CN109830312B - 安全壳压力抑制系统及安全壳压力抑制方法 - Google Patents

安全壳压力抑制系统及安全壳压力抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种安全壳压力抑制系统及安全壳压力抑制方法,安全壳压力抑制系统包括设置在安全壳内的隔离防护板以及至少一个抑压池;隔离防护板将安全壳的内部空间隔成上部空间和下部空间;上部空间形成上部干井空间;下部空间包括下部湿井空间和干井空间,抑压池设置在下部空间内,抑压池内空间形成下部湿井空间;抑压池上设有连通下部湿井空间和干井空间的第一连通管、连通下部湿井空间和上部干井空间的第二连通管,第一连通管和第二连通管内分别设有第一单向爆破膜和第二单向爆破膜。本发明实现小型堆安全壳的压力抑制,避免LOCA事故下安全壳因压力过大而破坏。

Description

安全壳压力抑制系统及安全壳压力抑制方法
技术领域
本发明涉及核电技术领域,尤其涉及一种安全壳压力抑制系统及安全壳压力抑制方法。
背景技术
安全壳作为小型反应堆的最后一道屏障,其能够保护反应堆不受外部灾害的危害。事故后,安全壳是小型反应堆放射性包容的最后一道屏障,可以将放射性物质包容在安全壳内,保护环境及公众不受辐射影响。
当反应堆出现LOCA(Loss Of Coolant Accident,失水事故)事故后,大量的质能会释放到安全壳内,使得安全壳内的温度和压力迅速上升。为防止安全壳内短期内压力的峰值超过安全壳压力的设计值,必须设置抑压系统及时对安全壳进行压力抑制。
目前,在大堆中安全壳的设计不受空间制约,因而可以设计较大自由容积的安全壳以消除事故后因短期内的压力峰值导致的安全壳破坏。而在小型反应堆中尤其是海上小型堆,安全壳自由容积有限,在LOCA事故后安全壳内短期的压力峰值很容易超过安全壳的设计压力,导致安全壳失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,提供一种可靠性高、可在事故下抑制安全壳压力的安全壳压力抑制系统及安全壳压力抑制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种安全壳压力抑制系统,包括设置在安全壳内的隔离防护板以及至少一个抑压池;
所述隔离防护板将所述安全壳的内部空间隔成上部空间和下部空间;所述上部空间形成上部干井空间;所述下部空间包括下部湿井空间和用于设置反应堆设备的干井空间,所述抑压池设置在所述下部空间内,所述抑压池内空间形成所述下部湿井空间;
所述抑压池上设有连通下部湿井空间和干井空间的第一连通管、连通下部湿井空间和上部干井空间的第二连通管,所述第一连通管和第二连通管内分别设有第一单向爆破膜和第二单向爆破膜。
优选地,所述第一连通管包括相接的第一管段和第二管段,所述第一管段设置在所述抑压池的侧壁上连通所述干井空间,所述第二管段延伸至所述抑压池的液面下方;
所述第一单向爆破膜设置在所述第一管段内。
优选地,所述第一连通管还包括连接所述第二管段的横向管段;所述横向管段上设有至少一个朝上的通气孔。
优选地,所述隔离防护板上设有至少一个连通所述上部干井空间和干井空间的第三连通管,所述第三连通管内设有第三单向爆破膜。
优选地,所述安全壳压力抑制系统还包括设置在所述干井空间内的反应堆设备。
优选地,所述反应堆设备包括通过主管道相接的压力容器和主泵。
本发明还提供一种安全壳压力抑制方法,采用以上任一项所述的安全壳压力抑制系统实现;在安全壳的干井空间内发生失水事故时,所述安全壳压力抑制方法包括:
在安全壳的干井空间内因失水事故压力升高,达到第一单向爆破膜的设定压力时,所述第一单向爆破膜破裂,所述干井空间内的气、汽、液混合物通过第一连通管进入抑压池内,使所述干井空间内的压力得到抑制,所述抑压池内的压力升高;
在所述抑压池内的压力升高达到第二单向爆破膜的设定压力时,所述第二单向爆破膜破裂,使所述抑压池内压力通过第二连通管释放到所述安全壳的上部干井空间内,直至所述干井空间和上部干井空间的压力达到平衡。
优选地,在所述上部干井空间内的压力达到第三单向爆破膜的设定压力时,所述第三单向爆破膜破裂,使所述上部干井空间的压力通过第三连通管释放到所述干井空间,使所述干井空间、下部湿井空间和上部干井空间之间的压力维持平衡。
优选地,所述失水事故包括压力容器和主泵之间的主管道发生破口。
优选地,所述气、汽、液混合物进入所述抑压池的液体内冷凝,其中不可凝气体上升至所述抑压池液面上方的空间中。
优选地,在安全壳的上部干井空间内发生失水事故时,所述安全壳压力抑制方法包括:
在安全壳的上部干井空间内因失水事故压力升高,压力达到第三单向爆破膜的设定压力时,所述第三单向爆破膜破裂,所述上部干井空间内的起气、汽、液混合物通过第三连通管进入安全壳的干井空间内,所述干井空间内的压力升高;
在所述干井空间内的压力升高达到第一单向爆破膜的设定压力时,所述第一单向爆破膜破裂,所述干井空间内的气、汽、液混合物通过第一连通管进入抑压池内,使所述上部干井空间内的压力得到抑制。
优选地,在所述抑压池内的压力升高达到第二单向爆破膜的设定压力时,所述第二单向爆破膜破裂,使所述抑压池内压力通过第二连通管释放到所述安全壳的上部干井空间内,使所述干井空间、下部湿井空间和上部干井空间之间的压力维持平衡。
优选地,所述气、汽、液混合物进入所述抑压池的液体内冷凝,其中不可凝气体上升至所述抑压池液面上方的空间中。
本发明适用于小型堆,实现小型堆安全壳的压力抑制,避免LOCA事故下安全壳因压力过大而破坏;具有多阶段多级抑压功能,压力抑制效果好、效率高。
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是本发明一实施例的安全壳压力抑制系统的结构示意图。
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。
如图1所示,本发明一实施例的安全壳压力抑制系统,用于小型堆,设置在小型堆的安全壳1内。该安全壳压力抑制系统可包括隔离防护板10以及至少一个抑压池20。
隔离防护板10设置在安全壳1内,将安全壳1的内部空间隔成上下分布的上部空间和下部空间。上部空间形成上部干井空间101;下部空间包括下部湿井空间102和用于设置反应堆设备的干井空间103,抑压池20设置在下部空间内,抑压池20的内空间形成下部湿井空间102。
抑压池20可设有两个,分别位于干井空间103的两侧;或者,抑压池20呈环形设置,抵靠安全壳1的内壁并环绕在干井空间103的外围。抑压池20可较于现有技术中的抑压池体积减小设置,占用布置空间小,适应小型堆空间紧凑的特点,使安全壳1内布置更加灵活。
抑压池20上设有第一连通管31和第二连通管32。
第一连通管31连通下部湿井空间102和干井空间103。第一连通管31内还设有分隔下部湿井空间102和干井空间103的第一单向爆破膜41。当第一单向爆破膜41朝向干井空间103一侧的压力达到其破裂阈值时,第一单向爆破膜41破裂,从而使下部湿井空间102和干井空间103通过第一连通管31相连通,干井空间103内的压力通过第一连通管31释放到下部湿井空间102内。
第二连通管32连通下部湿井空间102和上部干井空间101。第二连通管32内设有分隔下部湿井空间102和上部干井空间101的第二单向爆破膜42。当第二单向爆破膜42朝向下部湿井空间102一侧的压力达到其破裂阈值时,第二单向爆破膜42破裂,从而使下部湿井空间102和上部干井空间101通过第二连通管32相连通,下部湿井空间102内的压力通过第二连通管32从下部湿井空间102释放到上部干井空间101内。
隔离防护板10的外周缘与安全壳1的内壁相接,使上部空间和下部空间隔离。隔离防护板10上还可以设有至少一个连通上部干井空间101和干井空间103的第三连通管33,第三连通管33内设有其分隔作用的第三单向爆破膜43。当第三单向爆破膜43朝向上部干井空间101一侧的压力达到其破裂阈值时,第三单向爆破膜43破裂,从而使上部干井空间101和干井空间103通过第三连通管33相连通,压力可从上部干井空间101释放到干井空间103内。
上述第一连通管31、第二连通管32和第三连通管33的设置,使得干井空间103、下部湿井空间102和上部干井空间101可相连通供压力在之间进行释放,使三者之间压力维持平衡。
其中,第一连通管31包括相接的第一管段311和第二管段312,第一管段311设置在抑压池20的侧壁上连通干井空间103,第二管段312延伸至抑压池20的液面下方,从而通过第一连通管31进入抑压池20的气、汽、液混合物可冷凝在液体中,不冷凝的气体则可上升到抑压池20的液面上方的空间内。第一单向爆破膜41设置在第一管段311内。
进一步地,第一连通管31还包括连接第二管段312的横向管段313。横向管段313上设有一个或多个朝上(朝向液面)的通气孔314,便于不凝气体上升至液面上方。
第二连通管32连接在抑压池20的顶面上并穿过隔离防护板10,连通下部湿井空间102和上部干井空间101。第三连通管33穿设置在隔离防护板10上,连通上部干井空间101和干井空间103。第三连通管33不限于图1所示的垂直隔离防护板10直管,还可设置为弯曲或斜向等。
进一步地,本发明的安全壳压力抑制系统还可包括反应堆设备,设置在干井空间103内。反应堆设备包括通过主管道2相接的压力容器3和主泵4。
本发明的安全壳压力抑制方法,包括在安全壳1的干井空间103内发生失水事故(LOCA事故)时的压力抑制和在安全壳1内的上部干井空间101内发生失水事故(LOCA事故)时的压力抑制,对于上述两种的压力抑制均可采用上述的安全壳压力抑制系统实现。
参考图1(图中虚线箭头为气、汽、液混合物的流向以及压力的释放流向),在安全壳1的干井空间103内发生失水事故时的安全壳压力抑制方法可包括:
在安全壳1的干井空间103内因失水事故如压力容器3和主泵4之间的主管道2发生破口致使压力升高,达到第一单向爆破膜41的设定压力时,第一单向爆破膜41破裂,干井空间103内的气、汽、液混合物通过第一连通管31进入抑压池20(即下部湿井空间102)内冷凝,其中不可凝气体上升至抑压池20液面上方的空间中,使干井空间103内的压力得到抑制,抑压池20内的压力升高。
在抑压池20内的压力升高达到第二单向爆破膜42的设定压力时,第二单向爆破膜42破裂,使抑压池20内压力通过第二连通管32释放到安全壳1的上部干井空间101内,上部干井空间101内大量的自由空间使抑压池20内的压力迅速降低,直至干井空间103和上部干井空间101的压力达到平衡。
通过上述的压力释放,抑压池20内的压力释放到上部干井空间101内,并通过上部干井空间101的释放管道等压力释放措施将压力进行释放。当上部干井空间101的压力未及时释放,会导致上部干井空间101内的压力升高。在上部干井空间101内的压力达到第三单向爆破膜43的设定压力时,第三单向爆破膜43破裂,使上部干井空间101的压力通过第三连通管33释放到干井空间103,使干井空间103、下部湿井空间102和上部干井空间101之间的压力维持平衡,从而保证安全壳1的完整性。
参考图1(图中虚线箭头为气、汽、液混合物的流向以及压力的释放流向),在安全壳1内的上部干井空间101内发生失水事故(LOCA事故)时的安全壳压力抑制方法可包括:
在安全壳1内的上部干井空间101内因失水事故(如辅助系统的辅助管道发生破口致使压力升高,压力达到第三单向爆破膜43的设定压力时,第三单向爆破膜43破裂,上部干井空间101内的起气、汽、液混合物通过第三连通管33进入安全壳1的干井空间103内,干井空间103内的压力升高。
在干井空间103内的压力升高达到第一单向爆破膜41的设定压力时,第一单向爆破膜41破裂,干井空间103内的气、汽、液混合物通过第一连通管31进入抑压池20内冷凝,其中不可凝气体上升至抑压池20液面上方的空间中,使上部干井空间101内的压力得到抑制。
进一步地,在抑压池20内的压力升高达到第二单向爆破膜42的设定压力时,第二单向爆破膜42破裂,使抑压池20内压力通过第二连通管32释放到安全壳1的上部干井空间101内,使干井空间103、下部湿井空间102和上部干井空间101之间的压力维持平衡,从而保证安全壳1的完整性。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种安全壳压力抑制系统,其特征在于,包括设置在安全壳内的隔离防护板以及至少一个抑压池;
所述隔离防护板将所述安全壳的内部空间隔成上部空间和下部空间;所述上部空间形成上部干井空间;所述下部空间包括下部湿井空间和用于设置反应堆设备的干井空间,所述抑压池设置在所述下部空间内,所述抑压池内空间形成所述下部湿井空间;
所述抑压池上设有连通下部湿井空间和干井空间的第一连通管、连通下部湿井空间和上部干井空间的第二连通管,所述第一连通管和第二连通管内分别设有第一单向爆破膜和第二单向爆破膜;当所述第一单向爆破膜朝向所述干井空间一侧的压力达到其破裂阈值时,所述第一单向爆破膜破裂;当所述第二单向爆破膜朝向所述下部湿井空间一侧的压力达到其破裂阈值时,所述第二单向爆破膜破裂;
所述隔离防护板上设有至少一个连通所述上部干井空间和干井空间的第三连通管,所述第三连通管内设有第三单向爆破膜;当所述第三单向爆破膜朝向所述上部干井空间一侧的压力达到其破裂阈值时,所述第三单向爆破膜破裂。
2.根据权利要求1所述的安全壳压力抑制系统,其特征在于,所述第一连通管包括相接的第一管段和第二管段,所述第一管段设置在所述抑压池的侧壁上连通所述干井空间,所述第二管段延伸至所述抑压池的液面下方;
所述第一单向爆破膜设置在所述第一管段内。
3.根据权利要求2所述的安全壳压力抑制系统,其特征在于,所述第一连通管还包括连接所述第二管段的横向管段;所述横向管段上设有至少一个朝上的通气孔。
4.根据权利要求1所述的安全壳压力抑制系统,其特征在于,所述安全壳压力抑制系统还包括设置在所述干井空间内的反应堆设备。
5.根据权利要求4所述的安全壳压力抑制系统,其特征在于,所述反应堆设备包括通过主管道相接的压力容器和主泵。
6.一种安全壳压力抑制方法,其特征在于,采用权利要求1-5任一项所述的安全壳压力抑制系统实现;在安全壳的干井空间内发生失水事故时,所述安全壳压力抑制方法包括:
在安全壳的干井空间内因失水事故压力升高,达到第一单向爆破膜的设定压力时,所述第一单向爆破膜破裂,所述干井空间内的气、汽、液混合物通过第一连通管进入抑压池内,使所述干井空间内的压力得到抑制,所述抑压池内的压力升高;
在所述抑压池内的压力升高达到第二单向爆破膜的设定压力时,所述第二单向爆破膜破裂,使所述抑压池内压力通过第二连通管释放到所述安全壳的上部干井空间内,直至所述干井空间和上部干井空间的压力达到平衡。
7.根据权利要求6所述的安全壳压力抑制方法,其特征在于,在所述上部干井空间内的压力达到第三单向爆破膜的设定压力时,所述第三单向爆破膜破裂,使所述上部干井空间的压力通过第三连通管释放到所述干井空间,使所述干井空间、下部湿井空间和上部干井空间之间的压力维持平衡。
8.根据权利要求6所述的安全壳压力抑制方法,其特征在于,所述失水事故包括压力容器和主泵之间的主管道发生破口。
9.根据权利要求6所述的安全壳压力抑制方法,其特征在于,所述气、汽、液混合物进入所述抑压池的液体内冷凝,其中不可凝气体上升至所述抑压池液面上方的空间中。
10.根据权利要求6所述的安全壳压力抑制方法,其特征在于,在安全壳的上部干井空间内发生失水事故时,所述安全壳压力抑制方法包括:
在安全壳的上部干井空间内因失水事故压力升高,压力达到第三单向爆破膜的设定压力时,所述第三单向爆破膜破裂,所述上部干井空间内的起气、汽、液混合物通过第三连通管进入安全壳的干井空间内,所述干井空间内的压力升高;
在所述干井空间内的压力升高达到第一单向爆破膜的设定压力时,所述第一单向爆破膜破裂,所述干井空间内的气、汽、液混合物通过第一连通管进入抑压池内,使所述上部干井空间内的压力得到抑制。
11.根据权利要求10所述的安全壳压力抑制方法,其特征在于,在所述抑压池内的压力升高达到第二单向爆破膜的设定压力时,所述第二单向爆破膜破裂,使所述抑压池内压力通过第二连通管释放到所述安全壳的上部干井空间内,使所述干井空间、下部湿井空间和上部干井空间之间的压力维持平衡。
12.根据权利要求10所述的安全壳压力抑制方法,其特征在于,所述气、汽、液混合物进入所述抑压池的液体内冷凝,其中不可凝气体上升至所述抑压池液面上方的空间中。
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