CN109478435A - 沉淀槽的保护装置在水慢化的核反应堆冷却应急系统中，可以保护坑保护装置的过滤模块和过滤元件 - Google Patents
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Abstract
本发明可用于核电站的应急保护系统，更具体的说，当冷却剂泄露时用于反应堆活跃区的应急冷却系统，也就是保护水慢化的核反应堆应急系统中的沉淀槽保护装置的过滤模块和过滤元件。此项发明的目的是在发生冷却剂泄漏事故时保护沉积槽免受废物的堆积。为了解决这个问题，在水慢化的核反应堆应急冷却系统中配备了沉积槽保护装置，其特征在于，它包括安装在反应堆沉积槽安全壳底部与应急冷却系统的管道进气孔相连处顶部孔内的过滤系统，并且与收集器的过滤模块相连，防止废物进入冷却应急系统的管道进气孔，每个过滤模块都具有纵横交错的过滤网置于过滤元件内部，形成过滤筒，其中所述侧表面具有狭缝，并置于分配管的穿孔管内，所述内孔与收集器相连接。
Description
本发明可用于核电站的应急保护系统，更具体的说，当冷却剂泄露时用于反应堆活跃区的应急冷却系统，也就是保护水慢化的核反应堆应急系统中的沉淀槽保护装置的过滤模块和过滤元件。
在反应堆的设计、分析和操作过程中，对应急保护系统的基本要求是，当出现冷却剂泄露的突发情况时，需要保障反应堆的安全(最大设计事故)。反应堆堆芯的载热体在任何情况下意外终止，都可能对整个核电站造成严重后果。循环泵或阀门的损坏，或反应堆容器入口处或出口处的主管道破裂，都可能导致水流中断。
发生冷却剂泄露事故时。这部分水将带入外来固体颗粒，破坏相邻管道的隔热层或其他反应堆的结构。水和外来颗粒一起流入反应堆的最底层部分，进入沉淀池(沉淀槽)。发电站配备安全保护系统，可将水排送到各个反应堆的冷却系统中。
反应堆外壳下方的应急沉淀槽，在冷却剂泄露的紧急情况下，用来收集主回路的冷却剂和活性化学溶液，然后将安全系统里循环溶液转到保护壳中。
爆炸带来的能量，会破坏保护壳中的设备，也会使冷却剂中充满碎屑(废物)。当发生冷却剂泄露事故时，保护壳底部形成的废物根据其特性可以分为以下几类：
隐性废物；
隔热结构被破坏形成的碎片；
防腐涂层被破坏形成的废物；
冷却剂与保护壳中的设备相互作用期间形成的化学废物。
积聚在沉淀槽过滤表面上的废物，不应产生压力损失，导致安全系统中泵的空化储量降低到正常允许水平以下，造成冷却剂脱气和沸腾。废物的聚集和它的馏分组成，不应该引起反应器装置发热，且在紧急情况发生时和发生后不影响安全系统循环回路设备的耐用性。在任何操作模式下，沉淀槽保护装置的设计都不应引起冷却剂流中的漏斗形成。
所以，沉淀槽是安全方面很重要的装置，并且应该配备密封设备来保护沉淀槽。这种装置用于清除冷却剂中的废物，以确保其安全系统中的泵处于长期再循环的范围内，直到反应堆建筑物和反应器装置完全衰减。这些装置必须具有高强度的结构特性和操作可靠性。
已知的是，安装在沉淀槽(凹坑)底部的扁平布过滤器，位于反应堆的紧急冷却系统中的流出管道口上方。过滤器可以配备加强元件或自身带加强肋。(WO2015169752,2015)，(US2006075697，2006).这种装置的主要缺点在于它们安装在底部，在紧急事故发生后，碎屑积聚，导致过滤器频繁堵塞，造成无效工作。清洗上述结构中的过滤器需要很长的时间和相当大的流体动力，这是因为流过过滤器部分的水流不均匀所致。
已知的是，过滤模块用于核反应堆的紧急冷却系统，该模块由带同心穿孔管的过滤元件制成，其间放置过滤材料(US20110215059,2011)，或来自网状空心管(US20120037559,2012)。
上述缺点是这种装置本身固有的，这些装置固有地存在于上述缺点中，并且还因为没有流量分配器，废物层不均匀地沉积在过滤器表面，导致其工作效率的损失。过滤器低效率工作时，可能会导致液体流量的损失，这将会引起安全系统泵的空化储量降低到正常允许水平以下，从而造成冷却剂的脱气和沸腾。安装在管道进气孔中的过滤器只能使用小尺寸的，所以过滤效果不大。具有流量分配器的过滤模块可以分配流量(US20080156712，2008)，保证流量均匀的通过过滤模块，但是流经过滤元件表面的流量是不均匀的，这可能导致形成不均匀的废物层并在冷却剂流中形成漏斗。这已经是最接近设计理念的方式了。
如前所述，由于发生核反应堆主回路的管道破裂事故，冷却剂流入到安全壳两侧。这一过程中，过热的蒸汽空气混合物伴随着大量脉冲和能量被释放到保护壳中。
这将导致反应堆脱水，活性区域被余温加热。同时，保护壳底部的压力和温度升高。管道破裂后，主回路冷却剂进入到下部安全壳内。由于大量脉冲和能量被释放，破坏了安全壳中设备的防腐涂层，大量碎屑混杂到冷却剂中(废物)。
为了避免反应堆过热及活性区域熔化，提供了紧急区域冷却系统，其包括被动部分，紧急高压喷射系统和紧急低压喷射系统。通过自动喷水灭火系统实现安全壳的减压和散热。硼溶液储量用于保障事故第一阶段所有系统的运行。在这种情况下，水箱中的冷却剂进入反应堆，然后管道破裂后进入下部安全壳内。水箱排空后，所有系统都切换到冷却剂累计再循环模式。
从这一时刻开始，含有大量废物的冷却剂流入核反应堆(SAOS)活性区的应急冷却系统回路中，这会引起循环回路中元件的释放，导致系统中断保护功能。
该项发明的目的在于通过保护沉积槽免于废物堆积来保障冷却剂的清洁并保持其长期循环。
技术目标是确保流量均匀地流经过滤器表面，同时消除过度堆积的不均匀废物，并且确保流经过滤元件表面的流量的均匀性。
为了解决这个问题，在水慢化的核反应堆应急冷却系统中配备了沉积槽保护装置，其特征在于，它包括安装在反应堆沉积槽安全壳底部与应急冷却系统的管道进气孔相连处顶部孔内的过滤系统，并且与收集器的过滤模块相连，防止碎屑进入冷却应急系统的管道进气孔，每个过滤模块都具有纵横交错的过滤网置于过滤元件内部，形成过滤筒，其中所述侧表面具有狭缝，并置于分配管的穿孔管内，所述内孔与收集器相连接。
过滤元件的管最好是具有螺旋状孔的。
最好过滤元件的管由金属丝制成，在丝扣之间形成空隙。
最好选择三角形轮廓的金属丝。
金属丝的横截面最好不超过1.0×2.0毫米。
丝扣间空隙的尺寸最好不超过1毫米。
本发明还提出了一种应用于水慢化核反应堆应急冷却系统中沉积槽保护装置的过滤模块，其特征在于，它具有纵横交错的网格置于过滤元件内部，过滤元件本身带有过滤管组，它的一组侧面带孔，带孔的分配管置于管道内，其内腔与收集器相连。
过滤元件的管最好是具有螺旋状孔的。
最好过滤元件的管由金属丝制成，在丝扣之间形成空隙。
最好选择三角形轮廓的金属丝。
金属丝的横截面最好不超过1.0×2.0毫米。
丝扣间空隙的尺寸最好不超过1毫米。
此项发明还为水慢化核反应堆紧急冷却系统中的沉积槽保护装置配置了过滤元件，其特征在于，它被制成管状，其侧面有槽，带孔的分配管置于管道内，孔的直径沿液体流经路径逐渐变小。
多孔分配管的孔端部的直径最好不超过管顶部孔的直径的一半。
这种装置可以清除冷却剂中的废物，并通过安全系统的泵保持其长期循环性，直到壳体和反应器装置完全冷却。
上述所提到的装置详见附图，其中图1是反应堆保护壳底部的一般视图，其中带着沉积槽的孔和安装在上面的过滤模块；图2是安装在沉积槽进口处的过滤模块图；图3示出沉积槽顶部的视图；图4示出了过滤模块的总体视图；图5展示了过滤元件；图6是冷却剂流经过滤模块的流程图。
如图所示，在核反应堆的安全壳1的底部，设有沉积槽2，在沉积槽上部安装着过滤器模块3，通过收集器4连接，沉积槽2的进口5与反应堆紧急冷却系统管道的进气孔6相通。过滤模块3包含侧向格栅7，上部格栅8，分别通过上板9和下板10与过滤模块相连，在它们之间固定着过滤元件11。过滤器元件11由过滤管12和分布在其内部的分配管13组成，孔14和15沿液体流动方向逐渐变小。
该设备的工作原理如下：
反应器保护壳1的底部尺寸相当大，这可以保障冷却剂以最慢的速度转移，且废物能够最小限度的沿着流向聚积在沉积槽上。到达底部的碎屑的初始速度大于流体中废物的沉积速率。过滤器模块3位于底部上方的一定高度上。这额外的延迟了废物到达底部的时间。在流入沉积槽2，而后流入反应堆应急冷却系统的管道进气口6之前，冷却剂与废物一起流过安装在沉积槽2上部的过滤模块3，通过收集器4与沉积槽2的进口5连接。然后，流经侧向格栅7和上部格栅8，冷却剂进入到过滤器模块3中。格栅7和8的外表面有17×170毫米的开口，这阻挡了大于17毫米的颗粒通过。开槽格栅7和8的内部形成矩形的倾斜通道，保证只有小于0.017m/s速度的沉积颗粒，且4级或更高级别的不超过200微米的微粒和纤维能够通过。过滤元件11是由带孔的过滤管12形式组成的。过滤元件11的孔是以螺旋形的矩形槽的形状制成，其长度远大于宽度。根据循环系统中允许通过的最小颗粒尺寸设置的狭缝宽度为1毫米。使用开槽孔而不是方形孔的好处在于，当它们同时接近槽孔时，在网格或多孔板中，降低了与小于间隙尺寸的颗粒重叠的可能性。然后，液体通过带孔的过滤管12进入到分配管13的内部，而后流量越来越小，流经孔14和15。过滤元件11的表面积远大于进气口6，这导致冷却剂流经过滤器表面的流速不均匀。为了消除这种影响，在过滤元件11内部安装分配管13，将过滤元件11内腔与进口6相连。分配管13具有一系列不同直径的孔14和15，沿着长度方向分布，这保证了流经过滤器表面的液体流量是均匀的。从中释放出废物的冷却剂流，通过进口6排放到反应堆应急冷却系统的管道中。
Claims (14)
1.水慢化核反应堆应急冷却系统的沉积槽保护装置，
其特征在于，它包括安装在反应堆沉积槽安全壳底部与应急冷却系统的管道进气孔相连处顶部孔内的过滤系统，并且与收集器的过滤模块相连，防止碎屑进入冷却应急系统的管道进气孔，每个过滤模块都具有纵横交错的过滤网置于过滤元件内部，形成过滤筒，其中所述侧表面具有狭缝，并置于分配管的穿孔管内，所述内孔与收集器相连接。
2.根据权利要求1所述的沉积槽保护装置，其特征在于，所述过滤元件的管带有螺旋形穿孔的狭缝。
3.根据权利要求1所述的沉积槽保护装置，其特征在于，所述过滤元件的管由金属丝制成，在丝扣之间形成空隙。
4.根据权利要求3所述的沉积槽保护装置，其特征在于，所述金属丝为三角形。
5.根据权利要求4所述的沉积槽保护装置，其特征在于，金属丝的横截面不超过1.0×2.0毫米。
6.根据权利要求1所述的沉积槽保护装置，其特征在于，狭槽的尺寸不超过1毫米。
7.根据权利要求1所述的水慢化核反应堆应急冷却系统的沉积槽保护装置中的过滤模块，其特征为，它具有纵横交错的网格置于过滤元件内部，过滤元件本身带有过滤管组，它的一组侧面带孔，带孔的分配管置于管道内，其内腔与收集器相连。
8.根据权利要求7所述的过滤模块，其特征在于，所述过滤元件的管带有螺旋形穿孔的狭缝。
9.根据权利要求7所述的过滤模块，其特征在于，所述过滤元件的管由金属丝制成，在丝扣之间形成空隙。
10.根据权利要求9所述的过滤模块，其特征在于，所述金属丝为三角形。
11.根据权利要求10所述的过滤模块，其特征在于，金属丝的横截面不超过1.0×2.0毫米。
12.根据权利要求7所述的过滤模块，其特征在于，狭槽的尺寸不超过1毫米。
13.根据权利要求1所述的水慢化核反应堆应急冷却系统的沉积槽保护装置中的过滤元件，其特征在于，它被制成管状，其侧面有槽，带孔的分配管置于管道内，孔的直径沿液体流经路径逐渐变小。
14.根据权利要求13所述的过滤元件，其特征在于，多孔分配管的孔端部的直径不超过管顶部孔的直径的一半。
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