CN1086038A - 在核力蒸汽发电系统中的冷热水管道的设备 - Google Patents

Abstract

一台核反应堆蒸汽发电机，带有一个反应堆容 器，用来将水加热。在蒸汽发电机的最低部位上装有 一台抽水机。在蒸汽发电机与反应堆容器之间，水平 地装有冷水管，用来将水从蒸汽发电机送回反应堆容 器。冷水管的底部处在第一高度上，高于反应堆压力 容器的底部。有一条热水管，一端连接于蒸汽发电 机，另一端连接于反应堆的压力容器。此热水管的第 一段从蒸汽发电机不断向下延伸，到达蒸汽发电机与 反应堆容器之间的一个位置。热水管的底部处在第 二高度上，高于反应堆容器的底部。

Description

本发明涉及核反应堆，特别是增压的核力蒸汽发电系统中进出水管道的设置。

在增压的核力蒸汽发电装置内，水从压力容器内的反应堆堆芯流过，在这里受到加热。热水从堆芯流出，通过热水管，流入发电机容器，将此处的水加热，使其变成蒸汽，驱动汽轮机，发出电力。热水管送来的水降温以后，通过冷水管，返回到反应堆堆芯压力容器。在冷水管道内装有大型抽水机，将水从蒸汽发电机送回反应堆。

抽水机的使用，会引起若干不寻常的问题。抽水机又大又重，水必须从冷水管排掉，以保证抽水机能够拆移。在此期间，对于放射性堆芯，必须供给冷水，否则应将其移至可以冷却的地方。在不发电时，特别是当抽水机要进行计划外的维修时，操作费用将会增加。美国专利4，957，693提出一种装置，能使核反应堆系统内的冷水进行环流以消除余热（RHR）。

本发明的一个目的，是安装一种抽水机，使得在不拆除堆芯的情况下，便能进行维修，并且使得堆芯能够受到足够的冷却而不必在抽水机周围设置任何隔离阀门。

本发明的其它目的包括提供一种冷热水管的设置，以简化抽水机的工作过程。

根据本发明，冷水管和热水管与反应堆堆芯压力容器是分开连接的。这样一来，热水管的底部就决定压力容器内的最低水位。这一水位就是当抽水机拆移以后，水位也不可能再往下降，而剩余的冷却水仍继续流动。

根据本发明，冷水管的底部限定了容器内可能达到的最高水位。在这个水位下，水不可能从抽水机的开口溢出。

根据本发明，热水管呈弧形，沿水平方向通入反应堆容器，一端向上弯曲，与发电机的底部连接，其接合部位置比冷热水管都高。冷水管的底部处于介于热水管的水平部的中点和顶点之间的一水平面上。余热冷却管线接于热水管的底部，并在大致处于热水管底部的位置上返回容器。这样在抽水机拆移时，冷却水仍能流动。当这种冷却水流使得抽水机可被拆移时，热水管内的水位大致保持于管子中心线的水平。

根据本发明，冷却水流速的选择应能提供足够的流量，以防止发生浪涌现象，浪涌会在抽水机开动时使水从抽水机壳体中溢出。

根据本发明，冷却水管线不断向下倾斜至余热冷却抽水机的入口，以使管子回填，防止空气进入抽水机的入口。此抽水机就使水再循环，以消除堆芯的剩余热量。

本发明有许多特点和优点，其中之一是它很容易将抽水机直接安装在蒸汽发电机的下面，并且抽水机与发电机的运转都要容易得多。另一特点是可提供最佳余热冷却效果。通过下面的进一步阐述，熟悉之方面业务的人员将会更加明显地体会到本发明的其它目的、优点和特点。

图1是体现本发明的核力蒸汽发电系统非常简化的透视图;

图2是图1发电系统从“1”方向看的正视图，含有沿图1的2-2线剖开的反应堆堆芯容器的横剖面图。

图1系统含有两台蒸汽发电机10、12。反应堆堆芯压力容器14两侧均通过一根热水管16和两根冷水管18分别与两台发电机相连。抽水机20（在发电机下方）通过冷水管将水送入反应堆，在反应堆里加热后，通过热水管送给蒸汽发电机。部件22是一个增压器，用来将系统中的水灌满。

图2也是两台蒸汽发电机10、12，还有简化了的反应堆剖面图。这里显示了圆筒26里面的堆芯24。热水管16和冷水管18通过法兰盘28A，28B与反应堆相连。水从冷水管18向下流，经过圆筒26.1的外层，又向上流，通过堆芯，进入与热水管16相通的堆腔14.1。冷水管18的回水沿水平方向流入反应堆14，再从抽水机壳体20.2的侧边20.1流出，抽水机20位于这一壳体的下方。当抽水机开动的时候，反应堆14里面的最高水位（MAX）由冷水管的底部内壁18.1来确定。如果将抽水机20除去，水就不可能升高到超过这一水位，这样就防止了工作期间的失水。另一方面，热水管的底部低于冷水管，但高于堆芯一个适当的距离，保证了冷水的水位，也就防止了堆芯在工作期间的过热。然而，由于热水管16上面部份是一段朝上的弯管16.1（弧形管），所以在抽水机20除去以后，水不可能通过热水管16流出反应堆。这样布置的好处是热水管和冷水管不是在容器上截然分开。如果截然分开，则容器的成本费用将会增加。

余热抽水机30通过热交换器管道30.1与热水管16相连，而容器则通过水管30.2保持于或低于最低水位（MIN）（热水管16的底部）。当水位降低到开动抽水机20时，抽水机30开始运转使水环流，把余热带从堆芯带走。为了使得水在流出管道30.2时，不发生“浪涌”现象（如果发生浪涌，可能使水流入热水管16），热交换管道30.1的容积应当扩大，以便减缓流速，产生适当的“剩余冷却”。还有，如图所示，管道30.1、抽水机和管道30.2都要比热水管16低得多，从热水管16出来以后，一直持续往下走，不再有任何高的部位。这种结构使得管道能够自己把水充满，不让空气进入抽水机入口，这样就保证了在整个工作期间，有足够的水量从热水管16送入抽水机。

Claims (5)

1、一台核反应堆蒸汽发电机，其特征在于它包括：

一个反应堆容器，用于将水加热；

一台蒸汽发电机，其下方装有抽水机；

一条冷水管，水平地装在蒸汽发电机与反应堆容器之间，将水从蒸汽发电机送回反应堆容器，冷水管底部处于一位于反应堆容器内的反应堆堆芯之上的第一高度；一条热水管，一端连接于蒸汽发电机，另一端连接于反应堆容器，热水管有一从蒸汽发电机向下延伸至介于蒸汽发电机与反应堆容器之间位置的第一管段，在这个位置上，热水管的底部位于一反应堆堆芯底部之上的第二高度，热水管还有一从所述第二高度沿水平方向的所述位置延伸至与反应堆容器相连的第二管段；在外壳上接有一台抽水机，其位置低于第一、第二高度，用来通过冷水管对蒸汽发电机与反应堆容器之间的水进行抽送；

第一高度处在热水管中点与热水管顶部之间；

蒸汽发电机底部的高度高于第一、第二高度。

2、根据权利要求1所述的核反应堆蒸汽发电机，其特征在于它还包括：

一个余热回收系统，带有抽水机，其入口与第一管段相连，出口接至反应堆容器，此出口接合位置的高度等于或低于热水管与反应堆容器的接点高度，所述进水口包括一段进水管，此管不断向下倾斜，接到抽水机的进水口上。

3、一种对核反应堆蒸汽发电机进行调整的方法，其特征在于，该方法如下步骤：

一个从蒸汽发电机向反应堆容器回水的冷水管;

一个向蒸汽发电机供水的热水管;

一个从蒸汽发电机向冷水管送水的抽水机;

由一台抽水机和热交换管组成的余热交换器，使水在热水管与反应堆容器之间以第一流速运行;

其特征在于，该方法还包括如下步骤：

提高蒸汽发电机的底部，使其高于热水管和冷水管;

提高冷水管到反应堆容器的入口，使得冷水管的底部高于热水管的中点，低于热水管的顶部;

使冷水管从反应堆容器向蒸汽发电机底部的抽水机壳体水平延伸;

使热水管从反应堆容器水平延伸出第一段长度后，呈弧形向上，接至蒸汽发电机底部的入口。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括下述步骤：

扩大热交换器的容积，以降低再循环速度，使其低于这样一个速度，即达到该速度时，当反应堆容器内的水位处于工作水位（此水位处于热水管中点与冷水管底部之间，在一个选定的高于反应堆容器内反应堆堆芯的高度）时，反应堆容器内由于水再循环而产生的搅动，便会将水送入冷水管;

将热交换器的出口接至反应堆容器，其接合点与工作水位等高或低于工作水位。

5、根据权利要求4所说的方法，其特征在于还包括下述步骤：

使余热交换器中的抽水机以及抽水机入口连接热水管的进口管道从热水管不断向下倾斜，抽水机装在最低点的位置上。

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