CN106128523B - 一种地下核电站液封电气贯穿件系统 - Google Patents

一种地下核电站液封电气贯穿件系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地下核电站液封电气贯穿件系统，包括分别位于安全壳内外两侧的内侧贮液箱、外侧贮液箱和贯穿安全壳的贯穿件、贯穿件U型管，内侧贮液箱与外侧贮液箱内注入密封液，贯穿件的两端分别与内侧贮液箱、外侧贮液箱密封焊接，贯穿件U型管位于贯穿件与内侧贮液箱和外侧贮液箱形成的封闭空间中，贯穿件U型管的中部与贯穿件密封焊接、两端分别没入内侧贮液箱、外侧贮液箱内的密封液中；贯穿件U型管中设置有电缆导管，电缆导管中设有电缆导线，电缆导管的两端分别通过贯穿件密封密封于贯穿件U型管内。本发明既能通过液封确保电气贯穿件的密封性，还可以通过液压平衡维持严重事故工况下电气贯穿件两侧的压力平衡，维持长期密封性。

Description

一种地下核电站液封电气贯穿件系统
技术领域
本发明属于地下核电站安全壳系统设计技术，具体地指一种地下核电站液封电气贯穿件系统。
背景技术
地下核电站将带放射性的核岛及辅助厂房深埋在地下，可以有效防止严重事故中大量放射性物质向环境泄漏，增加核电安全性。严重事故中，安全壳起着包容放射性物质、防止放射性物质向外泄漏的作用。电气贯穿件贯穿安全壳结构，是保障核岛安全的重要安全装置，它在保证反应堆安全壳结构完整性的同时为安全壳内的设备提供各种电气通路。
密封性能是影响电气贯穿件功效及其安全性的主要因素，其中，国标GB/T 25837-2010规定，电气贯穿件在设计压力下对干燥氮气的最大气体泄漏不得大于10-2stdcm3/s。现有贯穿件技术均从反应堆正常运行时的密封性能、机械强度、电气性能以及生物屏蔽性能(如中国专利：具有辐射屏蔽结构的电气贯穿件，申请号：200810147786.4，中国专利：反应堆安全壳高压电气贯穿件，申请号：200620137309.6)等方面进行设计，但却没有针对严重事故下电气贯穿件的密封性的设计。严重事故下，现有安全壳电气贯穿件设计很可能造成密封失效，放射性物质泄漏的风险。现有的常规安全壳贯穿件的结构如图1所示，贯穿件2穿过安全壳1的壳壁，电缆导线7设置于电缆导管中，电缆导管设置于贯穿件中2，通过支撑板4支撑，贯穿件2两端通过贯穿件密封6进行密封。如日本福岛事故中，反应堆外壳结构的温度至少为250℃，远远超过正常运行的温度60℃，而压力也远远超出设计值。极高的温度和压力值造成了环氧树脂材质的贯穿件密封6失灵，并导致易燃的氢气泄漏，从而引发系列爆炸和最终局面失控。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提出一种地下核电站液封电气贯穿件系统，既能通过液封确保电气贯穿件的密封性，还可以通过液压平衡维持严重事故工况下电气贯穿件两侧的压力平衡，维持长期密封性。
为实现上述目的，本发明所设计的一种地下核电站液封电气贯穿件系统，包括分别位于安全壳内外两侧的内侧贮液箱、外侧贮液箱和贯穿安全壳的贯穿件、贯穿件U型管，所述内侧贮液箱与外侧贮液箱内注入密封液，所述贯穿件的两端分别与内侧贮液箱、外侧贮液箱密封焊接，所述贯穿件U型管位于贯穿件与内侧贮液箱和外侧贮液箱形成的封闭空间中，所述贯穿件U型管的中部与贯穿件密封焊接、两端分别没入内侧贮液箱、外侧贮液箱内的密封液中；所述贯穿件U型管中设置有电缆导管，所述电缆导管中设有电缆导线，所述电缆导管的两端分别通过贯穿件密封密封于贯穿件U型管内。
进一步地，还包括液压平衡系统，所述液压平衡系统包括监测探头、监控台、电动阀门、隔离阀以及液压平衡管，所述监测探头的输出端与监控台连接，所述监控台的输出端与电动阀门的控制端连接，所述外侧贮液箱的顶部依次通过电动阀门、隔离阀和液压平衡管与核电站的地面水池连通。监测探头采集贯穿件内的密封情况，当密封失效时，控制电动阀门开启，引入地面水池的水，保持外侧贮液箱内压力平衡。
更进一步地，所述监测探头设置于位于外侧贮液箱端的贯穿件U型管内的贯穿件密封的外侧。监测探头通过监测贯穿件密封是否失效发送信号。
更进一步地，所述贯穿件U型管内设置有至少一组竖直方向的支撑板，所述电缆导管穿过支撑板。支撑板用于支撑贯穿件U型管内的电缆导管。
更进一步地，所述内侧贮液箱与外侧贮液箱的外壁分别设有引出法兰，所述电缆导线从引出法兰引出。引出法兰是贯穿件系统最外层的密封设施。
更进一步地，所述内侧贮液箱与外侧贮液箱上均设置注液阀和排液阀，所述注液阀的位置高于排液阀，且高于密封液的液面。注液阀用于注入密封液，排液阀用于排除过量的密封液。
更进一步地，所述密封液为高燃点的绝缘、非腐蚀性液体，如绝缘油、变压器油等。
更进一步地，所述电动阀门为两组，为防止一组电动阀门失效的安全设置。
本发明利用地下核电站的布置优势，结合地面水池设置地下核电站液封电气贯穿件系统，不仅应用常规的贯穿件密封手段，还利用贯穿件U型管和两侧的贮液箱实现贯穿件的液封，确保电气贯穿件的密封性。此外，还通过液压平衡维持严重事故工况下电气贯穿件两侧的压力平衡，维持长期密封性。
附图说明
图1为现有核电站安全壳电气贯穿件的结构示意图；
图2为本发明一种地下核电站液封电气贯穿件系统的结构示意图。
图中：安全壳1，贯穿件2，贯穿件U型管3，支撑板4，电缆导管5，贯穿件密封6，电缆导线7，引出法兰8，内侧贮液箱9，外侧贮液箱10，注液阀11，排液阀12，密封液13，监测探头14，监控台15，电动阀门16，隔离阀17，液压平衡管18，地面水池19。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
本发明一种地下核电站液封电气贯穿件系统如图2所示，包括分别位于安全壳1内外两侧的内侧贮液箱9、外侧贮液箱10和贯穿安全壳1的贯穿件2、贯穿件U型管3。内侧贮液箱9与外侧贮液箱10内注入密封液13。密封液13为高燃点的绝缘、非腐蚀性液体，如绝缘油、变压器油等。内侧贮液箱9与外侧贮液箱10上均设置注液阀11和排液阀12，注液阀11的位置高于排液阀12，且高于密封液13的液面。
贯穿件2的两端分别与内侧贮液箱9、外侧贮液箱10密封焊接，贯穿件U型管3位于贯穿件2与内侧贮液箱9和外侧贮液箱10形成的封闭空间中，贯穿件U型管3的中部与贯穿件2密封焊接、两端分别没入内侧贮液箱9、外侧贮液箱10内的密封液13中。贯穿件U型管3中设置有电缆导管5，贯穿件U型管3内设置有至少一组竖直方向的支撑板4，电缆导管5穿过支撑板4。电缆导管5中设有电缆导线7，电缆导管5的两端分别通过贯穿件密封6密封于贯穿件U型管3内。内侧贮液箱9与外侧贮液箱10的外壁分别设有引出法兰8，电缆导线7从引出法兰8引出。
本系统还包括液压平衡系统，液压平衡系统包括监测探头14、监控台15、两组电动阀门16、隔离阀17以及液压平衡管18。监测探头14设置于位于外侧贮液箱10端的贯穿件U型管3内的贯穿件密封6的外侧。监测探头14的输出端与监控台15连接，监控台15的输出端与两组电动阀门16的控制端连接，外侧贮液箱10的顶部依次通过两组电动阀门16、隔离阀17和液压平衡管18与核电站的地面水池19连通。
正常运行时，设置在贯穿件U型管3内两端的贯穿件密封6即可实现贯穿件2的密封及隔离。此外，还通过贯穿件2两侧的内侧贮液箱9和外侧贮液箱10充入密封液13，密封液13在贯穿件U型管3两端处形成液体密封，加强整个贯穿件2密封性能，内侧贮液箱9和外侧贮液箱10上设置的引出法兰8也同时可起到密封效果。
在严重事故等极端情况下，安全壳1内侧的引出法兰8和贯穿件密封6起到多重密封的作用，随着安全壳1内压力的增加，若内侧贮液箱9的引出法兰8密封失效，在安全壳1内压力作用下，贯穿件U型管3内密封的一段空气会被压缩，缓冲贯穿件2密封性，若压力进一步升高，破坏贯穿件U型管3内两端的贯穿件密封6，监测探头14监测到贯穿件U型管3被连通，通过监控台15向电动阀门16释放开启信号，引入外接地面水池19，通过液压平衡管18向外侧贮液箱10加压，以液压水柱的形式平衡安全壳1内的压力，实现贯穿件2的动态密封。在整个事故过程中，都能通过在贯穿件U型管3中密封一段空气达到阻隔安全壳1内放射性物质向外泄漏的目的，最终维持严重事故时安全壳1完整性。严重事故末期，当安全壳1内压力下降后，通过贮液箱上的排液阀12排出过量的密封液13。本发明既能通过液封确保电气贯穿件的密封性，还可以通过液压平衡维持严重事故工况下电气贯穿件两侧的压力平衡，维持长期密封性。
其它未详细说明的部分均为现有技术。本发明并不严格地局限于上述实施例。

Claims (6)

1.一种地下核电站液封电气贯穿件系统，其特征在于：包括分别位于安全壳(1)内外两侧的内侧贮液箱(9)、外侧贮液箱(10)和贯穿安全壳(1)的贯穿件(2)、贯穿件U型管(3)，所述内侧贮液箱(9)与外侧贮液箱(10)内注入密封液(13)，所述贯穿件(2)的两端分别与内侧贮液箱(9)、外侧贮液箱(10)密封焊接，所述贯穿件U型管(3)位于贯穿件(2)与内侧贮液箱(9)和外侧贮液箱(10)形成的封闭空间中，所述贯穿件U型管(3)的中部与贯穿件(2)密封焊接、两端分别没入内侧贮液箱(9)、外侧贮液箱(10)内的密封液(13)中；所述贯穿件U型管(3)中设置有电缆导管(5)，所述电缆导管(5)中设有电缆导线(7)，所述电缆导管(5)的两端分别通过贯穿件密封(6)密封于贯穿件U型管(3)内；还包括液压平衡系统，所述液压平衡系统包括监测探头(14)、监控台(15)、电动阀门(16)、隔离阀(17)以及液压平衡管(18)，所述监测探头(14)的输出端与监控台(15)连接，所述监控台(15)的输出端与电动阀门(16)的控制端连接，所述外侧贮液箱(10)的顶部依次通过电动阀门(16)、隔离阀(17)和液压平衡管(18)与核电站的地面水池(19)连通；所述贯穿件U型管(3)内设置有至少一组竖直方向的支撑板(4)，所述电缆导管(5)穿过支撑板(4)。
2.根据权利要求1所述的一种地下核电站液封电气贯穿件系统，其特征在于：所述监测探头(14)设置于位于外侧贮液箱(10)端的贯穿件U型管(3)内的贯穿件密封(6)的外侧。
3.根据权利要求1所述的一种地下核电站液封电气贯穿件系统，其特征在于：所述内侧贮液箱(9)与外侧贮液箱(10)的外壁分别设有引出法兰(8)，所述电缆导线(7)从引出法兰(8)引出。
4.根据权利要求1所述的一种地下核电站液封电气贯穿件系统，其特征在于：所述内侧贮液箱(9)与外侧贮液箱(10)上均设置注液阀(11)和排液阀(12)，所述注液阀(11)的位置高于排液阀(12)，且高于密封液(13)的液面。
5.根据权利要求1所述的一种地下核电站液封电气贯穿件系统，其特征在于：所述密封液(13)为高燃点的绝缘、非腐蚀性液体。
6.根据权利要求4所述的一种地下核电站液封电气贯穿件系统，其特征在于：所述电动阀门(16)为两组。
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