CN110808109A - 核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置 - Google Patents
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Abstract
一种核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置，包括核反应堆、水塔，其特征在于：所述核反应堆内部设有燃料棒、控制棒和水，所述水塔设置在核反应堆旁边，水塔高度大于核反应堆高度（水塔最终高度通过计算确定，水塔储水因受到重力产生的水压力应大于核反应堆内部压力），水塔通过导水管经过止回阀、水压表、控制阀与核反应堆连通；其中：在循环水泵正常工作情况下所述控制阀处于关闭状态；当循环水泵因断电停止工作时，所述控制阀自动打开，水塔里的水受到重力的作用流入核反应堆，起到对核反应堆的冷却作用。本发明具有装置结构简单、制作方便，应急工程质量安全可靠,避免灾难性事故和度过一分钟空窗期的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种供水装置，具体地说，是一种核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置。
背景技术
核反应堆是通过可控核裂变产生热量，将循环水通入核反应堆将水进行加热，水被加热后变成蒸汽驱动蒸汽轮机转动带动发电机发电。循环水以水泵为动力，流入反应堆，如果循环水泵因断电停止工作，则没有循环水流入到反应堆，会导致核反应堆温度过高使堆芯熔毁，甚至爆炸，造成灾难性的后果。在水泵断电情况下，启动柴油机发电带动水泵工作，但是从断电开始至柴油发电机启动至转速平稳，需要一分钟左右的时间，在这段时间内水泵不能工作，反应堆内没有循环水注入，会导致堆芯熔毁甚至爆炸。如何让反应堆安全度过这个1分钟的空窗期，在水泵不工作的情况下使循环水持续注入反应堆，确保反应堆的安全，是个棘手的难题。切尔诺贝利核电站4号机组测试水泵断电情况下利用蒸汽轮机惯性发电能否带动循环水泵，度过1分钟的空窗期，四次实验均以失败告终，最后一次测试发生了爆炸。
中国专利CN1032259A于1989年4月5日公开了一种防止压水核反应堆紧急停堆装置失灵的保护方法,其中在反应堆二次冷却回路的事故阻碍对两个回路共有的蒸汽发生器一次回路的供水进行冷却的情况下，发出紧急停堆指令，以使控制棒和制动棒插入反应堆堆芯中。根据该发明，如果这个指令未被执行，且反应堆保持高功率水平，则发出指令关闭一次水泵，这样堆芯水温的迅速增加，很快使核反应减慢，以避免压强过大，而损坏一次回路。但是，该技术方案是采取多级回路的方式来确保核反应堆的供水，因此还是存在缺陷，一旦水泵停止工作，核反应堆将无法供水导致灾难性的后果。
因此已知的核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置存在着上述种种不便和问题。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种安全可靠的方法，在循环水泵因断电而停止工作开始，备用电源柴油发电机启动至转速平稳带动循环水泵重新工作，确保这一分钟内向核反应堆供水，使核反应堆安全度过一分钟的空窗期的核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置，包括核反应堆、水塔，其特征在于：
所述核反应堆内部设有燃料棒、控制棒和水，核反应堆加热水产生蒸汽，将原子核裂变能转化为热能，蒸汽压力推动蒸汽轮机旋转，热能转化为机械能，然后蒸汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能，电能通过输电线并入公共电网；核反应堆设有循环水泵，正常状态下，循环水泵使用发电机（蒸汽轮机带动的发电机，非柴油发电机，柴油发电机只作为循环水泵备用电源）作为动力来源，不断将水加入核反应堆内部；
所述水塔设置在核反应堆旁边，水塔高度大于核反应堆高度，水塔通过导水管经过止回阀、水压表、控制阀与核反应堆连通；
其中：在循环水泵正常工作情况下所述控制阀处于关闭状态；当循环水泵因断电停止工作时，所述控制阀自动打开，水塔里的水受到重力的作用流入核反应堆，起到对核反应堆的冷却作用。
本发明的核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置，其中所述循环水泵与控制阀之间用控制控制阀导线连接。
采用上述技术方案后，本发明的核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置具有以下优点：
1、应急供水装置结构简单、制作方便；
2、应急工程质量安全可靠,解决了循环水泵停止工作无法向核反应堆供水的问题，避免灾难性事故；
3、解决了核反应堆从循环水泵断电开始至备用电源柴油发电机启动至转速平稳，带动循环水泵重新工作，这一分钟内反应堆供水问题，确保核反应堆安全，降低应急工程成本。
附图说明
图1为本发明实施例的核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置的结构示意图。
图中：1水塔，2导水管，3水压表，4止回阀，5控制阀，6核反应堆，7蒸汽，8控制棒，9蒸汽轮机，10发电机，11输电线，12循环水泵，13循环水泵备用电源导线，14燃料棒，15水，16控制控制阀导线，17柴油发电机，→箭头表示水流方向。
具体实施方式
以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。
实施例1
本发明的核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置，包括核反应堆、水塔。
现请参阅图1，图1为本发明实施例的核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置的结构示意图。如图所示，所述核反应堆内部设有燃料棒14、控制棒8和水15，核反应堆6加热水产生蒸汽7，将原子核裂变能转化为热能，蒸汽压力推动蒸汽轮机9旋转，热能转化为机械能，然后蒸汽轮机带动发电机10旋转，将机械能转变成电能，电能通过输电线11并入公共电网；核反应堆设有循环水泵12，循环水泵在正常状态下，通过发电机10（本图未画出发电机10与循环水泵动力线路）作为动力来源，不断将水加入核反应堆内部。柴油发电机17作为备用电源，当循环水泵断电时启动，作为循环水泵备用动力来源。
所述水塔1设置在核反应堆旁边，水塔高度大于核反应堆高度，水塔通过导水管2经过止回阀4、水压表3、控制阀5与核反应堆连通。
其中：在循环水泵正常工作情况下所述控制阀处于关闭状态；当循环水泵因断电停止工作时，所述控制阀因控制控制阀导线断电而自动打开，水塔里的水受到重力的作用流入核反应堆，起到对核反应堆的冷却作用，所述循环水泵与控制阀之间用控制控制阀导线连接。
实施例2
本发明的核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置，当核反应堆在正常工作状态下，由循环水泵将循环水注入到核反应堆，反应堆将水加热产生水蒸气，水蒸气驱动蒸汽轮机带动发电机发电。柴油发电机作为循环水泵备用电源，在循环水泵断电时启用，在水泵断电开始至柴油发电机转速平稳带动循环水泵重新工作，需要一分钟左右时间。本发明的核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置是解决在这一分钟内反应堆供水问题，其解决办法为：
在反应堆附近建一座水塔，水塔里的水作为核电站核反应堆循环水泵断电状态下的应急水源，水塔因高度产生的水压力大于核反应堆内部压力（通过水塔的高度计算水塔的水压力，确保水塔水压力大于反应堆压力）。因水塔高度较高，依靠重力将水塔里的水注入到核反应堆。综合考虑，水塔水箱的储水量供应核反应堆的持续时间不少于2分钟。水塔与反应堆之间的控制阀，在循环水泵正常工作情况下处于关闭状态。循环水泵因断电停止工作时，控制阀自动打开，水塔里的水受到重力的作用流入核反应堆，起到对核反应堆的冷却作用。水泵因断电停止工作时立即启动柴油发电机对循环水泵进行供电，待柴油发电机转速稳定循环水泵正常工作情况下，控制阀关闭（控制阀断电时自动打开，通电时自动关闭）。
在水塔给核反应堆供水的导水管上安装止回阀，水只能单向流动（从水塔流入核反应堆）。
循环水泵与控制阀之间用导线连接，如循环水泵断电，则导线同时断电，这时控制阀自动打开，水塔的水流入到核反应堆；待循环水泵通电后重新工作，则导线通电，这时控制阀自动关闭。
水塔与核反应堆的水管，平时处于满水状态。当压力表数值小于核反应堆内部压力时，应及时往水塔补充水源。确保水塔储水量供应核反应堆持续时间不少于2分钟（水塔备用水源平时处于满水状态）。本发明具有实质性特点和显著的技术进步，本发明的核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置，针对现有技术着力于加强控制系统、或者采取多级回路的方式来确保核反应堆的供水现状而面对共同的缺陷，一旦水泵停止工作，核反应堆将无法供水导致灾难性的后果，采用在核反应堆附近设置水塔，一旦循环水泵因断电停止工作，控制阀因断电自动打开，水塔里的水靠重力作用流入到核反应堆，待柴油发电机转速稳定循环水泵开始工作，控制阀因通电自动关闭，解决了循环水泵停止工作无法向核反应堆供水的问题。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。
Claims (3)
1.一种核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置，包括核反应堆、水塔，其特征在于：
所述核反应堆内部设有燃料棒、控制棒和水，核反应堆加热水产生蒸汽，将原子核裂变能转化为热能，蒸汽压力推动蒸汽轮机旋转，热能转化为机械能，然后蒸汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能，电能通过输电线并入公共电网；核反应堆设有循环水泵，正常状态下，循环水泵使用发电机（蒸汽轮机带动的发电机，非柴油发电机，柴油发电机只作为循环水泵备用电源）作为动力来源，不断将水加入核反应堆内部；
所述水塔设置在核反应堆旁边，水塔高度大于核反应堆高度，水塔通过导水管经过止回阀、水压表、控制阀与核反应堆连通；
其中：在循环水泵正常工作情况下所述控制阀处于关闭状态；当循环水泵因断电停止工作时，所述控制阀自动打开，水塔里的水受到重力的作用流入核反应堆，起到对核反应堆的冷却作用。
2.如权利要求1所述的核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置，其特征在于，所述循环水泵与控制阀之间用控制控制阀导线连接。
3.如权利要求1所述的核电站核反应堆在紧急状态下应急供水装置，其特征在于，所述控制阀的开启与关闭通过导线来控制，导线通电状态下控制阀关闭，导线通电即循环水泵正常工作，导线断电状态控制阀开启，导线断电即循环水泵停止工作。
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