CN111105882A - 余热排出系统取水接管和核反应堆 - Google Patents

余热排出系统取水接管和核反应堆 Download PDF

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盛美玲
皮月
刘妍
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Abstract

本发明提供一种余热排出系统取水接管和核反应堆。余热排出系统取水接管贯穿核反应堆的安全壳设置，包括第一取水管路和第二取水管路；第一取水管路上串联有位于安全壳内侧的至少一个阀门和位于安全壳外侧的至少一个阀门；第二取水管路上串联有位于安全壳内侧的至少一个阀门和位于安全壳外侧的至少一个阀门；余热排出系统还包括第一连通管路，第一连通管路的一端由第一阀门和第二阀门之间与第一取水管路相连通，第一连通管路的另一端由第三阀门和第四阀门之间与第一取水管路相连通。本发明能够确保系统的正常运转，降低了取水管路破损时可能造成的损失。

Description

余热排出系统取水接管和核反应堆
技术领域
本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种余热排出系统取水接管和核反应堆。
背景技术
在压水堆核电站中，余热排出系统(Residual Heat Removal System，缩写为RHR)用于在电厂正常停堆工况时导出堆芯衰变热和反应堆冷却剂系统的显热。在反应堆开始停堆时，反应堆的堆型衰变热首先通过蒸汽发生器二次侧进行导热，当蒸汽发生器二次侧无法进一步进行导热时，由余热排出系统来导出堆芯衰变热和反应堆冷却剂的显热。具体地，余热排出系统通过从反应堆冷却剂环路2热段取水，在通过并联布置的正常余热排出泵和热交换器投入运行冷却反应堆冷却剂，再将冷却后的冷却剂返回到环路1和环路3冷段压水堆核电站中。
然而余热排出系统中所使用的冷却水中可能含有一定的放射性物质，如果取水管路发生破损，则需要隔离取水管线，以尽量避免放射性物质向安全壳外释放，然而如果关闭了余热排出管路，则会导致余热导出功能丧失，只能通过蒸汽发生器二次侧在条件具备时维持反应堆冷却剂在蒸汽发生器能导热的状态水平，而无法进一步进行后续的换料停堆操作，会对核反应堆的正常运行造成一定的影响。
发明内容
本发明实施例提供一种余热排出系统取水接管和核反应堆，以解决余热排除系统的管路发生破损时的问题，可能影响导致核反应堆正常运行的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种余热排出系统取水接管，贯穿核反应堆的安全壳设置，包括第一取水管路和第二取水管路，所述第一取水管路和所述第二取水管路的输入端均与取水母管线相连通；
所述第一取水管路上串联有位于所述安全壳内侧的至少一个阀门和位于所述安全壳外侧的至少一个阀门；
所述第二取水管路上串联有位于所述安全壳内侧的至少一个阀门和位于所述安全壳外侧的至少一个阀门；
所述余热排出系统取水接管还包括第一连通管路，所述第一连通管路的一端由第一阀门和第二阀门之间与所述第一取水管路相连通，所述第一连通管路的另一端由第三阀门和第四阀门之间与所述第一取水管路相连通；
其中，所述第一阀门和所述第二阀门为所述第一取水管路上的阀门，且所述第一阀门为位于所述安全壳内侧且最靠近所述安全壳的阀门，所述第二阀门为位于所述安全壳外侧且最靠近所述安全壳的阀门，所述第三阀门和所述第四阀门为所述第二取水管路上的阀门，且所述第三阀门为位于所述安全壳内侧且最靠近所述安全壳的阀门，所述第四阀门为位于所述安全壳外侧且最靠近所述安全壳的阀门。
可选的，所述第一连通管路上串联有至少一个阀门。
可选的，所述第一连通管路设置于所述安全壳的内侧。
可选的，还包括第二连通管路，所述第二连通管路位于所述安全壳的外侧，且所述第二连通管路的两端分别与所述第一取水管路和第二取水管路相连通。
可选的，所述第二连通管路与所述第一取水管路的连接端与所述安全壳之间的第一取水管路上至少串联有一个阀门；和/或
所述第二连通管路与所述第二取水管路的连接端与所述安全壳之间的第二取水管路上至少串联有一个阀门。
可选的，所述第二连通管路上串联有至少一个阀门。
可选的，所述第二阀门和所述第四阀门贴设于所述安全壳的外侧。
可选的，各所述阀门均为电动隔离阀。
第二方面，本发明实施例还提供了一种核反应堆，包括上述任一项所述的余热排出系统。
可选的，所述第一取水管路的输出端与第一余热排出泵相连通，所述第二取水管路的输出端与第二余热排出泵相连通。
本发明通过设置第一取水管路和第二取水管路，且通过设置连通第一取水管路和第二取水管路的第一连通管路，能够在一个取水管路发生故障的时候，通过另一个取水管路导出堆芯衰变热和反应堆冷却剂的显热并分担出现故障的取水管路中的冷却剂流量，从而确保系统的正常运转，降低了取水管路破损时可能造成的损失。
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取其他的附图。
图1是本发明第一实施例提供的余热排出系统取水接管的结构示意图。
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取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种余热排出系统取水接管。
如图1所示，该余热排出系统取水接管贯穿核反应堆的安全壳100设置，并用于排出导出堆芯衰变热和反应堆冷却剂的显热。
在一个实施例中，该余热排出系统第一取水管路210和第二取水管路220，第一取水管路210和第二取水管路220的输入端均与取水母管线230相连通，从而通过取水母管线230从反应堆冷却剂环路2热段300导出冷却剂，其中，反应堆冷却剂环路可参考现有的及可能出现的反应堆中的冷却剂管路，此处不作进一步限定和描述。
第一取水管路210上串联有多个阀门，以通过这些阀门控制冷却剂在第一取水管路210中的流动状态。
具体的，为了保证贯穿安全壳100的取水管路在出现破口时的有效隔离，第一取水管路210位于安全壳100内侧和外侧的部分至少都串联有一个阀门，以保证在任何情况下都能实现贯穿安全壳100的管路的有效隔离。
该第二取水管路220上串联有位于安全壳100内侧的至少一个阀门和位于安全壳100外侧的至少一个阀门，第二取水管路220的设置方式与第一取水管路210基本相同，此处不再赘述。
余热排出系统取水接管还包括第一连通管路240，该第一连通管路240用于连通第一取水管路210和第二取水管路220的一端由第一阀门211和第二阀门212之间与第一取水管路210相连通，第一连通管路240的另一端由第三阀门221和第四阀门222之间与第一取水管路210相连通。
本实施例中，第一阀门211和第二阀门212均指的是第一取水管路210上的阀门，其中，第一阀门211为位于安全壳100内侧且最靠近安全壳100的阀门，第二阀门212为位于安全壳100外侧且最靠近安全壳100的阀门。
第三阀门221和第四阀门222则均为第二取水管路220上的阀门，且第三阀门221为位于安全壳100内侧且最靠近安全壳100的阀门，第四阀门222为位于安全壳100外侧且最靠近安全壳100的阀门。
实施时，以第一取水管路210位于第二阀门212远离安全壳100的一侧的部分发生破损为例，此时可以通过关闭第二阀门212来避免更多的冷却剂由破损的管路泄露，同时，原本经由第一取水管路210中的冷却剂可以经由第一连通管路240进入第二取水管路220，并通过该第二取水管路220排出，确保系统的正常运行。
本发明通过设置第一取水管路210和第二取水管路220，且通过设置连通第一取水管路210和第二取水管路220的第一连通管路240，能够在一个取水管路发生故障的时候，通过另一个取水管路导出堆芯衰变热和反应堆冷却剂的显热并分担出现故障的取水管路中的冷却剂流量，从而确保系统的正常运转，降低了取水管路破损时可能造成的损失。
进一步的，第一连通管路240上串联有至少一个阀门。为了提高系统的安全性，该第一连通管路240上可以设置两个或两个以上的阀门，避免因为一个阀门出现故障而影响而无法控制该第一连通管路240的通断。
实施时，如果第一阀门211和第二阀门212之间的管路发生了破损，则可以通过关闭第一阀门211、第三阀门221以及第一连通管路240上阀门来使破损处隔离，同时，冷却剂可以通过第二取水管路220排出，确保系统可以正常运行。
进一步的，第一连通管路240设置于安全壳100的内侧，通过将第一连通管路240设置在安全壳100的内侧，能够在第一连通管路240本身发生破损时，通过安全壳100来屏蔽泄漏的放射性物质，避免具有一定放射性的冷却剂泄漏至安全壳100外侧，提高整体的安全性能。
进一步的，该余热排出系统取水接管还包括第二连通管路250，第二连通管路250位于安全壳100的外侧，且第二连通管路250的两端分别与第一取水管路210和第二取水管路220相连通。
通过设置该第二连通管路250，能够在一个取水管路部分封闭时，另一个取水管路可以通过该部分封闭的取水管路分担一部分冷却剂流量，提高冷却剂的运输效率。
进一步的，第二连通管路250与第一取水管路210的连接端与安全壳100之间的第一取水管路210上至少串联有一个阀门；和/或第二连通管路250与第二取水管路220的连接端与安全壳100之间的第二取水管路220上至少串联有一个阀门。
第一取水管路210和第二取水管路220位于安全壳100两侧的阀门之间已经通过上述第一连通管路240相连，为了提高系统整体的连通性和可控性，第二连通管路250在第二阀门212远离安全壳100的一侧与第一取水管路210相连通，在第四阀门222远离安全壳100的一侧与第二取水管路220相连通。这样，在第二阀门212或第四阀门222关闭时，仍然可以通过该第二连通管路250实现对另一个取水管路的利用，提高了系统整体的连通性和可控性。
实施时，如果第一阀门211和第二阀门212之间的管路发生了破损，则可以通过关闭第一阀门211、第三阀门221以及第一连通管路240上阀门来使破损处隔离，同时，第一取水管路210和第二取水管路220位于安全壳100外侧，且远离安全壳100的一端仍通过该第二连通管路250连通，能通过第一取水管路210分担一部分第二取水管路220的流量，能够降低第二取水管路220的负载，有助于提高运行的稳定性。
可选的，第二连通管路250上串联有至少一个阀门。
与第一连通管路240类似的，本实施例中在第二连通管路250上设置阀门，能够便于在取水管路发生破损时，隔离破损的部分，从而避免具有放射性的冷却剂泄漏而造成不利影响。
实施时，如果第二连通管路250上的阀门与第一取水管路210之间的部分发生破损，则可以通过关闭第一取水管路210上的阀门和第二连通管路250上的阀门来隔离这一发生破损的区域。
在第一连通管路240或第二连通管路250上设置有多个阀门时，如果第一连通管路240或第二连通管路250上的两个阀门之间的管路发生破损，则可以通过关闭第一连通管路240或第二连通管路250上的两个阀门，实现对破损管路的隔离。
由上述分析可知，取水管路或连通管路的各个部分发生破损，均可以通过控制相应的阀门隔离发生破损的部分，同时，该余热排出系统仍能正常运行。
进一步的，第二阀门212和第四阀门222贴设于安全壳100的外侧。应当理解的是，由于安全壳100能够屏蔽辐射，所以如果安全壳100内部的管路发生了破损，造成的影响相对较小，而如果安全壳100外部的管路发生破损导致有一定放射性的冷却剂泄露至安全壳100外部，则造成的影响相对较大。
因此，本实施例中，第二阀门212和第四阀门222与安全壳100之间的距离应当尽可能的小，这样，能够降低第二阀门212和第四阀门222与安全壳100之间的管路破损的可能性。而当第二阀门212远离安全壳100一侧的第一取水管路210发生破损时，可以通过关闭该第一阀门211以避免更多的冷却剂发生泄漏，能够使造成的不利影响降至最低。
进一步的，上述各实施例中，各阀门均为电动隔离阀，更便于控制。此外，不同的取水管路上的各个阀门可以通过不同的供电线路来供电，例如，第一取水管路210上的各个阀门通过第一线路来供电和控制，第二取水管路220上的各个阀门则通过第二线路来供电和控制，位于第一连通管路240和第二连通管路250上的个阀门则可以通过上述第一线路或第二线路供电，也可以通过单独的供电线路供电。
在一个优选的具体实施方式中，第一连通管路240和/或第二连通管路250上设置有至少两个阀门，其中，靠近第一取水管路210的阀门通过第一线路来供电，靠近第二取水管路220的阀门则通过第二线路来供电，这样，即使一侧的供电线路发生故障时，另一个供电线路仍能保证正常控制相应阀门的运行，有助于提高系统的可靠性。
应当理解的是，上述实施例中均是以第一取水管路210发生破损为例说明，当第二取水管路220发生破损时，其处理方式与第一取水管路210发生破损基本相同，只要调整相应的阀门即可，此处不再赘述。
第二方面，本发明实施例还提供了一种核反应堆，包括余热排出系统，其中，该余热排出系统的取水接管为上述任一项的取水接管。由于本实施例的技术方案包括了上述实施例的全部技术方案，因此至少能实现上述全部技术效果，此处不再赘述。
进一步的，第一取水管路210的输出端与第一余热排出泵410相连通，第二取水管路220的输出端与第二余热排出泵420相连通。
通过将每一取水管路的输出端与一个余热排出泵相连通，使得每一个取水管路均能单独实现冷却剂排出的功能，相对于现有余热排出系统，可靠性更高。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种余热排出系统取水接管，贯穿核反应堆的安全壳设置，其特征在于，包括第一取水管路和第二取水管路，所述第一取水管路和所述第二取水管路的输入端均与取水母管线相连通；
所述第一取水管路上串联有位于所述安全壳内侧的至少一个阀门和位于所述安全壳外侧的至少一个阀门；
所述第二取水管路上串联有位于所述安全壳内侧的至少一个阀门和位于所述安全壳外侧的至少一个阀门；
所述余热排出系统取水接管还包括第一连通管路，所述第一连通管路的一端由第一阀门和第二阀门之间与所述第一取水管路相连通，所述第一连通管路的另一端由第三阀门和第四阀门之间与所述第一取水管路相连通；
其中，所述第一阀门和所述第二阀门为所述第一取水管路上的阀门，且所述第一阀门为位于所述安全壳内侧且最靠近所述安全壳的阀门，所述第二阀门为位于所述安全壳外侧且最靠近所述安全壳的阀门，所述第三阀门和所述第四阀门为所述第二取水管路上的阀门，且所述第三阀门为位于所述安全壳内侧且最靠近所述安全壳的阀门，所述第四阀门为位于所述安全壳外侧且最靠近所述安全壳的阀门。
2.如权利要求1所述的余热排出系统取水接管，其特征在于，所述第一连通管路上串联有至少一个阀门。
3.如权利要求1或2中任一项所述的余热排出系统取水接管，其特征在于，所述第一连通管路设置于所述安全壳的内侧。
4.如权利要求1所述的余热排出系统取水接管，其特征在于，还包括第二连通管路，所述第二连通管路位于所述安全壳的外侧，且所述第二连通管路的两端分别与所述第一取水管路和第二取水管路相连通。
5.如权利要求4所述的余热排出系统取水接管，其特征在于，所述第二连通管路与所述第一取水管路的连接端与所述安全壳之间的第一取水管路上至少串联有一个阀门；和/或
所述第二连通管路与所述第二取水管路的连接端与所述安全壳之间的第二取水管路上至少串联有一个阀门。
6.如权利要求4所述的余热排出系统取水接管，其特征在于，所述第二连通管路上串联有至少一个阀门。
7.如权利要求1中所述的余热排出系统取水接管，其特征在于，所述第二阀门和所述第四阀门贴设于所述安全壳的外侧。
8.如权利要求1、2、4、5、6和7中任一项所述的余热排出系统取水接管，其特征在于，各所述阀门均为电动隔离阀。
9.一种核反应堆，包括余热排出系统，其特征在于，所述余热排出系统的取水接管为权利要求1至8中任一项所述的余热排出系统取水接管。
10.如权利要求9所述的核反应堆，其特征在于，所述第一取水管路的输出端与第一余热排出泵相连通，所述第二取水管路的输出端与第二余热排出泵相连通。
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