熟可靠的先进技术已被广泛认可和应用。因此，亟待采用一种适用广泛，应用于全厂断电事故工况下蒸汽发生器二次侧的非能动余热排出系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种核电站在发生全厂断电，同时电厂丧失能动堆芯余热排出能力的事故工况下，利用蒸汽/水的密度差（重力差）为驱动力，以“非能动”的方式运行，长期导出堆芯余热，维持反应堆在安全状态的蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为，一种核电站蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统，包括设置在反应堆安全壳外围的冷却水箱、浸没在所述冷却水箱底部的换热器、一端穿出安全壳与所述换热器进口连接的第一余热排出管线、设置在所述第一余热排出管线上的蒸汽管线隔离阀、一端穿出安全壳与所述换热器出口连接的第二余热排出管线、设置在第二余热排出管线上的第一隔离阀组；所述第一余热排出管线的另一端连接到蒸汽发生器上端的蒸汽管线上；所述第二余热排出管线的另一端连接的蒸汽发生器的给水管线上。
进一步还包括设置在所述第二余热排出管线上的止回阀，所述止回阀位于第二余热排出管线与和给水管线连接处与第一隔离阀组之间。
进一步还包括注水管线，所述注水管线上设置有补水箱组和第二隔离阀组，所述注水管线靠近补水箱组的一端连接到蒸汽管线隔离阀与换热器进口之间的第一余热排水管线上，所述注水管线靠近第二隔离阀组的一端连接到止回阀与第一隔离阀组之间的第二余热排出管线上。
进一步所述冷却水箱呈环状结构，布置在安全壳外侧。
进一步所述第一隔离阀组和所述第二隔离阀组均包括若干个互相并联的隔离阀阀。
进一步所述补水箱组包括至少一个补水箱。
进一步所述补水箱组包括若干个并联的补水箱。
进一步所述补水箱组、第一隔离阀组和第二隔离阀组位于安全壳内。
进一步所述补水箱组、第一隔离阀组和第二隔离阀组位于安全壳外。
进一步所述冷却水箱的底部高于蒸汽发生器的最高点，所述补水箱组的底部高于蒸汽发生器的给水管线。
本发明的有益效果：本发明的非能动余热排出系统能够在发生全厂断电，同时电厂丧失全部能动堆芯余热排出能力的事故工况下，利用蒸汽/水的密度差（重力差）为驱动力，以“非能动”的方式运行，长期导出堆芯余热，维持反应堆在安全状态。
附图说明
图1为本发明一种核电站蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统示意图（第一隔离阀组、第二隔离阀组及补水箱组布置在安全壳内）。
图2为本发明一种核电站蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统安全壳内示意图（第一隔离阀组、第二隔离阀组及补水箱组布置在安全壳外）。
图3为本发明一种核电站蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统安全壳外示意图（第一隔离阀组、第二隔离阀组及补水箱组布置在安全壳外）。
图中：1-蒸汽发生器，2-换热器，3-冷却水箱，4-补水箱，5-蒸汽管线隔离阀，6-第二隔离阀组，7-第一隔离阀组，8-止回阀，9-蒸汽管线，10-给水管线，11-安全壳，12-第一余热排出管线，13-第二余热排出管线，14-注水管线，15-混凝土设备隔间。
具体实施方式
以下结合图1、图2、图3和实施例对本发明做进一步描述。
实施例一
如图1所示本发明一种核电站蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统，该余热排除系统包括设置在反应堆安全壳11外围并充有水的冷却水箱3，所述反应堆的安全壳11具有一个圆柱筒体，所述冷却水箱3呈环状结构，布置在安全壳11外侧较高的位置，其土建结构与安全壳统一设计，该冷却水箱3上设置有补水结构和排水结构，以便启动前为冷却水箱3补水和检修期间排水。
换热器2浸没在所述冷却水箱3底部，在换热器上、下封头上布置进水口和出水口。
第一余热排出管线12一端穿出安全壳11与所述换热器2进口连接，另一端连接到蒸汽发生器1上端的蒸汽管线9上；蒸汽管线隔离阀5位于安全壳11内，并设置在所述第一余热排出管线12上。
第二余热排出管线13一端穿出安全壳11与所述换热器2出口连接，另一端连接的蒸汽发生器1的给水管线10上；并联的两个隔离阀组成的第一隔离阀组7设置在第二余热排出管线13上。
一个止回阀8设置在第二余热排出管线13上，并位于第二余热排出管线13和给水管线10的连接处与第一隔离阀组7之间。
注水管线14上设置有补水箱4和由两个并联的隔离组成的第二隔离阀组6，所述注水管线14靠近补水箱4的一端连接到蒸汽管线隔离阀5与换热器2进口之间的第一余热排水管线上12，所述注水管线14靠近第二隔离阀组6的一端连接到止回阀8与第一隔离阀组7之间的第二余热排水管线13上。补水箱4是一个带椭圆封头的圆柱形容器，可以在注水管线14上设置多个并联的补水箱4，所述多个并联的补水箱4的总容积设计范围为10m3~70m3。上述第一隔离阀组6、第二隔离阀组7及补水箱4均布置在安全壳内。
实施例二
如图2、图3所示，与实施例一的不同在于所述第一隔离阀组6、第二隔离阀组7及补水箱4均布置在安全壳外的混凝土设备隔间15中。
实施例三
与实施例一的不同在于所述第一隔离阀组6、第二隔离阀组7位于安全壳内，补水箱4均布置在安全壳外的混凝土设备隔间15中。
实施例四
与实施例一的不同在于所述第一隔离阀组6、第二隔离阀组7位于安全壳外混凝土设备隔间15中，补水箱4均布置在安全壳内。
由于安全壳内外的各项标准均不同，因此将设备置于其内部还是外部会带来完全不同的结果，例如，设备结构的辐照剂量就不同，因此所带来的安全标准就不同。
在事故工况下，四种实施例均可以运作，具体为打开第二余热排出管线13上的第一隔离阀组7，进而使该系统投入使用，冷却器2出口侧经过冷凝后的冷凝水注入蒸汽发生器1的给水管线10，即进入蒸汽发生器1的二次侧；进入二次侧的冷凝水被蒸汽发生器1一次侧的反应堆冷却剂加热后变成蒸汽，经本系统第一余热排出管线12进入冷却器2的入口，将热量传递给冷却水箱3的水后再次冷凝为水，再返回蒸汽发生器1二次侧，形成自然循环。系统通过蒸汽发生器1将反应堆冷却剂中的热量传递到冷却器2，然后再传递给冷却水箱3中的水，通过冷却水箱3中水的蒸发将热量最终带出，维持反应堆的安全。
在系统投入运行后，如果蒸汽发生器二次侧水位降低达到一定高度，注水管线14上的第二隔离阀组6的隔离阀开启，补水箱4中的水注入蒸汽发生器二次侧，补偿系统运行期间蒸汽发生器1二次侧水位的降低。在注水结束后，操作员应手动操作关闭注水管线14上的隔离阀。
本发明的核电站蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统可根据压水堆核电厂（站）的环路数量设置彼此独立的多个系列，分别与每个蒸汽发生器的二次侧相连。如上所述的实施例均为一个系列。

Claims (10)

1.一种核电站蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统，其特征在于：包括设置在反应堆安全壳外围的冷却水箱、浸没在所述冷却水箱底部的换热器、一端穿出安全壳与所述换热器进口连接的第一余热排出管线、设置在所述第一余热排出管线上的蒸汽管线隔离阀、一端穿出安全壳与所述换热器出口连接的第二余热排出管线、设置在第二余热排出管线上的第一隔离阀组；所述第一余热排出管线的另一端连接到蒸汽发生器上端的蒸汽管线上；所述第二余热排出管线的另一端连接的蒸汽发生器的给水管线上。
2.按照权利要求1所述的非能动余热排出系统，其特征在于：还包括设置在所述第二余热排出管线上的止回阀，所述止回阀位于第二余热排出管线与和给水管线连接处与第一隔离阀组之间。
3.按照权利要求1所述的非能动余热排出系统，其特征在于：还包括注水管线，所述注水管线上设置有补水箱组和第二隔离阀组，所述注水管线靠近补水箱组的一端连接到蒸汽管线隔离阀与换热器进口之间的第一余热排水管线上，所述注水管线靠近第二隔离阀组的一端连接到止回阀与第一隔离阀组之间的第二余热排出管线上。
4.按照权利要求1所述的非能动余热排出系统，其特征在于：所述冷却水箱呈环状结构，布置在安全壳外侧。
5.按照权利要求3所述的非能动余热排出系统，其特征在于：所述第一隔离阀组和所述第二隔离阀组均包括若干个互相并联的隔离阀。
6.按照权利要求3所述的非能动余热排出系统，其特征在于：所述补水箱组包括至少一个补水箱。
7.按照权利要求3所述的非能动余热排出系统，其特征在于：所述补水箱组包括若干个并联的补水箱。
8.按照权利要求3所述的非能动余热排出系统，其特征在于：所述补水箱组、第一隔离阀组和第二隔离阀组位于安全壳内。
9.按照权利要求3所述的非能动余热排出系统，其特征在于：所述补水箱组、第一隔离阀组和第二隔离阀组位于安全壳外。
10.按照权利要求3所述的非能动余热排出系统，其特征在于：所述冷却水箱的底部高于蒸汽发生器的最高点，所述补水箱组的底部高于蒸汽发生器的给水管线。
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