CN110176318B - 百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核电站辅助冷却水系统领域，公开了一种百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统及方法，其系统包括蓄水池、外部水源入水闸门、排水通道、外部水体出水闸门、连接通道；蓄水池设置有第一入水端、第二入水端和出水端；外部水源入水闸门设置于第一入水端，用于连接外部水源；蓄水池通过出水端与冷却设施连接，向冷却设施供应冷却水；蓄水池通过第二入水端与连接通道的一端连接；连接通道的另一端与排水通道连接。本发明提供的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统及方法可用于解决核电站冷却水源异常时的运行问题，延长机组在外部水源异常情况下的运行时间，提高核电站应对冷源异常状况的处理能力。

Description

百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统及方法
技术领域
本发明涉及核电站辅助冷却水系统领域，尤其涉及一种百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统及方法。
背景技术
冷却水源对于核电站的正常运营至关重要。现有的核电站选址大多选择在冷却水充足的区域，如滨海区域。在冷却水充足的区域，其人口密度也是较高的，会产生大量的包含高浓度营养成分的废水。这些包含高浓度营养成分的废水直接或间接排入海洋中，导致海水的富营养化。
海水的富营养化会产生一系列的生物异常事件，如核电站周边曾发生过的海藻、毛虾、海地瓜等海洋生物在短时间内过度繁殖而产生的生物事件。此外，滨海区域也可能出现其他异常事件，如受到外部海域的威胁，具体包括原油泄露、浮冰侵袭等。这些异常事件常常会对核电站的正常运营构成巨大威胁，致使核电站的冷却水供应异常，进而导致核电机组停机停堆。
然而，海水的富营养化是一个非常复杂和困难的水污染问题，目前尚无完全根治的方法。同时，外部海域的威胁也不能完全杜绝。因而，需要提供一种冷却水源异常应急处理方法，以在核电站在冷却水源异常情况下，减少核电机组停机停堆带来的损失。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统及方法，以解决核电站冷却水源异常时的运行问题。
一种百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统，包括蓄水池、外部水源入水闸门、排水通道、外部水体出水闸门、连接通道；
所述蓄水池设置有第一入水端、第二入水端和出水端；
所述外部水源入水闸门设置于所述第一入水端，用于连接外部水源，当所述外部水源入水闸门处于开启状态时，所述外部水源的冷却水通过所述第一入水端流入所述蓄水池；当所述外部水源入水闸门处于关闭状态时，所述外部水源的冷却水停止流入所述蓄水池；
所述蓄水池通过所述出水端与冷却设施连接，向所述冷却设施供应冷却水；所述冷却设施指核电机组的汽轮机厂房及核辅助厂房的冷却单元；
所述蓄水池通过所述第二入水端与所述连接通道的一端连接；
所述连接通道的另一端与所述排水通道连接；
当所述外部水体出水闸门处于关闭状态时，所述连接通道处于开启状态，从所述排水通道流出的冷却水通过所述连接通道流入所述蓄水池中。
一种百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法，应用于百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统中，所述百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统包括蓄水池、外部水源入水闸门、排水通道、外部水体出水闸门、连接通道；
所述蓄水池设置有第一入水端、第二入水端和出水端；
所述外部水源入水闸门设置于所述第一入水端，用于连接外部水源；
所述蓄水池通过所述出水端与冷却设施连接；
所述蓄水池通过所述第二入水端与所述连接通道的一端连接；
所述连接通道的另一端与所述排水通道连接；
所述百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法包括：
当检测到外部水源的冷却水不可用时，关闭所述外部水源入水闸门，所述外部水源的冷却水停止流入所述蓄水池；
同时，关闭所述外部水体出水闸门，开启所述连接通道；
此时，所述蓄水池通过所述出水端向所述冷却设施供应冷却水；
流经所述冷却设施的冷却水流经所述排水通道，再经所述连接通道流回所述蓄水池。
上述百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统及方法，其系统包括蓄水池、外部水源入水闸门、排水通道、外部水体出水闸门、连接通道；所述蓄水池设置有第一入水端、第二入水端和出水端；所述外部水源入水闸门设置于所述第一入水端，用于连接外部水源，当所述外部水源入水闸门处于开启状态时，所述外部水源的冷却水通过所述第一入水端流入所述蓄水池；当所述外部水源入水闸门处于关闭状态时，所述外部水源的冷却水停止流入所述蓄水池；所述蓄水池通过所述出水端与冷却设施连接，向所述冷却设施供应冷却水；所述冷却设施指核电机组的汽轮机厂房及核辅助厂房的冷却单元；所述蓄水池通过所述第二入水端与所述连接通道的一端连接；所述连接通道的另一端与所述排水通道连接；当所述外部水体出水闸门处于关闭状态时，所述连接通道处于开启状态，从所述排水通道流出的冷却水通过所述连接通道流入所述蓄水池中。本发明提供的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统及方法可用于解决核电站冷却水源异常时的运营问题，延长机组在缺乏外部水源情况下的运行时间，提高核电站应对异常状况的处理能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统的一结构示意图；
图2是本发明一实施例中百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法的一流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，现对本发明提供的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统进行说明。本发明实施例提供的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统，包括蓄水池10、外部水源入水闸门（图1未示出）、排水通道20、外部水体出水闸门201、连接通道30；
蓄水池10设置有第一入水端101、第二入水端102和出水端103；
所述外部水源入水闸门设置于第一入水端101，用于连接外部水源（图1未示出），当所述外部水源入水闸门处于开启状态时，所述外部水源的冷却水通过第一入水端101流入蓄水池10；当所述外部水源入水闸门处于关闭状态时，所述外部水源的冷却水停止流入蓄水池10；
蓄水池10通过出水端103与冷却设施40连接，向冷却设施40供应冷却水；冷却设施40指核电机组的汽轮机厂房及核辅助厂房的冷却单元；
蓄水池10通过第二入水端102与连接通道30的一端连接；
连接通道30的另一端与排水通道20连接；
当外部水体出水闸门201处于关闭状态时，连接通道30处于开启状态，从排水通道20流出的冷却水通过连接通道30流入蓄水池10中。
本实施例中，百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统可以基于原有核电站冷源处理系统改造获得，或者应用于新建的核电冷源设施。核电冷源用于在正常运行期间为核电站各系统提供持续的冷却水，维持核电站的热力循环。百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统在事故运行期间，向核电反应堆提供热阱，负责带走堆芯余热，确保堆芯安全。
百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统主要包括蓄水池10、排水通道20和连接通道30三个部分。其中，蓄水池10可以指建在核电站取水口的水池。若核电站建在海湾附近，可以构建一个具有一定容积的蓄水池10，以存储相应体积的海水（用作冷却水）。蓄水池10至少设置有三个入\出水端，与外部环境及系统内的其他部分连接。蓄水池10的入\出水端可以包括两个入水端和一个出水端。出水端103与核电机组的冷却设施40相连接。在出水端103，可以设置泵站，泵站将冷却水输送至冷却设施40。在此处，冷却设施40可以指核电机组的汽轮机厂房及核辅助厂房的冷却单元。冷却水在冷却单元带走多余的热量（即冷却水在冷却单元中被加热），然后排入排水通道20中。
两个入水端包括第一入水端101和第二入水端102。第一入水端101可以指蓄水池10与外部水源连接的部位。外部水源可以指核电站临近的海湾、湖泊或河流。在第一入水端101可以设置有外部水源入水闸门（也可以指阀门）。当外部水源的水质正常时，外部水源入水闸门处于开启状态，外部水源的冷却水通过第一入水端101流入蓄水池10，蓄水池10有足量的冷却水提供给冷却设施40使用。当外部水源的水质异常时，外部水源入水闸门处于关闭状态，外部水源的冷却水停止流入蓄水池10，蓄水池10提供给冷却设施40使用的冷却水会逐步减少，甚至用完。第二入水端102可以指蓄水池10与连接通道30的连接处。
排水通道20指的是经加热后的冷却水的排出通道，用于将加热后的冷却水排入外部水体中。若百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统基于原有的设施改造获得，则排水通道20可以使用原有的排水渠。在此处，外部水体可以指远离外部水源的水体，如海湾入水口的另一侧，河流的下游（入水口设置有上游），湖泊入水口的另一侧。排水通道20可以设置有外部水体出水闸门201。当外部水体出水闸门201处于开启状态时，加热后的冷却水直接排入外部水体。
连接通道30指的是用于连接蓄水池10与排水通道20之间的通道。连接通道30可以设置为人工沟渠或管道。连接通道30可以设置有至少一处的闸门或闸门，用于控制连接通道30的开启/关闭状态。例如，可以在连接通道30与排水通道20的连接处设置闸门202，控制连接通道30的开启/关闭状态。
在外部水源不可用（即冷却水的水质异常）时，外部水源入水闸门以及外部水体出水闸门201都出于关闭状态，连接通道30处于开启状态，从排水通道20流出的经加热过的冷却水将从连接通道30流回蓄水池10中。此时，经加热过的冷却水流入蓄水池10后，与原来蓄水池10中的冷却水混合，充当冷却设施40的冷却水使用。这样可以延长核电设施在特殊工况（缺乏冷源）下的运行时间，减少核电机组停机停堆带来的损失。这此期间，核电站有比较充裕的时间来消除缺乏外部冷源的威胁，核电厂不必进入事故工况，机组状态仍按正常运行工况控制，核电站可集中应对外部水源的恢复工作或后撤操作，节约其他应急资源的消耗，避免社会影响。
可选的，当所述外部水源可用时，连接通道30处于关闭状态或预设的低流量状态。
本实施例中，当外部水源可用时，可以将连接通道30设置为关闭状态或预设的低流量状态。在此情况下，没有或仅有少量经加热后的冷却水回流至蓄水池10。预设的低流量状态可根据实际进行设定。如预设的低流量状态可以设置为额定流量的百分之一。
可选的，在蓄水池10、排水通道20、连接通道30中的任意一处或多处设置有不少于一个的温度探测器；
当所述温度探测器测得的温度大于预设阈值时，发出警报信号。
本实施例中，可以在蓄水池10（即冷却设施40的入水口）、排水通道20、连接通道30中设置一个或多个温度探测器，该温度探测器用于检测监测点处的水温。由于蓄水池10的冷却水是提供给重要厂用水系统（SEC）及核电站循环水系统（CRF）使用，因而，当冷却水的水温高于入口冷却水最高温度时，冷却水将无法起到冷却作用。预设阈值一般不大于该入口冷却水最高温度。例如，入口冷却水最高温度为45℃，预设阈值可以设置为37℃。
当温度探测器测得的温度大于预设阈值时，发出警报信号。在此处，警报信号可以指灯光、语音、警报音等用于提醒信号。发出警报信号也可以指向指定终端或用户发送警报信息。
可选的，所述预设阈值与所述温度探测器所处的位置相关联。
若温度探测器的个数多于一个，且温度探测器设置于不同的位置，则不同位置上的温度探测器设置的预设阈值可以是不同的。一般情况下，经换热过的冷却水在经过排水通道20、连接通道30时，散发的热量较小（水的比热较大，回流至蓄水池10时的温差较低）。因而，虽然在不同位置上的温度探测器可以设置不同的预设阈值，但这些预设阈值之间的差值可以处在一个较小的温度范围内，如5~10℃。通常情况下，设置于排水通道20的温度探测器的预设阈值大于蓄水池10的温度探测器的预设阈值。在一些情况下，预设阈值也可以根据外部条件的变化而变化，如环境温度，外部水源状况等。例如，在外部水源不可用时，预设阈值可以调节到一个较高的值，以延长冷却设施40在特殊工况下的运行时长。
可选的，当所述外部水源入水闸门从开启状态向关闭状态转变时，向所述冷却设施40发送指示信号。
本实施例中，指示信号可以用于使冷却设施40以较低输出功率运行。或者说，指示信号用于提醒工作人员将核电机组调整到较低输出功率的工况下运行。
可选的，百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统设置有至少一个的检测装置，该检测装置用于检测所述外部水源的可用性。
本实施例中，百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统设置有至少一个的检测装置，用于检测外部水源的可用性。外部水源的可用性包括两种状态，一种为可用，另外一种为不可用。在入水口通常设置有过滤网，该过滤网用于清除外部水源中冷却水包含的固态杂物。检测装置可以是设置于过滤网两侧的压力计，用于计算过滤网的压力差值。若过滤网的压力差值过大，则说明冷却水中的固态杂物过多，则外部水源存在不可用的倾向。倘若发生大规模的赤潮现象，可能导致赤潮影响区域内的外部水源不可用。
可选的，所述蓄水池10的容积不低于预设设计容积，所述预设设计容积根据所述冷却设施40在指定工况下的运行特征、冷却水预期温度、设计运行时长所确定。
本实施例中，不同工况下，所需的冷却水的用量不同。例如，在工况A，核电机组以50%输出功率运行，此时，需要保持一台CRF泵和一台SEC泵运行；在工况B，汽轮机停运，反应堆保持在热备用（约2%核功率水平）状态，汽轮机旁路排放系统向冷凝器排放（GCT-c）运行，此时保持1台CRF泵加1台SEC泵运行；工况C：汽轮机停运，反应堆维持在热停堆状态，冷凝器破坏真空，汽轮机旁路排放系统向大气排放（GCT-a）运行，此时保持1台SEC泵运行。示例的，单台SEC泵的额定流量为3 400 m3/h，单台CRF泵的额定流量为80 935 m3/h。冷却水预期温度设置为30℃。
为了简化计算，可将冷却水（在此处可以指海水）的整个循环过程分为3个阶段：
第1阶段：冷却水从蓄水池的泵站入口进入汽轮机厂房（MX）及核辅助厂房（NX）冷却用户（对于冷却水来说是加热过程）。
第2阶段：冷却水从MX及NX排出至排水通道，并经连接通道（在一些情况下，连接通道可以设置为水渠）准备流回蓄水池（可在蓄水池与连接通道之间的连接处设置相应的闸门）（对于冷却水来说是冷却过程，冷却水在连接通道中的流动特性按照明渠均匀流来分析）。
第3阶段：冷却水流回蓄水池（冷却水混合过程）。
为了简化计算及保证计算数据的保守性，需对上述3个阶段的热力传导进行如下假设性规定：
（1）假定在冷却水温度变化过程中热交换器（冷凝器及SEC/RRI热交换器）的换热系数恒定，即在冷却水用户热负荷不变的情况下，进出MX及NX冷却水的温升是恒定的。
（2）忽略冷却水在排水通道以及连接通道中，与通道底面接触的对流换热（考虑通道底面是水泥地面，水泥地面的热传导能力较差），仅考虑冷却水流动过程中与环境空气的换热情况。
（3）忽略排水通道以及连接通道中冷却水厚度方向的导热，对流换热方程中冷却水温度选择为冷却水从MX及NX出口处的温度（高温）与冷却水达到连接通道末端的温度（低温）的平均值。
（4）排水通道以及连接通道中的对流换热可等效为：单位时间内流经水渠的冷却水不动，空气以水流的速度吹过水面进行对流换热，忽略空气间的传热，即认为空气的温度恒定。
（5）忽略蓄水池与空气的换热（冷却水温度较低时散热效果不明显）。
计算过程中需用到的热工及流体参数为：
（1）空气的对流换热系数h选为：100W/(m2·K)。
（2）环境空气温度选为25℃。
（3）排水通道以及连接通道的单位长度过水面积A按10 m2计算（即水渠宽度为10m），连接通道长度取值为1 000 m。
（4）蓄水池预设储水体积为80000 m3（等效为1个长100 m、宽80 m、深10 m的正方体，即蓄水池的总水装量为80 000 m3）。
（5）单台SEC泵的额定流量为3 400m3/h，单台CRF泵的额定流量为80935m3/h。
（6）SEC进出口温差取满功率运行期间的进出口温差ΔT SEC=2.4℃（满功率期间RRI侧水进出口温差约为4.3℃，RRI/SEC热交换器的换热效率为5.8，根据SEC热交换器的压差以及RRI/SEC各自的流量，可以推算出满功率下SEC侧冷却水进出口温差约为2.4℃，此处数据基于实际运行数据）。
（7）降功率至50%且单台CRF进出口温差取满功率运行期间的进出口温差ΔT CRF=5℃（满功率运行期间CRF冷却水入口温度为温度约24℃，出口为冷凝器的出口温度约32℃，即ΔT CRF=8.6℃（基于实测数据），单台CRF泵运行，考虑效率方面的原因，取温差为5℃）。
（8）汽轮机停运、单台CRF泵运行且GCT-c运行情况下，冷凝器进出口冷却水温差为0.29℃（基于实测数据）。
（9）冷却水温度按照电厂冷源初始设计选择夏季最高冷却水平均温度30℃。
（10）设定SEC入口冷却水温度的上限温度不得超过45℃。按RRI设计手册及其事故安全分析，当RRI的冷端温度（SEC/RRI热交换器出口）达到45℃时，认为RRI系统功能失效（注：事故处理程序RPS 19单中规定：机组状态参数未发生降级或轻微降级时表征RRI可用的温度规定为45℃，机组参数发生降级或轻微降级时表征RRI可用的温度规定为55℃，为保证计算过的保守性，选择45℃定值）。因而，根据热力学第一定律，SEC入口冷却水温度不得超过45℃。
（11）冷却水的密度ρ为1030 kg/m3（按30℃的冷却水取值）。
在工况A下，计算过程如下：
（1）流体水力方面的计算过程涉及公式如下：
谢才公式：
Figure 668530DEST_PATH_IMAGE002
Figure 54512DEST_PATH_IMAGE004
式中：Q为连接通道中的冷却水流量，取值23.4 m3/s；A 1为过水断面面积，A 1 =HZ，取计算环节的中间值；H为水渠（为了便于表达在下文的表述中，如无特别说明，水渠即指代连接通道和排水通道）中水的厚度，取最终值；Z为水渠宽度，取设计值10 m；C为谢才系数，取计算环节的中间值；R为水力半径，取计算环节的中间值；J为水力坡度，无量纲（参见国标混凝土水渠标准），取值0.0018；n为渠道糙率，无量纲（参见国标混凝土水渠标准），取值0.025。
流量守恒公式：
Q=HZV
式中：V为水渠中水的流速，取最终值。
非封闭式梯形（矩形）流道的水力半径计算公式（忽略水表面与空气的摩擦）：
R＝HZ/（2H+Z）
根据上式可得到水渠中水的流速V=6.5m/s，水层厚度H=0.36m。
（2）流体热工能量方面的计算
冷却水在水渠中流动时与空气对流换热交换的热量与冷却水减少的热量相等，根据能量守定律：
hΔTA 换 t=c p m (T 1 -T 2)
式中：ΔT为对流过程中冷却水平均温度与空气的温差，即ΔT=[(T 1+T 2)/2]-25，取值4.9℃；T 1为1台CRF泵和1台SEC泵运行时MX及NX出口混合后冷却水温度，T 1=30+ΔT=34.9℃；T 2为1台CRF泵和1台SEC泵运行时对流换热末端（即连接通道末端）的冷却水温度，取计算过程的中间值；t为对流换热时间，t=水渠长度/水流速度=154 s；c p 为冷却水比定压热容，按30℃冷却水温度取值为4096 J/(kg·℃)；m为单位时间内流过的冷却水质量，取值24102 kg；A 换为冷却水在明渠（属于水渠的一部分）中流动时与空气的换热面积。
对于蓄水池的混合过程，单位时间内再循环水向水池引入的热量W 1为：
W 1 =c p m 1 [ΔT-(T 1 -T 2)]
式中： m 1为单位时间内流入蓄水池冷却水的质量。
要使蓄水池的水升高至45℃所需的热量W 2为：
W 2 =c p m 2 (T max -T int)
式中：m 2为蓄水池水的总质量；T max为蓄水池允许的最高温度，取值45℃（见SOP程序体系中RPS19操作单对于RRI反向冷却失效时RRI的温度限值，根据传热学第一定律，将冷却水最高允许温度选择与RRI温度一致）；T int为蓄水池初始温度，取值30℃（电厂设计中考虑的正常运行期间的冷却水最高温度）。
根据能量守恒W 1=W 2，对流换热末端（即连接通道末端）的冷却水温度T 2=30.87℃。
t FIN =W 2 /W 1 =[c p m 2(T max -T int)]/{c p m 1[ΔT-(T 1 -T 2)]}=2.93 h
式中：t FIN为使得泵站入口水池的水升高至45℃所需的时间。
由以上计算可以得出结论：如果一个电厂的2台机组（共用一个冷却水入口水池）同时以工况A运行，则允许运行时间为1.465h（即2.93/2=1.465）。
对于工况A：机组降功率至约50%运行，此时保持1台CRF泵加1台SEC泵运行。使得蓄水池的水升温至45℃（认为RRI不可用）的时间为2.93 h，如果1个电厂的2台机组同时以工况A运行，则允许运行时间为1.465 h。说明在现有滨海核电厂泵站蓄水池较小（水装量少）的情况下，冷却水再循环方式（在一些情况下，可称为三回路闭式循环）运行时机组是不能够带功率运行的（CRF泵的流量太大），必须要停机。
在工况B下，计算过程如下：
冷却水流动状况同工况A，单台CRF泵运行且GCT-c运行情况下，冷凝器进出口冷却水温差为0.29℃，则出口冷却水温升为：
ΔT=（23.8ΔT CRF +ΔT SEC）/（23.8+1）=0.375℃
采取类似于工况A的计算方式，可得到：连接通道中水的流速V=6.5 m/s；水层厚度H=0.36 m；对流换热末端（即连接通道末端）的冷却水温度T 2=30.37℃。
t FIN =W 2 /W 1 =[c p m 2(T max -T int)]/{c p m 1[ΔT-(T 1 -T 2)]}=38.5 h
如果1个电厂的2台机组（共用一个冷却水入口水池）同时以工况B运行，则允许运行时间为19.25h。
对于工况B：汽轮机停运，反应堆维持在2%以下功率水平（反应堆热备用状态），GCT-c运行，保持1台CRF泵加1台SEC泵运行，使得入口水池的水升温至45℃（认为RRI不可用）的时间为38.5 h，即机组在冷却水再循环方式下可运行38.5 h，如果1个电厂的2台机组同时以工况B运行，则允许运行时间为19.25 h。
在工况C下，计算过程如下：
NX出口冷却水温升：ΔT=ΔT SEC= 2.4℃；冷却水流量Q=0.944 m3/s。采用类似于工况A的计算方式，可得到：排水通道中水的流速V=1.035m/s；水层厚度H=0.096m；t FIN =W 2 /W 1 =[c p m 2(T max -T int)]/{c p m 1[ΔT-( T 1-1 - T 2-2)]}=142h，式中：T 1-1为单台SEC泵运行时MX及NX厂房出口混合后冷却水温度；T 2-2对流换热末端（即连接通道末端）的冷却水温度，T 1-1 - T 2-2表征冷却水流经连接通道后的温度变化。
如果1个电厂的2台机组（共用1个冷却水入口水池）同时以工况C运行，则允许运行时间为71h。
对于工况C：汽轮机停运，反应堆维持在热停堆状态，GCT-a运行，此时仅保持1台SEC泵运行即可，使得入口水池的水升温至45℃（认为RRI不可用）的时间为142 h，即机组在冷却水再循环方式下可运行142 h，如果1个电厂的2台机组同时以工况C运行，则允许运行时间为71 h。
可以根据以上的计算结果进行预测，在蓄水池10的容积足够大时，如容积为5.4*106m3（相当长600m，宽600m、深15m）时，可以满足三代核电厂设计中设计基准事故(DBA)工况下72 h安全准则。在此条件下，核电机组可以在工况A下连续工作98.89小时。
基于此，可以根据实际的需要确定蓄水池10的预设设计容积。
参考图2，本发明实施例还提供了一种百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法，所述百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法应用于百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统中，所述百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统包括蓄水池、外部水源入水闸门、排水通道、外部水体出水闸门、连接通道；
所述蓄水池设置有第一入水端、第二入水端和出水端；
所述外部水源入水闸门设置于所述第一入水端，用于连接外部水源；
所述蓄水池通过所述出水端与冷却设施连接；
所述蓄水池通过所述第二入水端与所述连接通道的一端连接；
所述连接通道的另一端与所述排水通道连接；
所述百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法包括：
S10、当检测到外部水源的冷却水不可用时，关闭所述外部水源出水闸门，开启所述连接通道；
S20、然后，关闭所述外部水源入水闸门，所述外部水源的冷却水停止流入所述蓄水池；
S30、此时，所述蓄水池通过所述出水端向所述冷却设施供应冷却水；而流经所述冷却设施的冷却水先经所述排水通道，再经所述连接通道流回所述蓄水池。
本实施例中，关于百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法具体限定可以参见上文中对于百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统的限定，在此不再赘述。需要注意的是，在此处，为了保证蓄水池水位不变，可以先关闭外部水体出水闸门，开启连接通道，再关闭外部水源入水闸门。
可选的，当所述外部水源可用时，所述连接通道处于关闭状态或预设的低流量状态。
可选的，在所述蓄水池、排水通道、连接通道中的任意一处或多处设置有不少于一个的温度探测器；
当所述温度探测器测得的温度大于预设阈值时，发出警报信号。
可选的，所述预设阈值与所述温度探测器所处的位置相关联。
可选的，当所述外部水源入水闸门从开启状态向关闭状态转变时，向所述冷却设施发送指示信号。
可选的，设置有至少一个的检测装置；
通过检测装置检测所述外部水源的可用性。
可选的，所述蓄水池的容积不低于预设设计容积，在启用所述百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统前，还包括：
根据所述冷却设施在指定工况下的运行特征、冷却水预期温度、设计运行时长确定所述预设设计容积。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统，其特征在于，包括蓄水池、外部水源入水闸门、排水通道、外部水体出水闸门、连接通道；
所述蓄水池设置有第一入水端、第二入水端和出水端；
所述外部水源入水闸门设置于所述第一入水端，用于连接外部水源，当所述外部水源入水闸门处于开启状态时，所述外部水源的冷却水通过所述第一入水端流入所述蓄水池；当所述外部水源入水闸门处于关闭状态时，所述外部水源的冷却水停止流入所述蓄水池；
所述蓄水池通过所述出水端与冷却设施连接，向所述冷却设施供应冷却水；所述冷却设施指核电机组的汽轮机厂房及核辅助厂房的冷却单元；
所述蓄水池通过所述第二入水端与所述连接通道的一端连接；
所述连接通道的另一端与所述排水通道连接；
所述排水通道的一端连接所述冷却设施，另一端连接外部水体，所述排水通道设置有所述外部水体出水闸门；流经所述冷却设施的冷却水流入所述排水通道；
当所述外部水体出水闸门处于关闭状态时，所述连接通道处于开启状态，从所述排水通道流出的冷却水通过所述连接通道流入所述蓄水池中。
2.如权利要求1所述的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统，其特征在于，包括：
当所述外部水源可用时，所述连接通道处于关闭状态或预设的低流量状态。
3.如权利要求1所述的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统，其特征在于，在所述蓄水池、排水通道、连接通道中的任意一处或多处设置有不少于一个的温度探测器；
当所述温度探测器测得的温度大于预设阈值时，发出警报信号。
4.如权利要求3所述的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统，其特征在于，所述预设阈值与所述温度探测器所处的位置相关联。
5.如权利要求1所述的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统，其特征在于，包括：
当所述外部水源入水闸门从开启状态向关闭状态转变时，向所述冷却设施发送指示信号。
6.如权利要求1所述的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统，其特征在于，包括：
设置有至少一个的检测装置，该检测装置用于检测所述外部水源的可用性。
7.如权利要求1所述的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统，其特征在于，所述蓄水池的容积不低于预设设计容积，所述预设设计容积根据所述冷却设施在指定工况下的运行特征、冷却水预期温度和设计运行时长所确定。
8.一种百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法，其特征在于，所述百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法应用于百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统中，所述百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统包括蓄水池、外部水源入水闸门、排水通道、外部水体出水闸门、连接通道；
所述蓄水池设置有第一入水端、第二入水端和出水端；
所述外部水源入水闸门设置于所述第一入水端，用于连接外部水源；
所述蓄水池通过所述出水端与冷却设施连接；
所述蓄水池通过所述第二入水端与所述连接通道的一端连接；
所述连接通道的另一端与所述排水通道连接；
所述排水通道的一端连接所述冷却设施，另一端连接外部水体，所述排水通道设置有所述外部水体出水闸门；
所述百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法包括：
当检测到外部水源的冷却水不可用时，关闭所述外部水体出水闸门，开启所述连接通道；
然后，关闭所述外部水源入水闸门，所述外部水源的冷却水停止流入所述蓄水池；
此时，所述蓄水池通过所述出水端向所述冷却设施供应冷却水，而流经所述冷却设施的冷却水先经所述排水通道，再经所述连接通道流回所述蓄水池。
9.如权利要求8所述的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法，其特征在于，当所述外部水源可用时，所述连接通道处于关闭状态或预设的低流量状态。
10.如权利要求8所述的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法，其特征在于，在所述蓄水池、排水通道、连接通道中的任意一处或多处设置有不少于一个的温度探测器；
当所述温度探测器测得的温度大于预设阈值时，发出警报信号。
11.如权利要求10所述的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法，其特征在于，所述预设阈值与所述温度探测器所处的位置相关联。
12.如权利要求8所述的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法，其特征在于，当所述外部水源入水闸门从开启状态向关闭状态转变时，向所述冷却设施发送指示信号。
13.如权利要求8所述的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法，其特征在于，设置有至少一个的检测装置；
通过检测装置检测所述外部水源的可用性。
14.如权利要求8所述的百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理方法，其特征在于，所述蓄水池的容积不低于预设设计容积，在启用所述百万千瓦级核电站冷却水源异常应急处理系统前，还包括：
根据所述冷却设施在指定工况下的运行特征、冷却水预期温度和设计运行时长确定所述预设设计容积。
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