CN109686462A - 基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统及方法 - Google Patents
基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109686462A CN109686462A CN201811472764.5A CN201811472764A CN109686462A CN 109686462 A CN109686462 A CN 109686462A CN 201811472764 A CN201811472764 A CN 201811472764A CN 109686462 A CN109686462 A CN 109686462A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- once
- steam generator
- steam
- reactor
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
- G21C15/182—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat comprising powered means, e.g. pumps
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本发明涉及基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统及方法，该基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，包括下行过程步骤A和/或上行过程步骤B，下行过程步骤包括：一回路冷却剂的平均温度为第一温度时，一回路冷却剂通过直流蒸汽发生器的一次侧，并通过其二次侧进行汽‑液换热将热量导出，以将温度从第一温度降至第二温度；一回路冷却剂的平均温度为第二温度时，一回路冷却剂通过直流蒸汽发生器的一次侧，并通过其二次侧进行液‑液换热将热量导出，以将温度从第二温度降至第三温度；该方法通过直流蒸汽发生器实现了汽‑液换热、液‑液换热，从而不需要通过余热排出系统进行一回路热量导出，具有操作简便，安全性能高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及核反应堆技术领域，更具体地说，涉及一种基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统及方法。
背景技术
CPR1000核电机组正常的运行状态分为六个运行模式。这六个运行模式是：反应堆功率运行模式、蒸汽发生器冷却正常停堆模式、RRA冷却正常停堆模式、维修停堆模式、换料停堆模式和反应堆完全卸料模式。在RRA冷却正常停堆模式投入之前的蒸汽发生器冷却正常停堆模式时，一回路冷却剂经过饱和式蒸汽发生器管侧，二回路给水进入饱和式蒸汽发生器壳侧，通过控制壳侧的水位，产生蒸汽从而带出一回路热量。RRA冷却正常停堆模式是指在蒸汽发生器将一回路从300℃左右降温至160℃至180℃之后，投入RRA余热排出系统带出一回路热量，其排热原理为RRA余热排出系统与一回路相连，引出一回路冷却剂经过RRA系统回路的换热器进行换热，并最终将降温后的冷却剂循环至一回路，将一回路温度降温至60℃左右，从而实现控制一回路冷却剂升降温速率的功能。由于饱和式蒸汽发生器是通过控制其水位，产生蒸汽来进行带热，当一回路温度降到60℃-160℃之间时，二回路产生的蒸汽不足以带出反应堆的余热或后期无法产生蒸汽，故在一回路160℃温度以下时无法通过该饱和蒸汽发生器进行降温。通过投入RRA余热排出系统带出一回路热量存在以下缺陷：
1、设置RRA余热排出系统，系统、设备和布置要求杂，增加核电站建设成本；
2、设置RRA余热排出系统，增加放射性的管道、设备和一回路放射性冷却剂的水装量，增加了放射性释放的风险；
3、设置RRA系统，增加了含放射性冷却剂的管道和设备，提高了辐射防护的要求，增加了高能管道；
4、通过设置余热排出系统导出一回路热量，操作更复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种能够操作简便，简化系统，降低设备和布置要求，降低核电站建设成本以及安全性能高的基于直流蒸汽发生器的反应堆的余热排出方法；
本发明要解决的技术问题还在于，提供一种改进的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，包括以下步骤：
下行过程步骤A和/或上行过程步骤B，
在所述反应堆下行过程时，所述下行过程步骤包括：
A1、一回路冷却剂的平均温度为第一温度时，所述一回路冷却剂通过所述直流蒸汽发生器的一次侧，并通过所述直流蒸汽发生器的二次侧进行汽-液换热将热量导出，以将所述一回路冷却剂的温度从第一温度降至第二温度；
A2、所述一回路冷却剂的平均温度为第二温度时，所述一回路冷却剂通过所述直流蒸汽发生器的一次侧，并通过所述直流蒸汽发生器的二次侧进行液-液换热将热量导出，以将所述一回路冷却剂的温度从第二温度降至第三温度；
在所述反应堆上行过程时，所述上行过程步骤包括：
B1、一回路冷却剂的平均温度为第二温度时，所述一回路冷却剂通过所述直流蒸汽发生器的一次侧，并通过所述直流蒸汽发生器的二次侧进行液-液换热将热量导出以加热二回路冷却剂；
B2、所述一回路冷却剂在所述反应堆的堆芯内加热升至第一温度，所述一回路冷却剂通过所述直流蒸汽发生器的一次侧，并通过所述直流蒸汽发生器的二次侧进行汽-液换热以加热二回路冷却剂产生蒸汽。
优选地，在所述步骤中，所述第一温度为291℃～310℃；
所述第二温度为150℃～180℃；
所述第三温度为10℃～70℃。
优选地，所述A1步骤包括以下步骤：
A1.1、反应堆一回路中的一回路冷却剂经所述反应堆的堆芯加热至所述第一温度并进入直流蒸汽发生器的一次侧；
A1.2、向所述直流蒸汽发生器的二次侧通入二回路冷却剂，使其与所述直流蒸汽发生器的一次侧的所述一回路冷却剂进行热交换形成蒸汽，并控制所述直流蒸汽发生器的二次侧的出口蒸汽压力，降低所述一回路冷却剂的温度至所述第二温度；
所述A2步骤包括以下步骤：
A2.1、处于第二温度的所述一回路冷却剂再次经所述反应堆一回路带出所述反应堆的堆芯的热量后，再次通入所述直流蒸汽发生器的一次侧；
A2.2、继续向所述直流蒸汽发生器的二次侧通入二回路冷却剂，使其与所述直流蒸汽发生器一次侧的所述一回路冷却剂进行热交换形成高温水体并输出，所述一回路冷却剂经热交换后温度降至所述第三温度。
优选地，所述B1步骤包括以下步骤：
B1.1、反应堆一回路的一回路冷却剂经所述反应堆的堆芯加热至第二温度并进入所述直流蒸汽发生器的一次侧；
B1.2、向所述直流蒸汽发生器的二次侧通入二回路冷却剂，使其与所述直流蒸汽发生器一次侧的所述一回路冷却剂进行热交换形成高温水体并输出；
所述B2步骤包括以下步骤：
B2.1、所述一回路冷却剂在所述反应堆的堆芯内加热升至第一温度，进入所述直流蒸汽发生器的一次侧；
B2.2、向所述直流蒸汽发生器的二次侧通入二回路冷却剂，使其与所述一次侧的所述一回路冷却剂进行热交换形成蒸汽，并控制所述二次侧的出口蒸汽压力，输出蒸汽做功。
优选地，在所述A1.2步骤中，所述蒸汽的出口压力为3.0～15.5MPa；
在所述A2.2步骤中，所述反应堆二回路的压力为3.0～10MPa。
优选地，在所述B2.2步骤中，所述蒸汽的出口压力为3.0～15.5MPa；
在所述B1.2步骤中，所述反应堆二回路的压力为3.0～10MPa。
优选地，所述A1.2还包括以下步骤，将所述直流蒸汽的蒸汽出口与冷凝器连接，以将所述蒸汽输出至所述冷凝器进行冷凝，并将冷凝后的二回路冷却剂通入所述二回路中循环利用或者将所述冷凝后的二回路冷却剂排出。
优选地，所述一回路冷却剂为液态非金属冷却剂；所述二回路冷却剂为水。
本发明还构造一种基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统，应用于本发明所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，与反应堆连接的直流蒸汽发生器、与所述直流蒸汽发生器连接以向所述直流蒸汽发生器通入二回路冷却剂的主给水系统、与所述直流蒸汽发生器连接以排出蒸汽的蒸汽排出系统，
所述反应堆与所述直流蒸汽发生器连一侧次通形成供一回路冷却剂循环的一回路；
所述主给水系统、所述直流蒸汽发生器二侧次以及所述蒸汽排出系统依次连接形成将所述一回路冷却剂的热量排出的二回路。
优选地，所述直流蒸汽发生器包括壳体以及设置在所述壳体中的传热管，所述壳体与所述传热管之间的间隙形成一次侧；所述传热管形成二次侧；
所述一次侧的输入端与所述反应堆的一回路冷却剂输出端连接，所述一次侧的输出端与所述反应堆的一回路冷却剂输入端连接；
所述二次侧的输入端与所述主给水系统连接，所述二次侧的输出端与所述蒸汽排出系统连接。
优选地，所述主给水系统包括除氧器、与所述除氧器连接的主给水管以及设置在所述主给水管上将所述除氧器输出的除氧水泵入所述直流蒸汽发生器的主给水泵。
优选地，所述主给水泵与所述除氧器之间设有主给水泵入口离阀；
所述主给水泵与所述直流蒸汽发生器之间设有主给水泵出口隔离阀；
所述主给水泵入口离阀与所述主给水泵之间设有临时过滤器；
所述主给水泵出口隔离阀和所述主给水泵之间设有第一止回阀；
所述主给水泵出口隔离阀与所述直流蒸汽发生器之间依次设主给水隔离阀、安全壳、第二止回阀。
优选地，所述主给水系统还包括一端与所述主给水管连接且另一端与所述除氧器连接的主回流管、以及依次设置在所述主回流管上的第一主给水回流隔离阀、主给水回流调节阀和第二主给水回流隔离阀，所述主回流管设置在所述主给水泵和所述第一止回阀之间。
优选地，所述蒸汽排出系统包括蒸汽排出管以及设置在所述蒸汽排出管上的蒸汽调节阀；
所述蒸汽排出系统还包括设置在所述蒸汽排出管上的稳压器。
优选地，所述蒸汽排出系统还包括设置在所述蒸汽排出管上且位于所述蒸汽调节阀两侧的第一蒸汽隔离阀、以及第二蒸汽隔离阀；所述蒸汽排出管一端与所述直流蒸汽发生器连接，另一端与冷凝器或者蒸汽联箱连接。
实施本发明的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统及方法，具有以下有益效果：该基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，其设置下行过程步骤和/或上行过程步骤；在反应堆下行过程中，一回路冷却剂通过直流蒸汽发生器将温度从第一温度降至第二温度，再通过直流蒸汽发生器将温度从第二温度降至第三温度。在反应堆上行过程中，该一回路冷却剂通过直流蒸汽发生器将温度从第二温度降至第三温度，再通过带走反应堆的堆芯热量，将温度从第三温度升至第一温度。
基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，无论是在上行过程中，还是在下行过程中，都是通过向该直流蒸汽发生器的二次侧通入二回路冷却剂，带走一回路的一回路冷却剂的温度，该方法通过直流蒸汽发生器实现了汽-液换热、液-液换热，该余热排出方法无需设置RRA余热排出系统，通过直流蒸汽发生器直接控制一回路温度，简化操作；进而省去了含放射性冷却剂的管道和设备的数量，降低了辐射防护的要求；省去了高能管道的数量，降低了放射性释放的风险；简化系统、减低设备和布置要求，降低核电站建设成本；另外，其还减少反应堆的气体用量、降低耗电量、减少冷却水用量，提高了运行经济性。
该基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统，其应用于本发明的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，其通过将与反应堆连接的直流蒸汽发生器与主给水系统和蒸汽排出系统连接，从而使得该反应堆与该直流蒸汽发生器连通形成供一回路冷却剂循环的一回路；该主给水系统、直流蒸汽发生器以及蒸汽排出系统依次连接形成二回路，该二回路的二回路冷却剂可将该一回路中的一回路冷却剂的热量排出。该基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统由直流式蒸汽发生器二次侧通入二回路冷却剂直接将一回路余热导出，避免设置RRA余热排出系统，从而简化了余热排出系统，减低设备和布置要求，降低核电站建设成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统的结构示意图；
图2是本发明基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法的下行过程步骤流程图；
图3是本发明基于直流蒸汽发生器的反应堆的余热排出方法的下行过程步骤中一回路温度变化示意图；
图4是本发明基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法的上行过程步骤流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1示出了本发明基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统的一个优选实施例。该基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统，应用于本发明的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法。该基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统，结构简单，建造成本低。
如图1所示，该基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统，其包括直流蒸汽发生器10、主给水系统20、以及蒸汽排出系统30；该直流蒸汽发生器10，可以与反应堆连接，经该反应堆的堆芯加热的一回路冷却剂可通入该直流蒸汽发生器10中；该主给水系统20与该直流蒸汽发生器10连接，其可向该直流蒸汽发生器10通入二回路冷却剂，以便于给该一回路冷却剂降温，该蒸汽排出系统30与该直流蒸汽发生器10连接，其可用于排出该直流蒸汽发生器10产生的蒸汽。该反应堆与该直流蒸汽发生器10的一侧次连通，从而形成供该一回路冷却剂循环的一回路；主给水系统20、直流蒸汽发生器10的二侧次以及蒸汽排出系统30依次连接，从而形成将该一回路冷却剂的热量排出的二回路。在本实施例中，该一回路冷却剂可以为液态非金属冷却剂，该二回路冷却剂可以为水，可以理解地，在其他一些实施例中，该一回路冷却剂不限于液态非金属冷却剂，该二回路冷却剂不限于水。
进一步地，该直流蒸汽发生器10包括壳体以及传热管；该传热管的形成二次侧；该传热管可以为螺旋管或直管的形式，不存在液位；该二次侧的输出端与该蒸汽排出系统30的输入端连接；该二次侧的输入端与该主给水系统20连接。使用时，该主给水系统20的水可从该传热管的输入端输入，其通过热交换后，形成蒸汽从该传热管的输出端输出至该蒸汽排出系统30。该壳体与该传热管之间的间隙形成一次侧，该一次侧的输入端与该反应堆的一回路冷却剂输出端连接，该一次侧的输出端与该反应堆的一回路冷却剂输入端连接。使用时，带出该反应堆一回路热量后将一回路冷却剂升至第一温度，并从该壳体的输入端输入，与传热管中的二回路冷却剂进行汽-液换热将热量导出，将一回路冷却剂的温度从第一温度降至第二温度，从该壳体的输出端输出至该反应堆中，继续带走该反应堆一回路热量，在该阶段中，该二回路冷却剂与该一回路冷却剂热交换，形成蒸汽从该传热管的输出端输出。
该主给水系统20包括除氧器21、主给水管221以及主给水泵222；该除氧器21可用于除去水体中的氧，其可以与水箱连接，该主给水管221一端与该除氧器21连接，该主给水管221的另一端与该直流蒸汽发生器10连接，其可将除氧气11输出的除氧水输至该直流蒸汽发生器10；该主给水泵222设置在该主给水管221上，其可将该除氧器21输出的除氧水泵入该主给水泵。在本实施例中，该主给水泵222可以为电动变频调速泵，该电动变频调速泵可控制给水流量和压力，将来自除氧器21的除盐除氧水输送至直流蒸汽发生器的传热管中。可以理解地，在其他一些实施例中，该主给水泵不限于电动变频调速泵，其也可以为其他给水泵。
在本实施例中，该主给水管221上还依次设有主给水泵入口隔离阀223、临时过滤器225、主给水泵出口隔离阀224、第一止回阀226、主给水隔离阀227、安全壳228以及第二止回阀229。
主给水泵入口隔离阀223设置在该主给水泵222与该除氧器21之间，当该主给水泵入口隔离阀223打开，该除氧器21除氧后的水体可通过该主给水泵入口隔离阀被该主给水泵222泵入至直流蒸汽发生器10中。当该主给水泵入口隔离阀223关闭，则除氧器21除氧后的水体被该主给水泵入口隔离阀隔离，无法被该主给水泵222泵入。
该主给水泵出口隔离阀224设置在该主给水泵222与该直流蒸汽发生器10之间，当该主给水泵出口隔离阀224打开，水体可通过该主给水泵出口隔离阀输送至直流蒸汽发生器；当该主给水泵出口隔离阀224关闭，则水体无法通过该主给水泵出口隔离阀。
该临时过滤器225设置在该主给水泵入口隔离阀223与该主给水泵222之间，其能够过滤除氧后的水体。可以理解地，在其他一些实施例中，该临时过滤器225可以省去。该第一止回阀226设置在该主给水泵出口隔离阀1312和该主给水泵222之间，其能够避免水体回来至主给水泵222。
该主给水隔离阀227、安全壳228、第二止回阀229依次设置在该主给水泵出口隔离阀224与该直流蒸汽发生器10之间。该主给水隔离阀227的数量不限，在本实施例中，优选地，该主给水隔离阀227的数量为两个。该主给水隔离阀打开，水体可通过该主给水隔离阀227流向该直流蒸汽发生器10，该主给水隔离阀227关闭，则水体被该主给水隔离阀227隔离，无法继续流向直流蒸汽发生器。该安全壳228可以用于保护该主给水管，避免该主给水管131水流汇入处爆裂。该第二止回阀229可用于防止水体回流。
在本实施例中，该主给水系统13还包括一端与该主给水管131连接且另一端与该除氧器21连接的主回流管231、以及依次设置在该主回流管231上的第一主给水回流隔离阀232、主给水回流调节阀233和第二主给水回流隔离阀234。该主回流管231设置在该主给水泵222和该第一止回阀226之间，在反应堆启动阶段，需要低流量供给水时，其可供水体回流，以保证该主给水泵222调节的准确性。该第一主给水回流隔离阀232关闭时可以避免该除氧器21中的水倒流至该主回流管231，打开时，可供主给水回流调节阀233调节后的水通过输送至除氧器21；该主给水回流调节阀233可调节回流的水量，该第二主给水回流隔离阀234打开时，可供水通过回流至该除氧器21。
该蒸汽排出系统30包括蒸汽排出管31、依次设置在该蒸汽排出管31上的第一蒸汽隔离阀33、蒸汽调节阀32以及第二蒸汽隔离阀34；该蒸汽排出管31一端与该直流蒸汽发生器10连接，另一端与蒸汽联箱35连接，以将直流蒸汽发生器10排出的蒸汽输送至蒸汽联箱35。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，其也可以与冷凝器连接，其可将输出的蒸汽输送至冷凝器，由该冷凝器冷凝，输送至直流蒸汽发生器10壳体中，以实现循环利用。该第一蒸汽隔离阀33打开时，可供该蒸汽流至该蒸汽联箱35；该蒸汽调节阀32可与该主给水泵1311配合，以进行流量和压力调节。当该直流蒸汽发生器压力过大时，可通过控制该蒸汽调节阀32调节排出蒸汽的量，进而实现压力调节，避免直流蒸汽发生器10中传热管破裂。当该蒸汽排出管31破裂时，蒸汽调节阀32收到隔离蒸汽信号时，其能够自动关闭。该第二蒸汽隔离阀34打开时，该直流蒸汽发生器的蒸汽可供该第二蒸汽隔离阀34流至该蒸汽调节阀32，进而排至该蒸汽联箱35。
在本实施例中，该蒸汽排出系统30还可以包括稳压器(未图示)。该稳压器(未图示)可设置在该蒸汽排出管31上，具体地，其靠近该直流蒸汽发生器10的二次侧的输出端设置，其可用于控制二次侧出口蒸汽压力。可以理解地，在其他一些实施例中，稳压器(未图示)可以省去。
图2至图4示出了本发明的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法的一个优选实施例，该基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法其可采用本发明的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统，将反应堆的六个运行模式缩短为两个运行模式，无需另外设置RRA余热排出系统，省去了含放射性冷却剂的管道和设备，降低了辐射防护的要求；减少反应堆的气体和冷却水用量，降低了耗电量，降低核电站的造价，提高了运行经济性；其具有操作简便，安全性能高的优点。
在本实施例中，该基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，包括下行过程步骤A和上行过程步骤B；当然，可以理解地，在其他一些实施例中，其也可以只包括下行过程步骤A，或者只包括上行过程步骤B。上行过程是指反应堆从功率0％运行至100％时的过程，则为处于反应堆功率运行模式；下行过程是指反应堆从功率100％运行至0％时的过程，则为处于反应堆停堆模式。
如图1及图2所示，在反应堆下行过程时，其下行过程的步骤包括：
A1、一回路冷却剂的平均温度为第一温度时，一回路冷却剂通过直流蒸汽发生器的一次侧，并通过直流蒸汽发生器的二次侧进行汽-液换热将热量导出，以将一回路冷却剂的温度从第一温度降至第二温度。
进一步地，所述A1步骤包括以下步骤：
A1.1、反应堆一回路中的一回路冷却剂经该反应堆的堆芯加热至第一温度并进入直流蒸汽发生器10的一次侧。具体地，当该反应堆运行时，向该反应堆通入一回路冷却剂，用于带出反应堆的堆芯的热量，该一回路冷却剂通过在反应堆中热交换将温度升至第一温度；其中，该第一温度为291℃～310℃；将该反应堆与直流蒸汽发生器10的壳体的输入端连接，将通过汽-液换热后处于第一温度的一回路冷却剂通入该直流蒸汽发生器10的壳体与传热管之间。其中，该一回路冷却剂可以为液态非金属冷却剂。壳体与传热管之间的间隙形成了直流蒸汽发生器10的一次侧。
A1.2、向该直流蒸汽发生器10的二次侧通入二回路冷却剂，使其与直流蒸汽发生器的一次侧的一回路冷却剂进行热交换形成蒸汽，并控制直流蒸汽发生器的二次侧的出口蒸汽压力，降低一回路冷却剂的温度至第二温度。其中，第二温度为150℃～180℃。
具体地，首先，将直流蒸汽发生器10的传热管输入端与主给水系统20连接，启动该主给水泵222，并将主给水管221上的主给水泵入口隔离阀223、主给水泵出口隔离阀224、临时过滤器225、第一止回阀226、主给水隔离阀227、第二止回阀229打开，反应堆二回路满水，通过主给水泵222将二回路冷却剂泵入该直流蒸汽发生器10的二次侧(传热管)中，该二回路冷却剂与该一次侧(壳体与传热管之间的间隙)中处于第一温度的一回路冷却剂进行热交换形成蒸汽；其次，调整二回路中稳压器，使其处于双相状态，通过该稳压器控制该传热管输出端的蒸汽压力，控制该蒸汽的出口压力为3.0～15.5MPa，蒸汽从该直流蒸汽发生器的二次侧的输出端输出，进而带走一回路的热量，降低了该一回路冷却剂的温度至第二温度，在本实施例中，该第二温度为150℃～180℃，实现汽-液换热。其中，该一回路冷却剂可以为水，当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该一回路冷却剂不限于水。
在A1.2步骤中，还可以将该直流蒸汽发生器10的蒸汽出口与冷凝器连接，该直流蒸汽发生器10输出的蒸汽可输出至该冷凝器，进行冷凝，冷凝后的二回路冷却剂。通入该二回路中循环利用，或者将其排出至海水中。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，也可以将该直流蒸汽发生器10与汽轮机连接，输出至汽轮机带动该汽轮机做功，以进行发电。
A2、一回路冷却剂的平均温度为第二温度时，一回路冷却剂通过直流蒸汽发生器的一次侧，并通过直流蒸汽发生器的二次侧进行液-液换热将热量导出，以将一回路冷却剂的温度从第二温度降至第三温度。
进一步地，该A2步骤包括以下步骤：
A2.1、处于第二温度的一回路冷却剂再次经过该反应堆一回路带出反应堆的堆芯热量后，再次通入该直流蒸汽发生器10的一次侧。
A2.2、继续向该直流蒸汽发生器10的二次侧通入二回路冷却剂，使其与该直流蒸汽发生器10一次侧的一回路冷却剂进行热交换形成高温水体并输出，该一回路冷却剂经热交换后将温度降至第三温度。
具体地，首先，将经过该反应堆一回路的反应堆堆芯加热后的处于第二温度的第一冷却剂，再次通入该直流蒸汽发生器10的一次侧(壳体与传热管之间的间隙)，启动该主给水泵222，并将主给水管221上的主给水泵入口隔离阀223、主给水泵出口隔离阀224、临时过滤器225、第一止回阀226、主给水隔离阀227、第二止回阀229打开，反应堆二回路满水，稳压器处于单相或双相状态，稳压器控制二回路的压力为3.0～10MPa。其次，通过主给水泵222将二回路冷却剂泵入该直流蒸汽发生器10的二次侧(传热管)中，与传热管中的一回路冷却剂进行热交换，带走该一回路冷却剂的热量，实现液-液换热，将一回路冷却剂的温度从第二温度降至第三温度，将一回路冷却剂的温度从150℃～180℃降至10℃～70℃，该二回路冷却剂经换热后，形成高温水体。
图3示出了下行过程步骤(A)第二温度度以及压力的变化。图3中1为温度下限制线(P饱和，T饱和-110℃)，其为稳压器波动管线最大温差，图3中2为温度上限制线(P饱和，T饱和-50℃)。一阶段表示步骤A1、二阶段表示步骤A2；如图3所示，经过步骤A1，一回路冷却剂的温度从291℃～310℃降至150℃～180℃；再经过步骤A2，一回路冷却剂的温度从150℃～180℃降至10℃～70℃。
如图1及图4所示，在反应堆上行过程时，该上行过程步骤包括：
B1、一回路冷却剂的平均温度为第二温度时，一回路冷却剂通过直流蒸汽发生器的一次侧，并通过直流蒸汽发生器的二次侧进行液-液换热以加热二回路冷却剂。
进一步地，该B1包括以下步骤：
B1.1、反应堆一回路的一回路冷却剂经该反应堆的堆芯加热至第二温度并进入该直流蒸汽发生器10的一次侧；
B1.2、向该直流蒸汽发生器10的二次侧通入二回路冷却剂，使其与该直流蒸汽发生器10一次侧的一回路冷却剂进行热交换形成高温水体并输出。
具体地，首先，将反应堆与该直流蒸汽发生器10的壳体输入端连接，该一回路冷却剂经过该反应堆的堆芯加热至第二温度，并通入该直流蒸汽发生器10的壳体中；其次将该直流蒸汽发生器10的传热管输入端与该主给水系统20连接，启动该主给水泵222，并将主给水管221上的主给水泵入口隔离阀223、主给水泵出口隔离阀224、临时过滤器225、第一止回阀226、主给水隔离阀227、第二止回阀229打开，稳压器处于单相或双相状态，稳压器控制二回路的压力为3.0～10MPa，通过主给水泵222将二回路冷却剂泵入该直流蒸汽发生器10的二次侧(传热管)中，与传热管中的处于第二温度的一回路冷却剂进行热交换，带走该一回路冷却剂的热量，实现液-液换热，该二回路冷却剂经换热后，形成高温水体，其将一回路温度从第二温度降至第三温度，具体地从150℃～180℃降至10℃～70℃，在本实施例中，其将一回路温度从180℃带至60℃。
B2、一回路冷却剂在反应堆的堆芯内加热升至第一温度，一回路冷却剂通过直流蒸汽发生器的一次侧，并通过直流蒸汽发生器的二次侧进行汽-液换热以加热二回路冷却剂产生蒸汽。
进一步地，该B2步骤包括以下步骤：
B2.1、一回路冷却剂在反应堆的堆芯内加热升至第一温度，进入该直流蒸汽发生器10的一次侧；
B 2.2、向该直流蒸汽发生器10的二次侧通入二回路冷却剂，使其与该一次侧的一回路冷却剂进行热交换形成蒸汽，并控制该直流蒸汽发生器的二次侧出口蒸汽压力，输出蒸汽做功。
具体地，首先将由该B1步骤形成处于第三温度的一回路冷却剂通过该直流蒸汽发生器的传热管的输出端输出至该反应堆中，以带走该反应堆堆芯热量，将温度升至第一温度，处于该第一温度的一回路冷却剂在经过该直流蒸汽发生器10的壳体的输入端输入至该直流蒸汽发生器10一次侧(壳体与传热管之间的间隙)；其次，启动该主给水泵222，并将主给水管221上的主给水泵入口隔离阀223、主给水泵出口隔离阀224、临时过滤器225、第一止回阀226、主给水隔离阀227、第二止回阀229打开，反应堆二回路满水，通过主给水泵222将二回路冷却剂泵入该直流蒸汽发生器10的二次侧(传热管)中，该二回路冷却剂与该一回路冷却剂进行热交换形成蒸汽；接着，调整二回路中稳压器，使其处于双相状态，通过该稳压器控制该传热管输出端的蒸汽压力，控制该蒸汽的出口压力为3.0～15.5MPa，蒸汽从该二次侧的输出端输出，在本实施例中，其可输出至汽轮机，通过做功，以带动汽轮机发电。
本发明的基于直流蒸汽发生器的反应堆的余热排出系统及方法，该基于直流蒸汽发生器的反应堆在冷却正常停堆模式阶段和/或反应堆运行功率阶段，通过已有的二回路带出一回路余热，通过继续向该直流蒸汽发生器10给水，将一回路的冷却剂的温度从291℃～310℃降至10℃～70℃，无需另外设置RRA余热排出系统，其具有以下优点：
1、减少了核电站的系统与设备，节约空间，降低成本；
2、降低一回路放射性冷却剂的水装量，降低放射性释放的风险；
3、省去了含放射性冷却剂的管道和设备，降低了辐射防护的要求；
4、省去了高能管道，降低了放射性释放的风险；
5、通过直流蒸汽发生器直接控制一回路温度，简化操作；
6、减少系统的气体和冷却水用量、降低了耗电量、提高了运行经济性。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (15)
1.一种基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，其特征在于，包括以下步骤：
下行过程步骤(A)和/或上行过程步骤(B)，
在所述反应堆下行过程时，所述下行过程步骤包括：
A1、一回路冷却剂的平均温度为第一温度时，所述一回路冷却剂通过所述直流蒸汽发生器的一次侧，并通过所述直流蒸汽发生器的二次侧进行汽-液换热将热量导出，以将所述一回路冷却剂的温度从第一温度降至第二温度；
A2、所述一回路冷却剂的平均温度为第二温度时，所述一回路冷却剂通过所述直流蒸汽发生器的一次侧，并通过所述直流蒸汽发生器的二次侧进行液-液换热将热量导出，以将所述一回路冷却剂的温度从第二温度降至第三温度；
在所述反应堆上行过程时，所述上行过程步骤包括：
B1、一回路冷却剂的平均温度为第二温度时，所述一回路冷却剂通过所述直流蒸汽发生器的一次侧，并通过所述直流蒸汽发生器的二次侧进行液-液换热以加热二回路冷却剂；
B2、所述一回路冷却剂在所述反应堆的堆芯内加热升至第一温度，所述一回路冷却剂通过所述直流蒸汽发生器的一次侧，并通过所述直流蒸汽发生器的二次侧进行汽-液换热以加热二回路冷却剂产生蒸汽。
2.根据权利要求1所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，其特征在于，在所述步骤中，所述第一温度为291℃～310℃；
所述第二温度为150℃～180℃；
所述第三温度为10℃～70℃。
3.根据权利要求1所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，其特征在于，所述A1步骤包括以下步骤：
A1.1、反应堆一回路中的所述一回路冷却剂经所述反应堆的堆芯加热至所述第一温度并进入所述直流蒸汽发生器的一次侧；
A1.2、向所述直流蒸汽发生器的二次侧通入二回路冷却剂，使其与所述直流蒸汽发生器的一次侧的所述一回路冷却剂进行热交换形成蒸汽，并控制所述直流蒸汽发生器的二次侧的出口蒸汽压力，降低所述一回路冷却剂的温度至所述第二温度；
所述A2步骤包括以下步骤：
A2.1、处于第二温度的所述一回路冷却剂再次经所述反应堆一回路带出所述反应堆的堆芯的热量后，再次通入所述直流蒸汽发生器的一次侧；
A2.2、继续向所述直流蒸汽发生器的二次侧通入二回路冷却剂，使其与所述直流蒸汽发生器一次侧的所述一回路冷却剂进行热交换形成高温水体并输出，所述一回路冷却剂经热交换后温度降至所述第三温度。
4.根据权利要求1所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，其特征在于，所述B1步骤包括以下步骤：
B1.1、反应堆一回路的一回路冷却剂经所述反应堆的堆芯加热至第二温度并进入所述直流蒸汽发生器的一次侧；
B1.2、向所述直流蒸汽发生器的二次侧通入所述二回路冷却剂，使其与所述直流蒸汽发生器一次侧的所述一回路冷却剂进行热交换形成高温水体并输出；
所述B2步骤包括以下步骤：
B2.1、所述一回路冷却剂在所述反应堆的堆芯内加热升至第一温度，进入所述直流蒸汽发生器的一次侧；
B2.2、向所述直流蒸汽发生器的二次侧通入二回路冷却剂，使其与所述一次侧的所述一回路冷却剂进行热交换形成蒸汽，并控制所述直流蒸汽发生器的二次侧的出口蒸汽压力，输出蒸汽做功。
5.根据权利要求3所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，其特征在于，在所述A1.2步骤中，所述蒸汽的出口压力为3.0～15.5MPa；
在所述A2.2步骤中，所述反应堆二回路的压力为3.0～10MPa。
6.根据权利要求4所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，其特征在于，在所述B2.2步骤中，所述蒸汽的出口压力为3.0～15.5MPa；
在所述B1.2步骤中，所述反应堆二回路的压力为3.0～10MPa。
7.根据权利要求3所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，其特征在于，所述A1.2步骤还包括以下步骤，将所述直流蒸汽发生器的蒸汽出口与冷凝器连接，以将所述蒸汽输出至所述冷凝器进行冷凝，并将冷凝后的二回路冷却剂通入所述二回路中循环利用或者将所述冷凝后的二回路冷却剂排出。
8.根据权利要求1所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，其特征在于，所述一回路冷却剂为液态非金属冷却剂；所述二回路冷却剂为水。
9.一种基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统，应用于权利要求1至8任一项所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出方法，其特征在于，与反应堆连接的直流蒸汽发生器(10)、与所述直流蒸汽发生器(10)连接以向所述直流蒸汽发生器(10)通入二回路冷却剂的主给水系统(20)、与所述直流蒸汽发生器(10)连接以排出蒸汽的蒸汽排出系统(30)，
所述反应堆与所述直流蒸汽发生器(10)一侧次连通形成供一回路冷却剂循环的一回路；
所述主给水系统(20)、所述直流蒸汽发生器(10)二次侧以及所述蒸汽排出系统(30)依次连接形成将所述一回路冷却剂的热量排出的二回路。
10.根据权利要求9所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统，其特征在于，所述直流蒸汽发生器(10)包括壳体以及设置在所述壳体中的传热管，所述壳体与所述传热管之间的间隙形成一次侧；所述传热管形成二次侧；
所述一次侧的输入端与所述反应堆的一回路冷却剂输出端连接，所述一次侧的输出端与所述反应堆的一回路冷却剂输入端连接；
所述二次侧的输入端与所述主给水系统(20)连接，所述二次侧的输出端与所述蒸汽排出系统(30)连接。
11.根据权利要求9所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统，其特征在于，所述主给水系统(20)包括除氧器(21)、与所述除氧器(21)连接的主给水管(221)以及设置在所述主给水管(221)上将所述除氧器(21)输出的除氧水泵入所述直流蒸汽发生器(10)的主给水泵(222)。
12.根据权利要求11所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统，其特征在于，所述主给水泵(222)与所述除氧器(21)之间设有主给水泵入口离阀(223)；
所述主给水泵(222)与所述直流蒸汽发生器(10)之间设有主给水泵出口隔离阀(224)；
所述主给水泵入口离阀(223)与所述主给水泵(222)之间设有临时过滤器(225)；
所述主给水泵出口隔离阀(224)和所述主给水泵(222)之间设有第一止回阀(226)；
所述主给水泵出口隔离阀(224)与所述直流蒸汽发生器(10)之间依次设主给水隔离阀(227)、安全壳(228)、第二止回阀(229)。
13.根据权利要求12所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统，其特征在于，所述主给水系统(20)还包括一端与所述主给水管(221)连接且另一端与所述除氧器(21)连接的主回流管(231)、以及依次设置在所述主回流管(231)上的第一主给水回流隔离阀(232)、主给水回流调节阀(233)和第二主给水回流隔离阀(234)，所述主回流管(231)设置在所述主给水泵(222)和所述第一止回阀(226)之间。
14.根据权利要求9所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统，其特征在于，所述蒸汽排出系统(30)包括蒸汽排出管(31)以及设置在所述蒸汽排出管(31)上的蒸汽调节阀(32)；
所述蒸汽排出系统(30)还包括设置在所述蒸汽排出管(31)上的稳压器。
15.根据权利要求14所述的基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统，其特征在于，所述蒸汽排出系统(30)还包括设置在所述蒸汽排出管(31)上且位于所述蒸汽调节阀(32)两侧的第一蒸汽隔离阀(33)、以及第二蒸汽隔离阀(34)；所述蒸汽排出管(31)一端与所述直流蒸汽发生器(10)连接，另一端与冷凝器或者蒸汽联箱(35)连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811472764.5A CN109686462A (zh) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | 基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811472764.5A CN109686462A (zh) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | 基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109686462A true CN109686462A (zh) | 2019-04-26 |
Family
ID=66186892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811472764.5A Pending CN109686462A (zh) | 2018-12-04 | 2018-12-04 | 基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109686462A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110689973A (zh) * | 2019-09-18 | 2020-01-14 | 上海电力大学 | 一种传热管破裂事故下核电站一回路降压控制方法 |
| CN112466486A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-09 | 中广核工程有限公司 | 余热排出系统接入反应堆冷却剂系统的除氧方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0695152B2 (ja) * | 1988-02-29 | 1994-11-24 | 株式会社東芝 | 原子炉崩壊熱除去装置 |
| CN103778984A (zh) * | 2012-10-23 | 2014-05-07 | 中国核动力研究设计院 | 一种采用直流蒸汽发生器反应堆的给水系统 |
| CN107112059A (zh) * | 2014-10-22 | 2017-08-29 | 韩国原子力研究院 | 停止冷却系统及具有该停止冷却系统的核设施 |
| CN107636771A (zh) * | 2015-05-13 | 2018-01-26 | 西屋电气有限责任公司 | 远程热量移除系统 |
| CN107665742A (zh) * | 2017-08-21 | 2018-02-06 | 中广核研究院有限公司 | 能动与非能动相结合的船用反应堆应急余热排出系统 |
-
2018
- 2018-12-04 CN CN201811472764.5A patent/CN109686462A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0695152B2 (ja) * | 1988-02-29 | 1994-11-24 | 株式会社東芝 | 原子炉崩壊熱除去装置 |
| CN103778984A (zh) * | 2012-10-23 | 2014-05-07 | 中国核动力研究设计院 | 一种采用直流蒸汽发生器反应堆的给水系统 |
| CN107112059A (zh) * | 2014-10-22 | 2017-08-29 | 韩国原子力研究院 | 停止冷却系统及具有该停止冷却系统的核设施 |
| CN107636771A (zh) * | 2015-05-13 | 2018-01-26 | 西屋电气有限责任公司 | 远程热量移除系统 |
| CN107665742A (zh) * | 2017-08-21 | 2018-02-06 | 中广核研究院有限公司 | 能动与非能动相结合的船用反应堆应急余热排出系统 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110689973A (zh) * | 2019-09-18 | 2020-01-14 | 上海电力大学 | 一种传热管破裂事故下核电站一回路降压控制方法 |
| CN110689973B (zh) * | 2019-09-18 | 2023-04-28 | 上海电力大学 | 一种传热管破裂事故下核电站一回路降压控制方法 |
| CN112466486A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-09 | 中广核工程有限公司 | 余热排出系统接入反应堆冷却剂系统的除氧方法 |
| CN112466486B (zh) * | 2020-12-03 | 2022-09-06 | 中广核工程有限公司 | 余热排出系统接入反应堆冷却剂系统的除氧方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105810256B (zh) | 一种核电站非能动余热排出系统 | |
| CN209641363U (zh) | 一种直流蒸汽发生器的二次侧给水系统 | |
| CN108278590B (zh) | 一种高温气冷堆核电站停堆冷却的系统和方法 | |
| CN107293341A (zh) | 池式反应堆 | |
| CN103733267A (zh) | 使用衰变热的备用核反应堆辅助电源 | |
| CN106981322A (zh) | 一种用于验证高温气冷堆启停堆设备功能的系统及方法 | |
| CN109686462A (zh) | 基于直流蒸汽发生器的反应堆余热排出系统及方法 | |
| US20170098483A1 (en) | Heat exchange system and nuclear reactor system | |
| CN108831573A (zh) | 一种核电站二次侧非能动余热排出安全系统 | |
| CN101908386A (zh) | 一种基于压水堆和高温气冷堆的混合热力循环系统 | |
| CN108206064B (zh) | 一种蒸汽射流驱动非能动换热系统 | |
| CN107644693A (zh) | 船用反应堆及直流蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统 | |
| CN106297915A (zh) | 一种用于核电站的非能动安注系统 | |
| CN207230695U (zh) | 核电站余热供热系统 | |
| CN110186026B (zh) | 直流式蒸汽发生器的干式热态启动方法 | |
| CN115240880B (zh) | 一种可实现持续排热的非能动余热排出系统及方法 | |
| CN207962612U (zh) | 一种高温气冷堆核电站停堆冷却的系统 | |
| CN216311355U (zh) | 一种高温气冷堆反向循环加热提升堆芯温度系统 | |
| CN115235134B (zh) | 一种用于聚变堆的超临界二氧化碳循环系统 | |
| CN114738065B (zh) | 一种快中子反应堆热电水三联供系统 | |
| CN114017759A (zh) | 一种高温气冷堆核电站冷却系统 | |
| CN114034032A (zh) | 一种高温气冷堆低负荷运行阶段的热量回收系统及方法 | |
| JP3061900B2 (ja) | 原子炉 | |
| JP4349133B2 (ja) | 原子力プラント及びその運転方法 | |
| CN214671852U (zh) | 一种高温气冷堆核电机组滑压启动的系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190426 |