CN105469840A - 核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却方法、装置、及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却方法、装置、及系统，属于核安全技术领域。所述系统包括：一回路压力测量仪表、安全壳压力测量仪表、安全壳放射性测量仪表、信号处理器、以及大气释放阀，信号处理器用于在第一压力信号、第二压力信号、以及放射性信号同时满足相应的预设条件时，发出阀门开启信号。本发明通过判断出一回路发生小中破口事故时，控制大气释放阀开启，通过迅速排出二回路中的蒸汽来迅速降低一回路中冷却剂的温度，进而迅速降低冷却剂的压力，使得中压安全注射系统能尽快投入使用，以补偿一回路中冷却剂的损失，降低堆芯裸露的风险。

Description

核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却方法、装置、及系统

技术领域

本发明涉及核安全技术领域，特别涉及一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却方法、装置、及系统。

背景技术

冷却剂丧失事故是指：核电站反应堆一回路压力边界产生破口或者发生破裂，一部分或者大部分冷却剂泄漏的事故。冷却剂丧失事故一般按照破口尺寸的大小，可以分为微小破口、小中破口、以及大破口等几类(其中，小中破口的直径范围可以为9.5mm-25cm)。

当发生微小破口冷却剂丧失事故时，一回路冷却剂的减少导致一回路压力迅速降低，先后触发停堆信号和高压安全注射系统启动信号，高压安全注射系统启动并向一回路注入冷却剂，由于高压安全注射系统能够补充微小破口带来的冷却剂损失，一回路的压力不会进一步下降。

当发生大破口冷却剂丧失事故时，一回路中的冷却剂快速减少，致使一回路的压力快速下降，接连触发停堆信号、高压安全注射系统启动信号、以及中压安全注射系统启动信号，当中压安全注射系统开始向一回路注射冷却剂后，一回路的冷却剂损失才能得到有效缓解，一回路的压力才会减缓下降。

当发生小中破口冷却剂丧失事故时，一回路冷却剂的减少导致一回路压力迅速降低，先后触发停堆信号和高压安全注射系统启动信号，高压安全注射系统启动并向一回路注入冷却剂，但是由于高压安全注射系统不能够补偿小中破口带来的冷却剂损失，一回路压力会继续下降，在持续一段时间后，一回路压力降低直至触发中压安全注射系统的启动，随着中压安全注射系统的启动，一回路压力的冷却剂损失才能得到有效缓解，一回路的压力才会减缓下降。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

在发生小中破口冷却剂丧失事故时，一回路冷却剂的损失速度较慢，且高压安全注射系统对一回路冷却剂进行了有限度的补充，使得一回路压力下降至中压安全注射系统的触发阀值的持续时间长，进而在一回路的冷却剂的持续流失过程中，反应堆的堆芯可能会裸露出来。

发明内容

本发明针对核反应堆一回路中发生小中破口冷却剂丧失事故时，一回路中冷却剂得不到及时补偿，造成反应堆的堆芯可能会裸露风险的问题。提供了一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却方法、装置、及系统。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

一方面，提供了一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却系统，所述系统包括：

一回路压力测量仪表，安装在一回路中，用于测量所述一回路中冷却剂的第一压力信号；

安全壳压力测量仪表，安装在核反应堆的安全壳内，用于测量所述安全壳内的第二压力信号；

安全壳放射性测量仪表，安装在所述安全壳内，用于测量所述安全壳内的放射性信号；

信号处理器，分别与所述一回路压力测量仪表、所述安全壳压力测量仪表、以及所述安全壳放射性测量仪表电连接，用于判断所述第一压力信号是否满足第一预设条件、判断所述第二压力信号是否满足第二预设条件，判断所述放射性信号是否满足第三预设条件，并在所述第一压力信号、所述第二压力信号、以及所述放射性信号同时满足相应的预设条件时，发出阀门开启信号；

大气释放阀，安装在二回路中且与所述信号处理器电连接，用于根据所述信号处理器发送的阀门开启信号来开启阀门，以通过排出所述二回路中的蒸汽来冷却所述一回路。

本发明上述的系统中，所述第一预设条件为获取的所述第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间超过预设时间，所述第一压力阀值低于触发高压安全注射系统启动的压力值，所述第二压力阀值为触发中压安全注射系统启动的压力值，所述第一压力阀值高于所述第二压力阀值；

所述第二预设条件为获取的所述第二压力信号高于第三压力阀值；

所述第三预设条件为获取的所述放射性信号高于放射性阀值。

本发明上述的系统中，所述第一压力阀值为9～10Mpa。

本发明上述的系统中，所述系统还包括：

信号触发器，分别与所述安全壳压力测量仪表和所述信号处理器电连接，用于当所述安全壳压力测量仪表测量的第二压力信号高于所述第三压力阀值时，持续为所述信号处理器提供安全壳高压信号，所述安全壳高压信号用于指示所述安全壳压力测量仪表测量的第二压力信号高于过所述第三压力阀值；

复位开关，与所述信号触发器电连接，用于复位所述信号触发器输出的信号。

本发明上述的系统中，所述系统还包括：

一回路冷管段温度测量仪表，安装在所述一回路的冷管段，用于测量所述一回路的冷管段温度，

所述信号处理器与一回路冷管段温度测量仪表电连接，还用于当接收到的所述一回路的冷管段温度低于预设温度阀值时，向所述大气释放阀发送关闭信号，所述关闭信号用于指示所述大气释放阀关闭阀门。

本发明上述的系统中，所述预设温度阀值为120度。

本发明上述的系统中，所述系统还包括：

一回路堆芯出口温度测量仪表，安装在所述一回路堆芯出口，用于测量所述一回路堆芯出口处的冷却剂温度；

所述信号处理器与所述一回路堆芯出口温度测量仪表电连接，还用于根据测量到的所述一回路堆芯出口处的冷却剂温度和所述第一压力信号来计算所述一回路堆芯出口处冷却剂的过冷度，并当计算出的所述过冷度高于预设过冷度阀值时，向所述大气释放阀发送关闭信号，所述关闭信号用于指示所述大气释放阀关闭阀门。

本发明上述的系统中，所述预设过冷度阀值为140度。

本发明上述的系统中，所述系统还包括：

模式选择开关，分别与所述信号处理器、大气蒸汽排放系统中的处理器、以及所述大气释放阀电连接，用于当选择所述压力控制模式时，控制所述大气蒸汽排放系统中的处理器与所述大气释放阀连通，当选择所述快速冷却降压模式时，控制所述信号处理器与所述大气释放阀连通。

本发明上述的系统中，所述系统还包括：

控制信号选择器，分别与所述模式选择开关、所述大气蒸汽排放系统中的手动控制开关、以及所述大气释放阀电连接，用于根据所述模式选择开关和所述手动控制开关发送的控制信号，来控制所述大气释放阀的开启或者关闭。

另一方面，提供了一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却方法，所述方法包括：

获取一回路中冷却剂的第一压力信号；

判断所述第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间是否超过预设时间，所述第一压力阀值低于触发高压安全注射系统启动的压力值，所述第二压力阀值为触发中压安全注射系统启动的压力值，所述第一压力阀值高于所述第二压力阀值；

获取安全壳内的第二压力信号；

判断所述第二压力信号是否高于第三压力阀值；

获取所述安全壳内的放射性信号；

判断所述放射性信号是否高于放射性阀值；

当获取的所述第一压力信号处于所述第一压力阀值和所述第二压力阀值之间的时间超过所述预设时间、当获取的所述第二压力信号高于所述第三压力阀值、以及当获取的所述放射性信号高于所述放射性阀值时，控制大气释放阀开启。

本发明上述的方法中，所述第一压力阀值为9～10Mpa。

本发明上述的方法中，所述方法还包括：

获取一回路的冷管段温度；

判断获取的所述一回路的冷管段温度是否低于预设温度阀值；

当获取的所述一回路的冷管段温度低于所述预设温度阀值时，控制所述大气释放阀关闭。

本发明上述的方法中，所述预设温度阀值为120度。

本发明上述的方法中，所述方法还包括：

获取一回路堆芯出口处的冷却剂温度；

根据获取的所述一回路堆芯出口处的冷却剂温度和所述第一压力信号来计算所述一回路堆芯出口处冷却剂的过冷度；

判断计算出来的所述过冷度是否高于预设过冷度阀值；

当计算出来的所述过冷度高于所述预设过冷度阀值时，控制所述大气释放阀关闭。

本发明上述的方法中，所述预设过冷度阀值为140度。

另一方面，提供了一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取一回路中冷却剂的第一压力信号；

判断模块，用于判断所述第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间是否超过预设时间，所述第一压力阀值低于触发高压安全注射系统启动的压力值，所述第二压力阀值为触发中压安全注射系统启动的压力值，所述第一压力阀值高于所述第二压力阀值；

所述获取模块，还用于获取安全壳内的第二压力信号；

所述判断模块，还用于判断所述第二压力信号是否高于第三压力阀值；

所述获取模块，还用于获取所述安全壳内的放射性信号；

所述判断模块，还用于判断所述放射性信号是否高于放射性阀值；

处理模块，用于当获取的所述第一压力信号处于所述第一压力阀值和所述第二压力阀值之间的时间超过所述预设时间、当获取的所述第二压力信号高于所述第三压力阀值、以及当获取的所述放射性信号高于所述放射性阀值时，控制大气释放阀开启。

本发明上述的装置中，所述第一压力阀值为9～10Mpa。

本发明上述的装置中，所述获取模块，还用于获取一回路的冷管段温度；

所述判断模块，还用于判断获取的所述一回路的冷管段温度是否低于预设温度阀值；

所述处理模块，还用于当获取的所述一回路的冷管段温度低于所述预设温度阀值时，控制所述大气释放阀关闭。

本发明上述的装置中，所述获取模块，还用于获取一回路堆芯出口处的冷却剂温度；

所述处理模块，还用于根据获取的所述一回路堆芯出口处的冷却剂温度和所述第一压力信号来计算所述一回路堆芯出口处冷却剂的过冷度；

所述判断模块，还用于判断计算出来的所述过冷度是否高于所述预设过冷度阀值；

所述处理模块，还用于当计算出来的所述过冷度高于所述预设过冷度阀值时，控制所述大气释放阀关闭。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过新增一回路压力测量仪表、安全壳压力测量仪表、以及安全壳放射性测量仪表来测量一回路中冷却剂的第一压力信号、安全壳内的第二压力信号、以及安全壳内的放射性信号，然后当获取的第一压力信号满足第一预设条件、当获取的第二压力信号满足第二预设条件、以及当获取的放射性信号同时也满足第三预设条件时，判断出一回路发生小中破口事故，并控制大气释放阀开启，通过迅速排出二回路中的蒸汽来迅速降低一回路中冷却剂的温度，进而迅速降低一回路中冷却剂的压力，使得一回路中的中压安全注射系统能尽快投入使用，以补偿一回路中冷却剂的损失，这样可以降低堆芯裸露的风险。

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些实施例，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是本发明实施例提供的一种应用场景示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却系统的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却系统的结构示意图；

图4是本发明实施例二提供的一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却流程图；

图5是本发明实施例二提供的一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却流程图；

图6是本发明实施例二提供的一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却流程图；

图7是本发明实施例三提供的一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了便于理解本发明，先简要介绍一下本发明的应用场景。参见图1，本发明的核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却系统适用于压水堆核电站，该压水堆核电站包括：用于产生热量的核反应堆堆芯1、用于将堆芯1产生的热量通过冷却剂载出的一回路2、以及获取一回路2载出的热量并将该热量通过蒸汽的形式进行发电的二回路3，一回路2与二回路3在一回路中2的蒸汽发生器21中传递热量，堆芯1、一回路2、以及一部分二回路3均安装在核反应堆安全壳4内。

实施例一

本发明实施例提供了一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却系统，适用于压水堆核电站，参见图2，该系统包括：

一回路压力测量仪表11，安装在一回路中，用于测量一回路中冷却剂的第一压力信号。

安全壳压力测量仪表12，安装在核反应堆的安全壳内，用于测量安全壳内的第二压力信号。

安全壳放射性测量仪表13，安装在安全壳内，用于测量安全壳内的放射性信号。

信号处理器14，分别与一回路压力测量仪表11、安全壳压力测量仪表12、以及安全壳放射性测量仪表13电连接，用于判断第一压力信号是否满足第一预设条件、判断第二压力信号是否满足第二预设条件，判断放射性信号是否满足第三预设条件，并在第一压力信号、第二压力信号、以及放射性信号同时满足相应的预设条件时，发出阀门开启信号。

大气释放阀15，安装在二回路中且与信号处理器14电连接，用于根据信号处理器14发送的阀门开启信号来开启阀门。

具体地，第一预设条件为获取的第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间超过预设时间，第一压力阀值低于触发高压安全注射系统启动的压力值，第二压力阀值为触发中压安全注射系统启动的压力值，第一压力阀值高于第二压力阀值。

第二预设条件为获取的第二压力信号高于第三压力阀值。

第三预设条件为获取的放射性信号高于放射性阀值。

在本实施例中，当一回路压力测量仪表11测得的第一压力信号降低至第一压力阀值(即触发高压安全注射系统启动的压力值)时，可以判断出一回路、或者二回路的管道中发生了破口事故；同时，如果安全壳压力测量仪表12测得的第二压力信号大于第三压力阀值，则说明安全壳内的压力开始升高，进而表明安全壳内发生了破口事故；同时，如果安全壳放射性测量仪表13测得的放射性信号高于放射性阀值，则表明是一回路发生了破口事故(因为一回路中的冷却剂在通过堆芯时携带了放射性，而二回路的水蒸气则未携带多少放射性)，由此，可以通过上述三个条件的判断来确认是一回路发生了破口事故。在此基础上，如果一回路压力测量仪表11测得的第一压力信号处于第一压力阀值与第二压力阀值之间的时间超过预设时间，则可以判断一回路发生了小中破口事故，因为微小破口事故时，第一压力信号不会低于第一压力阀值，而发生大破口事故时，第一压力信号会迅速降低，直至低于第二压力阀值，这样第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间会很短，即超过不了预设时间，由此，可以判断出一回路发生了小中破口事故。

在本实施例中，当一回路发生破口事故时，一回路压力会下降，进而触发停堆信号，此时，二回路中的主蒸汽隔离阀关闭，二回路中的蒸汽不会再通过汽机(用于将蒸汽中的热能转化为电能)来排放热量。核反应堆触发停堆信号后，二回路中的蒸汽排放主要包括以下两个途径：一是在二回路的压力升高到一定程度触发主蒸汽安全阀的开启信号时，通过主蒸汽安全阀向大气排放；另一个是通过蒸汽旁路排放系统来排放。其中，主蒸汽安全阀为设定阀门，一般无法由员工进行操作，而且通过主蒸汽安全阀无法在一回路发生小中破口事故时，及时排除二回路中的蒸汽来冷却一回路中的冷却剂，达到及时降低一回路压力的目的。而蒸汽旁路排放系统包括：凝汽器蒸汽排放系统和大气蒸汽排放系统，其中，在主蒸汽隔离阀关闭时，凝汽器蒸汽排放系统无法工作，只能依靠大气蒸汽排放系统来排放二回路中的蒸汽，大气释放阀即为大气蒸汽排放系统中控制二回路中的蒸汽排向大气的阀门。现有的大气蒸汽排放系统主要有两种开启模式，一种是手动控制模式，在该模式下，大气释放阀的开启由员工手动控制，但是由于员工无法在一回路发生小中破口事故时快速反应过来，使得大气释放阀的开启时间较为滞后，无法满足及时开启大气释放阀来及时降低一回路压力的要求。另一种是压力控制模式，即大气蒸汽排放系统根据二回路中的蒸汽压力与内部设定值或者外部设定值的差值来确定大气释放阀的开启度，通过控制大气释放阀的开启度来控制二回路中的压力保持在内部设定值或者外部设定值对应的压力水平，由于上述设定值一般都高于触发中压安全注射系统启动信号所需的压力值，这个模式也无法满足快速降低一回路压力，直至触发中压安全注射系统启动信号的目的。

在本实施例中，当核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却系统判断出一回路发生小中破口事故时，直接控制大气释放阀开启(这里的开启是指阀门全开)，使得二回路中的蒸汽能快速排向大气，带走一回路中的热量，使得一回路中的冷却剂快速降温，进而一回路压力也快速下降，直至触发中压安全注射系统启动信号，使得中压安全注射系统能够在一回路发生小中破口事故时快速投入使用，补偿一回路冷却剂的损失，进而降低堆芯裸露的风险。

可选地，第一压力阀值可以为9～10Mpa。该第一压力阀值主要考虑了微小破口时，在开启了高压安全注射系统后，一回路中的压力一般不会下降到第一压力阀值，这样就可以将小中破口事故与微小破口事故区分开。

具体地，参见图3，该系统还可以包括：

信号触发器121，分别与安全壳压力测量仪表12和信号处理器14电连接，用于当安全壳压力测量仪表测量的第二压力信号高于第三压力阀值时，持续为信号处理器14提供安全壳高压信号，该安全壳高压信号用于指示安全壳压力测量仪表测量的第二压力信号高于过第三压力阀值。

复位开关122，与信号触发器121电连接，用于复位信号触发器121输出的信号。

在本实施例中，在安全壳内发生破口事故时，安全壳内压力会升高，当升高到一定程度时，会触发安装在安全壳内的喷淋系统，使得安全壳内的压力迅速下降，此时，可能仍需要为信号处理器14提供第二压力信号高于第三压力阀值的信号，使得该冷却系统能够持续控制大气释放阀打开，排放蒸汽，故采用了信号触发器121。当安全壳压力测量仪表测量的第二压力信号高于过第三压力阀值时，信号触发器121就会持续为信号处理器14提供安全壳高压信号，用于表明安全壳内的压力高于过第三压力阀值，该第三压力阀值小于安装在安全壳内的喷淋系统的触发压力阀值，可以为0.13Mpa。在对破口事故进行处理后，信号触发器121无需为信号处理器14提供安全壳高压信号，此时，可以采用复位开关122来对信号触发器121输出的信号进行复位处理。

具体地，参见图3，该系统还可以包括：

一回路冷管段温度测量仪表16，安装在一回路的冷管段(附图中未标示)，用于测量一回路的冷管段温度。

信号处理器14与一回路冷管段温度测量仪表16电连接，还用于当接收到的一回路的冷管段温度低于预设温度阀值时，向大气释放阀发送关闭信号，关闭信号用于指示大气释放阀关闭阀门。

在本实施例中，一回路冷管段中的冷却剂会流入装有堆芯的压力容器中，如果冷却剂的温度过低，会引发压力容器的非延性失效，此时，不宜再通过大气释放阀排出蒸汽，来降低一回路中冷却剂的温度。因此，可以根据对装有堆芯的压力容器的承压热冲击进行分析，来确定一回路的冷管段温度的阀值(即预设温度阀值)，当一回路的冷管段温度低于预设温度阀值时，可以表明压力容器具有非延性失效风险，应该停止大气释放阀排放蒸汽。该系统中增加一回路冷管段温度测量仪表16，可以防止对一回路冷却剂降温过度，进而引发压力容器非延性失效的问题。在实际应用中，一回路冷管段温度测量仪表16可以采用热电偶。

进一步地，该预设温度阀值可以为120度。

具体地，参见图3，该系统还可以包括：

一回路堆芯出口温度测量仪表17，安装在一回路堆芯出口，用于测量一回路堆芯出口处的冷却剂温度。

信号处理器14与一回路堆芯出口温度测量仪表17电连接，还用于根据测量到的一回路堆芯出口处的冷却剂温度和第一压力信号来计算一回路堆芯出口处冷却剂的过冷度，并当计算出的过冷度高于预设过冷度阀值时，向大气释放阀发送关闭信号，关闭信号用于指示大气释放阀关闭阀门。

在本实施例中，过冷度是指在一定压力下冷却剂的温度低于相应压力下饱和温度的差值。一回路冷却剂的过冷度与一回路冷却剂的温度下降速度相关，一回路堆芯出口处冷却剂的过冷度可以反映安装了堆芯的压力容器中冷却剂的降温速度，如果压力容器中冷却剂的降温速度过快，则可能会引起压力容器的非延性失效，故在开启大气释放阀来降低一回路中冷却剂的温度时，需要监测一回路堆芯出口处冷却剂的过冷度，防止压力容器由于流过堆芯的冷却剂温度下降过快而引发的非延性失效。

进一步地，该预设过冷度阀值可以为140度。

具体地，参见图3，该系统还可以包括：

模式选择开关18，分别与信号处理器14、大气蒸汽排放系统中的处理器20以及大气释放阀15电连接，用于当选择压力控制模式时，控制大气蒸汽排放系统中的处理器20与大气释放阀15连通；当选择快速冷却降压模式时，控制信号处理器14与大气释放阀15连通。

在本实施例中，大气释放阀15是属于大气蒸汽排放系统的，原有的大气蒸汽排放系统中设置有压力控制模式，用于满足核电站机组正常启动和停运的低功率下的运行需求；而新增的快速冷却降压模式，用于在核电站机组正常工作过程中，以应对一回路中发生小中破口事故。在该系统中提供模式选择开关18，可以充分利用原有的大气蒸汽排放系统，并将该系统与原有的大气蒸汽排放系统的功能有机结合起来，全程保护核电站的安全。

进一步地，参见图3，该系统还可以包括：

控制信号选择器19，分别与模式选择开关18、大气蒸汽排放系统中的手动控制开关21、以及大气释放阀15电连接，用于根据模式选择开关18和手动控制开关21发送的控制信号，来控制大气释放阀15的开启或者关闭。

在本实施例中，大气释放阀15需要配备手动控制功能，新增控制信号选择器19，可以满足员工手动控制大气释放阀15开启或者关闭的需求。

进一步地，该系统包括多个一回路压力测量仪表11。

信号处理器14分别与每个一回路压力测量仪表11电连接，还用于根据预设规则排除无效的第一压力信号，并计算剩余的第一压力信号的平均值。

在本实施例中，该系统可以采用冗余的测量仪表，例如多个一回路压力测量仪表11、多个安全壳压力测量仪表12、多个安全壳放射性测量仪表13灯。信号处理器14分别与这些冗余的测量仪表电连接，并根据预设的规则先排除掉无效的测量信号，然后通过计算剩余有效测量信号的平均值，来进一步提高这些测量仪表的测量结果的准确性。

本发明实施例通过新增一回路压力测量仪表、安全壳压力测量仪表、以及安全壳放射性测量仪表来测量一回路中冷却剂的第一压力信号、安全壳内的第二压力信号、以及安全壳内的放射性信号，然后当获取的第一压力信号处于第一压力阀值与第二压力阀值之间超过预设时间、当获取的第二压力信号高于第三压力阀值、以及当获取的放射性信号高于放射性阀值时，判断出一回路发生小中破口事故，并控制大气释放阀开启，通过迅速排出二回路中的蒸汽来迅速降低一回路中冷却剂的温度，进而迅速降低一回路中冷却剂的压力，使得一回路中的中压安全注射系统能尽快投入使用，以补偿一回路中冷却剂的损失，这样可以降低堆芯裸露的风险。

实施例二

本发明实施例提供了一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却方法，适用于实施例一所示的核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却系统，参见图4，该方法包括：

步骤S21，获取一回路中冷却剂的第一压力信号。

在本实施例中，可以采用现有的一回路压力测量仪表，来获取一回路中冷却剂的第一压力信号。

步骤S22，判断第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间是否超过预设时间，第一压力阀值低于触发高压安全注射系统启动的压力值，第二压力阀值为触发中压安全注射系统启动的压力值，第一压力阀值高于第二压力阀值。

步骤S23，获取安全壳内的第二压力信号。

在本实施例中，可以采用现有的安全壳压力测量仪表，来获取安全壳内的第二压力信号。

步骤S24，判断第二压力信号是否高于第三压力阀值。

步骤S25，获取安全壳内的放射性信号。

在本实施例中，可以采用现有的安全壳放射性测量仪表，来获取安全壳内的放射性信号。

步骤S26，判断放射性信号是否高于放射性阀值。

步骤S27，当获取的第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间超过预设时间、当获取的第二压力信号高于第三压力阀值、以及当获取的放射性信号高于放射性阀值时，控制大气释放阀开启。

需要说明的是，上述步骤S21、步骤S23、步骤S25没有先后之分，可以同时完成，这里不作限制。

在本实施例中，当一回路中的第一压力信号降低至第一压力阀值(即触发高压安全注射系统启动的压力值)时，可以判断出一回路、或者二回路的管道中发生了破口事故；同时，如果安全壳中的第二压力信号大于第三压力阀值，则说明安全壳内的压力开始升高，进而表明安全壳内发生了破口事故；同时，如果安全壳中的放射性信号高于放射性阀值，则表明是一回路发生了破口事故(因为一回路中的冷却剂在通过堆芯时携带了放射性，而二回路的水蒸气则未携带多少放射性)，由此，可以通过上述三个条件的判断来确认是一回路发生了破口事故。在此基础上，如果一回路中测得的第一压力信号处于第一压力阀值与第二压力阀值之间的时间超过预设时间，则可以判断一回路发生了小中破口事故，因为微小破口事故时，第一压力信号不会低于第一压力阀值，而发生大破口事故时，第一压力信号会迅速降低，直至低于第二压力阀值，这样第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间会很短，即超过不了预设时间，由此，可以判断出一回路发生了小中破口事故。

在本实施例中，当一回路发生破口事故时，一回路压力会下降，进而触发停堆信号，此时，二回路中的主蒸汽隔离阀关闭，二回路中的蒸汽不会再通过汽机(用于将蒸汽中的热能转化为电能)来排放热量。核反应堆触发停堆信号后，二回路中的蒸汽排放主要包括以下两个途径：一是在二回路的压力升高到一定程度触发主蒸汽安全阀的开启信号时，通过主蒸汽安全阀向大气排放；另一个是通过蒸汽旁路排放系统来排放。其中，主蒸汽安全阀为设定阀门，一般无法由员工进行操作，而且通过主蒸汽安全阀无法在一回路发生小中破口事故时，及时排除二回路中的蒸汽来冷却一回路中的冷却剂，达到及时降低一回路压力的目的。而蒸汽旁路排放系统包括：凝汽器蒸汽排放系统和大气蒸汽排放系统，其中，在主蒸汽隔离阀关闭时，凝汽器蒸汽排放系统无法工作，只能依靠大气蒸汽排放系统来排放二回路中的蒸汽，大气释放阀即为大气蒸汽排放系统中控制二回路中的蒸汽排向大气的阀门。现有的大气蒸汽排放系统主要有两种开启模式，一种是手动控制模式，在该模式下，大气释放阀的开启由员工手动控制，但是由于员工无法在一回路发生小中破口事故时快速反应过来，使得大气释放阀的开启时间较为滞后，无法满足及时开启大气释放阀来及时降低一回路压力的要求。另一种是压力控制模式，即大气蒸汽排放系统根据二回路中的蒸汽压力与内部设定值或者外部设定值的差值来确定大气释放阀的开启度，通过控制大气释放阀的开启度来控制二回路中的压力保持在内部设定值或者外部设定值对应的压力水平，由于上述设定值一般都高于触发中压安全注射系统启动信号所需的压力值，这个模式也无法满足快速降低一回路压力，直至触发中压安全注射系统启动信号的目的。

在本实施例中，当判断出一回路发生小中破口事故时，直接控制大气释放阀开启(这里的开启是指阀门全开)，使得二回路中的蒸汽能快速排向大气，带走一回路中的热量，使得一回路中的冷却剂快速降温，进而一回路压力也快速下降，直至触发中压安全注射系统启动信号，使得中压安全注射系统能够在一回路发生小中破口事故时快速投入使用，补偿一回路冷却剂的损失，进而降低堆芯裸露的风险。

可选地，第一压力阀值可以为9～10Mpa。该第一压力阀值主要考虑了微小破口时，在开启了高压安全注射系统后，一回路中的压力一般不会下降到第一压力阀值，这样就可以将小中破口事故与微小破口事故区分开。

具体地，参见图5，该方法还包括：

步骤S31，获取一回路的冷管段温度。

步骤S32，判断获取的一回路的冷管段温度是否低于预设温度阀值。

步骤S33，当获取的一回路的冷管段温度低于预设温度阀值时，控制大气释放阀关闭。

需要说明的是，步骤S31与步骤S21、步骤S23、步骤S25没有先后之分，可以同时完成，这里不作限制。

在本实施例中，一回路冷管段中的冷却剂会流入装有堆芯的压力容器中，如果冷却剂的温度过低，会引发压力容器的非延性失效，此时，不宜再通过大气释放阀排出蒸汽，来降低一回路中冷却剂的温度。因此，可以根据对装有堆芯的压力容器的承压热冲击进行分析，来确定一回路的冷管段温度的阀值(即预设温度阀值)，当一回路的冷管段温度低于预设温度阀值时，可以表明压力容器具有非延性失效风险，应该停止大气释放阀排放蒸汽。获取一回路的冷管段温度，可以防止对一回路冷却剂降温过度，进而引发压力容器非延性失效的问题。

可选地，预设温度阀值可以为120度。

具体地，参见图6，该方法还包括：

步骤S41，获取一回路堆芯出口处的冷却剂温度；

步骤S42，根据获取的一回路堆芯出口处的冷却剂温度和第一压力信号来计算一回路堆芯出口处冷却剂的过冷度。

步骤S43，判断计算出来的过冷度是否高于预设过冷度阀值。

步骤S44，当计算出来的过冷度高于预设过冷度阀值时，控制大气释放阀关闭。

需要说明的是，步骤S41与步骤S31、步骤S21、步骤S23、步骤S25没有先后之分，可以同时完成，这里不作限制。

在本实施例中，过冷度是指在一定压力下冷却剂的温度低于相应压力下饱和温度的差值。一回路冷却剂的过冷度与一回路冷却剂的温度下降速度相关，一回路堆芯出口处冷却剂的过冷度可以反映安装了堆芯的压力容器中冷却剂的降温速度，如果压力容器中冷却剂的降温速度过快，则可能会引起压力容器的非延性失效，故在开启大气释放阀来降低一回路中冷却剂的温度时，需要监测一回路堆芯出口处冷却剂的过冷度，防止压力容器由于流过堆芯的冷却剂温度下降过快而引发的非延性失效。

可选地，预设过冷度阀值为140度。

本发明实施例通过测量一回路中冷却剂的第一压力信号、安全壳内的第二压力信号、以及安全壳内的放射性信号，然后当获取的第一压力信号处于第一压力阀值与第二压力阀值之间超过预设时间、当获取的第二压力信号高于第三压力阀值、以及当获取的放射性信号高于放射性阀值时，判断出一回路发生小中破口事故，并控制大气释放阀开启，通过迅速排出二回路中的蒸汽来迅速降低一回路中冷却剂的温度，进而迅速降低一回路中冷却剂的压力，使得一回路中的中压安全注射系统能尽快投入使用，以补偿一回路中冷却剂的损失，这样可以降低堆芯裸露的风险。

实施例三

本发明实施例提供了一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却装置，参见图7，该装置包括：获取模块301、判断模块302、以及处理模块303。

获取模块301，用于获取一回路中冷却剂的第一压力信号。

判断模块302，用于判断第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间是否超过预设时间，第一压力阀值低于触发高压安全注射系统启动的压力值，第二压力阀值为触发中压安全注射系统启动的压力值，第一压力阀值高于第二压力阀值。

获取模块301，还用于获取安全壳内的第二压力信号。

判断模块302，还用于判断第二压力信号是否高于第三压力阀值。

获取模块301，还用于获取安全壳内的放射性信号。

判断模块302，还用于判断放射性信号是否高于放射性阀值。

处理模块303，用于当获取的第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间超过预设时间、当获取的第二压力信号高于第三压力阀值、以及当获取的放射性信号高于放射性阀值时，控制大气释放阀开启。

在本实施例中，当一回路中的第一压力信号降低至第一压力阀值(即触发高压安全注射系统启动的压力值)时，可以判断出一回路、或者二回路的管道中发生了破口事故；同时，如果安全壳中的第二压力信号大于第三压力阀值，则说明安全壳内的压力开始升高，进而表明安全壳内发生了破口事故；同时，如果安全壳中的放射性信号高于放射性阀值，则表明是一回路发生了破口事故(因为一回路中的冷却剂在通过堆芯时携带了放射性，而二回路的水蒸气则未携带多少放射性)，由此，可以通过上述三个条件的判断来确认是一回路发生了破口事故。在此基础上，如果一回路中测得的第一压力信号处于第一压力阀值与第二压力阀值之间的时间超过预设时间，则可以判断一回路发生了小中破口事故，因为微小破口事故时，第一压力信号不会低于第一压力阀值，而发生大破口事故时，第一压力信号会迅速降低，直至低于第二压力阀值，这样第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间会很短，即超过不了预设时间，由此，可以判断出一回路发生了小中破口事故。

在本实施例中，当一回路发生破口事故时，一回路压力会下降，进而触发停堆信号，此时，二回路中的主蒸汽隔离阀关闭，二回路中的蒸汽不会再通过汽机(用于将蒸汽中的热能转化为电能)来排放热量。核反应堆触发停堆信号后，二回路中的蒸汽排放主要包括以下两个途径：一是在二回路的压力升高到一定程度触发主蒸汽安全阀的开启信号时，通过主蒸汽安全阀向大气排放；另一个是通过蒸汽旁路排放系统来排放。其中，主蒸汽安全阀为设定阀门，一般无法由员工进行操作，而且通过主蒸汽安全阀无法在一回路发生小中破口事故时，及时排除二回路中的蒸汽来冷却一回路中的冷却剂，达到及时降低一回路压力的目的。而蒸汽旁路排放系统包括：凝汽器蒸汽排放系统和大气蒸汽排放系统，其中，在主蒸汽隔离阀关闭时，凝汽器蒸汽排放系统无法工作，只能依靠大气蒸汽排放系统来排放二回路中的蒸汽，大气释放阀即为大气蒸汽排放系统中控制二回路中的蒸汽排向大气的阀门。现有的大气蒸汽排放系统主要有两种开启模式，一种是手动控制模式，在该模式下，大气释放阀的开启由员工手动控制，但是由于员工无法在一回路发生小中破口事故时快速反应过来，使得大气释放阀的开启时间较为滞后，无法满足及时开启大气释放阀来及时降低一回路压力的要求。另一种是压力控制模式，即大气蒸汽排放系统根据二回路中的蒸汽压力与内部设定值或者外部设定值的差值来确定大气释放阀的开启度，通过控制大气释放阀的开启度来控制二回路中的压力保持在内部设定值或者外部设定值对应的压力水平，由于上述设定值一般都高于触发中压安全注射系统启动信号所需的压力值，这个模式也无法满足快速降低一回路压力，直至触发中压安全注射系统启动信号的目的。

在本实施例中，当判断出一回路发生小中破口事故时，直接控制大气释放阀开启(这里的开启是指阀门全开)，使得二回路中的蒸汽能快速排向大气，带走一回路中的热量，使得一回路中的冷却剂快速降温，进而一回路压力也快速下降，直至触发中压安全注射系统启动信号，使得中压安全注射系统能够在一回路发生小中破口事故时快速投入使用，补偿一回路冷却剂的损失，进而降低堆芯裸露的风险。

可选地，第一压力阀值为9～10Mpa。该第一压力阀值主要考虑了微小破口时，在开启了高压安全注射系统后，一回路中的压力一般不会下降到第一压力阀值，这样就可以将小中破口事故与微小破口事故区分开。

具体地，获取模块301，还用于获取一回路的冷管段温度。

判断模块302，还用于判断获取的一回路的冷管段温度是否低于预设温度阀值。

处理模块303，还用于当获取的一回路的冷管段温度低于预设温度阀值时，控制大气释放阀关闭。

本实施例中，一回路冷管段中的冷却剂会流入装有堆芯的压力容器中，如果冷却剂的温度过低，会引发压力容器的非延性失效，此时，不宜再通过大气释放阀排出蒸汽，来降低一回路中冷却剂的温度。因此，可以根据对装有堆芯的压力容器的承压热冲击进行分析，来确定一回路的冷管段温度的阀值(即预设温度阀值)，当一回路的冷管段温度低于预设温度阀值时，可以表明压力容器具有非延性失效风险，应该停止大气释放阀排放蒸汽。获取一回路的冷管段温度，可以防止对一回路冷却剂降温过度，进而引发压力容器非延性失效的问题。

具体地，获取模块301，还用于获取一回路堆芯出口处的冷却剂温度。

处理模块303，还用于根据获取的一回路堆芯出口处的冷却剂温度和第一压力信号来计算一回路堆芯出口处冷却剂的过冷度；

判断模块302，还用于判断计算出来的过冷度是否高于预设过冷度阀值。

处理模块303，还用于当计算出来的过冷度高于预设过冷度阀值时，控制大气释放阀关闭。

在本实施例中，一回路冷管段中的冷却剂会流入装有堆芯的压力容器中，如果冷却剂的温度过低，会引发压力容器的非延性失效，此时，不宜再通过大气释放阀排出蒸汽，来降低一回路中冷却剂的温度。因此，可以根据对装有堆芯的压力容器的承压热冲击进行分析，来确定一回路的冷管段温度的阀值(即预设温度阀值)，当一回路的冷管段温度低于预设温度阀值时，可以表明压力容器具有非延性失效风险，应该停止大气释放阀排放蒸汽。获取一回路的冷管段温度，可以防止对一回路冷却剂降温过度，进而引发压力容器非延性失效的问题。

本发明实施例通过测量一回路中冷却剂的第一压力信号、安全壳内的第二压力信号、以及安全壳内的放射性信号，然后当获取的第一压力信号处于第一压力阀值与第二压力阀值之间超过预设时间、当获取的第二压力信号高于第三压力阀值、以及当获取的放射性信号高于放射性阀值时，判断出一回路发生小中破口事故，并控制大气释放阀开启，通过迅速排出二回路中的蒸汽来迅速降低一回路中冷却剂的温度，进而迅速降低一回路中冷却剂的压力，使得一回路中的中压安全注射系统能尽快投入使用，以补偿一回路中冷却剂的损失，这样可以降低堆芯裸露的风险。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是：上述实施例提供的核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却装置在实现核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却装置与核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却系统，其特征在于，所述系统包括：

一回路压力测量仪表，安装在一回路中，用于测量所述一回路中冷却剂的第一压力信号；

安全壳压力测量仪表，安装在核反应堆的安全壳内，用于测量所述安全壳内的第二压力信号；

安全壳放射性测量仪表，安装在所述安全壳内，用于测量所述安全壳内的放射性信号；

信号处理器，分别与所述一回路压力测量仪表、所述安全壳压力测量仪表、以及所述安全壳放射性测量仪表电连接，用于判断所述第一压力信号是否满足第一预设条件、判断所述第二压力信号是否满足第二预设条件，判断所述放射性信号是否满足第三预设条件，并在所述第一压力信号、所述第二压力信号、以及所述放射性信号同时满足相应的预设条件时，发出阀门开启信号；

大气释放阀，安装在二回路中且与所述信号处理器电连接，用于根据所述信号处理器发送的阀门开启信号来开启阀门，以通过排出所述二回路中的蒸汽来冷却所述一回路。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一预设条件为获取的所述第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间超过预设时间，所述第一压力阀值低于触发高压安全注射系统启动的压力值，所述第二压力阀值为触发中压安全注射系统启动的压力值，所述第一压力阀值高于所述第二压力阀值；

所述第二预设条件为获取的所述第二压力信号高于第三压力阀值；

所述第三预设条件为获取的所述放射性信号高于放射性阀值。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一压力阀值为9～10Mpa。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

信号触发器，分别与所述安全壳压力测量仪表和所述信号处理器电连接，用于当所述安全壳压力测量仪表测量的第二压力信号高于所述第三压力阀值时，持续为所述信号处理器提供安全壳高压信号，所述安全壳高压信号用于指示所述安全壳压力测量仪表测量的第二压力信号高于过所述第三压力阀值；

复位开关，与所述信号触发器电连接，用于复位所述信号触发器输出的信号。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

一回路冷管段温度测量仪表，安装在所述一回路的冷管段，用于测量所述一回路的冷管段温度，

所述信号处理器与一回路冷管段温度测量仪表电连接，还用于当接收到的所述一回路的冷管段温度低于预设温度阀值时，向所述大气释放阀发送关闭信号，所述关闭信号用于指示所述大气释放阀关闭阀门。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述预设温度阀值为120度。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

一回路堆芯出口温度测量仪表，安装在所述一回路堆芯出口，用于测量所述一回路堆芯出口处的冷却剂温度；

所述信号处理器与所述一回路堆芯出口温度测量仪表电连接，还用于根据测量到的所述一回路堆芯出口处的冷却剂温度和所述第一压力信号来计算所述一回路堆芯出口处冷却剂的过冷度，并当计算出的所述过冷度高于预设过冷度阀值时，向所述大气释放阀发送关闭信号，所述关闭信号用于指示所述大气释放阀关闭阀门。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述预设过冷度阀值为140度。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

模式选择开关，分别与所述信号处理器、大气蒸汽排放系统中的处理器、以及所述大气释放阀电连接，用于当选择所述压力控制模式时，控制所述大气蒸汽排放系统中的处理器与所述大气释放阀连通，当选择所述快速冷却降压模式时，控制所述信号处理器与所述大气释放阀连通。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

控制信号选择器，分别与所述模式选择开关、所述大气蒸汽排放系统中的手动控制开关、以及所述大气释放阀电连接，用于根据所述模式选择开关和所述手动控制开关发送的控制信号，来控制所述大气释放阀的开启或者关闭。

11.一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却方法，其特征在于，所述方法包括：

获取一回路中冷却剂的第一压力信号；

判断所述第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间是否超过预设时间，所述第一压力阀值低于触发高压安全注射系统启动的压力值，所述第二压力阀值为触发中压安全注射系统启动的压力值，所述第一压力阀值高于所述第二压力阀值；

获取安全壳内的第二压力信号；

判断所述第二压力信号是否高于第三压力阀值；

获取所述安全壳内的放射性信号；

判断所述放射性信号是否高于放射性阀值；

当获取的所述第一压力信号处于所述第一压力阀值和所述第二压力阀值之间的时间超过所述预设时间、当获取的所述第二压力信号高于所述第三压力阀值、以及当获取的所述放射性信号高于所述放射性阀值时，控制大气释放阀开启。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一压力阀值为9～10Mpa。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取一回路的冷管段温度；

判断获取的所述一回路的冷管段温度是否低于预设温度阀值；

当获取的所述一回路的冷管段温度低于所述预设温度阀值时，控制所述大气释放阀关闭。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述预设温度阀值为120度。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取一回路堆芯出口处的冷却剂温度；

根据获取的所述一回路堆芯出口处的冷却剂温度和所述第一压力信号来计算所述一回路堆芯出口处冷却剂的过冷度；

判断计算出来的所述过冷度是否高于预设过冷度阀值；

当计算出来的所述过冷度高于所述预设过冷度阀值时，控制所述大气释放阀关闭。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述预设过冷度阀值为140度。

17.一种核电站一回路冷却剂丧失事故的冷却装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取一回路中冷却剂的第一压力信号；

判断模块，用于判断所述第一压力信号处于第一压力阀值和第二压力阀值之间的时间是否超过预设时间，所述第一压力阀值低于触发高压安全注射系统启动的压力值，所述第二压力阀值为触发中压安全注射系统启动的压力值，所述第一压力阀值高于所述第二压力阀值；

所述获取模块，还用于获取安全壳内的第二压力信号；

所述判断模块，还用于判断所述第二压力信号是否高于第三压力阀值；

所述获取模块，还用于获取所述安全壳内的放射性信号；

所述判断模块，还用于判断所述放射性信号是否高于放射性阀值；

处理模块，用于当获取的所述第一压力信号处于所述第一压力阀值和所述第二压力阀值之间的时间超过所述预设时间、当获取的所述第二压力信号高于所述第三压力阀值、以及当获取的所述放射性信号高于所述放射性阀值时，控制大气释放阀开启。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述第一压力阀值为9～10Mpa。

19.根据权利要求17或18所述的装置，其特征在于，所述获取模块，还用于获取一回路的冷管段温度；

所述判断模块，还用于判断获取的所述一回路的冷管段温度是否低于预设温度阀值；

所述处理模块，还用于当获取的所述一回路的冷管段温度低于所述预设温度阀值时，控制所述大气释放阀关闭。

20.根据权利要求17或18所述的装置，其特征在于，

所述获取模块，还用于获取一回路堆芯出口处的冷却剂温度；

所述处理模块，还用于根据获取的所述一回路堆芯出口处的冷却剂温度和所述第一压力信号来计算所述一回路堆芯出口处冷却剂的过冷度；

所述判断模块，还用于判断计算出来的所述过冷度是否高于所述预设过冷度阀值；

所述处理模块，还用于当计算出来的所述过冷度高于所述预设过冷度阀值时，控制所述大气释放阀关闭。