CN112820424B - 优化母管设计的安全注入系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种优化母管设计的安全注入系统，包括：子系统，子系统包括：中压安注泵注入回路，包括：用于通入注入水的第一连接管路、设置于第一连接管路上的中压安注泵，第一连接管路、中压安注泵设置于安全壳外，低压安注泵注入回路，包括：用于通入注入水的第二连接管路、设置于第二连接管路上的低压安注泵，第二连接管路、低压安注泵设置于安全壳外，第一连接管路与第二连接管路在安全壳外连接合并后接入安全壳内延伸为第三连接管路，第三连接管路与压力容器连接或与反应堆冷却剂系统冷管段连接。在反应堆发生事故时保证核电厂的安全，解决了系统中管道破裂导致系统失效的问题，在系统中的任意管道破裂，仍能保证系统正常工作。

Description

优化母管设计的安全注入系统
技术领域
本发明属于核电安全注入技术领域，具体涉及一种优化母管设计的安全注入系统。
背景技术
安全注入系统属于核电厂专设安全设施，在反应堆冷却剂系统发生失水事故或主蒸汽系统发生管道破裂等事故时，完成堆芯应急冷却功能，防止堆芯熔毁，保证核电厂的安全，该系统只有在核电厂发生事故时使用。余热排出系统主要功能是在电厂停堆期间，在经蒸汽发生器初步冷却和降压后，从堆芯和反应堆冷却剂系统排出热量。
部分在役电厂现有安全注入及余热排出设计方案中设计了两套独立的系统，两套系统在运行上并无冲突，同时两套系统使用率极低，因此造成了在一定程度降低了核电厂经济性。同时安全注入系统采用了母管设计，虽然能够满足法规设计要求，但仍遭到了同行业竞争对手质疑，同时在出口时也遭到了意向国家安全部门质疑。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种优化母管设计的安全注入系统，解决了安全注入系统中任意管道破裂导致系统失效的问题，提高了核电厂的安全。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种优化母管设计的安全注入系统，包括：子系统，子系统包括：
中压安注泵注入回路，包括：用于通入注入水的第一连接管路、设置于第一连接管路上的中压安注泵，第一连接管路、中压安注泵设置于安全壳外，
低压安注泵注入回路，包括：用于通入注入水的第二连接管路、设置于第二连接管路上的低压安注泵，第二连接管路、低压安注泵设置于安全壳外，第一连接管路与第二连接管路在安全壳外连接合并后接入安全壳内延伸为第三连接管路，第三连接管路与压力容器连接或与反应堆冷却剂系统冷管段连接。
优选的是，子系统至少为两列，各列子系统的第三连接管路在安全壳内连接合并后接入安全壳内压力容器或反应堆冷却剂系统冷管段。
优选的是，第一连接管路分出至少两条第一子连接管路，第二连接管路分出至少两条第二子连接管路，第一子连接管路与第二子连接管路一一对应连接合并后接入安全壳内延伸为第三连接管路，第一子连接管路、第二子连接管路、第三连接管路数量相同。
优选的是，第一连接管路分出三条第一子连接管路，第二连接管路分出三条第二子连接管路。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，还包括：第一调节阀、第一止回阀，在第一子连接管路上沿着由中压安注泵到安全壳内的方向依次设置有第一调节阀、第一止回阀；
所述系统还包括：第二调节阀、第二止回阀，在第二子连接管路上沿着由低压安注泵到安全壳内的方向依次设置有第二调节阀、第二止回阀。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，还包括：
安注箱注入回路，包括：安注箱、第四连接管路，第四连接管路的一端与安注箱连接，第四连接管路的另外一端与第三连接管路连接合并后接入安全壳内压力容器或反应堆冷却剂系统冷管段。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，从安全壳到第四连接管路的另外一端与第三连接管路连接汇合点处之间的第三连接管路上设置有第五止回阀，从第四连接管路的另外一端与第三连接管路连接汇合点处到第三连接管路的下游的第三连接管路上设置有第六止回阀。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，安注箱注入回路至少为两路，安注箱注入回路的数量与每列子系统中的第一子连接管路的数量相同。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，还包括：第四电动隔离阀、第四止回阀，在第四连接管路上沿着从安注箱通向其下游的方向上依次设置有第四电动隔离阀、第四止回阀，第四电动隔离阀处于常开状态。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，安全壳外的第三连接管路上设置有第三电动隔离阀，安全壳内的第三连接管路上设置有第三止回阀组。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，还包括：热管段、热交换器，低压安注泵与热管段连接，在第二连接管路上设置有热交换器，热交换器位于低压安注泵下游，热交换器位于安全壳外。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，还包括：
内置换料水箱，中压安注泵、低压安注泵分别与内置换料水箱连接。
本发明中的优化母管设计的安全注入系统，该设计方案采用了中压安注泵注入回路、低压安注泵注入回路，在反应堆发生事故时保证核电厂的安全，该方案优化了目前在役电厂中采用母管设计的安全注入系统，解决了安全注入系统中任意管道破裂导致系统失效的问题，提高了核电厂的安全，本发明中的技术方案在系统中的任意管道破裂，仍能保证系统的正常工作。
附图说明
图1是本发明实施例2中的优化母管设计的安全注入系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
实施例1
本实施例提供一种优化母管设计的安全注入系统，包括：子系统，子系统包括：
中压安注泵注入回路，包括：用于通入注入水的第一连接管路、设置于第一连接管路上的中压安注泵，第一连接管路、中压安注泵设置于安全壳外，
低压安注泵注入回路，包括：用于通入注入水的第二连接管路、设置于第二连接管路上的低压安注泵，第二连接管路、低压安注泵设置于安全壳外，第一连接管路与第二连接管路在安全壳外连接合并后接入安全壳内延伸为第三连接管路，第三连接管路与压力容器连接或与反应堆冷却剂系统冷管段连接。
实施例2
如图1所示，本实施例提供一种优化母管设计的安全注入系统，包括：子系统，子系统包括：
中压安注泵注入回路，包括：用于通入注入水的第一连接管路L2、设置于第一连接管路L2上的中压安注泵C1，第一连接管路L2、中压安注泵C1设置于安全壳C200外，
低压安注泵注入回路，包括：用于通入注入水的第二连接管路L9、设置于第二连接管路L9上的低压安注泵C2，第二连接管路L9、低压安注泵C2设置于安全壳C200外，第一连接管路L2与第二连接管路L9在安全壳C200外连接合并后接入安全壳C200内延伸为第三连接管路，第三连接管路与压力容器C7连接或与反应堆冷却剂系统冷管段连接。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，还包括：热管段、热交换器C3，低压安注泵C2与热管段连接，在第二连接管路L9上设置有热交换器C3，热交换器C3位于低压安注泵C2下游，热交换器C3位于安全壳C200外。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，还包括：内置换料水箱C100，中压安注泵C1、低压安注泵C2分别与内置换料水箱C100连接。
具体的，本实施例中的中压安注泵注入回路还包括：连接管路L1，连接管路L1的两端分别连接内置换料水箱C100、中压安注泵C1，连接管路L1上设置有泵吸入口电动隔离阀V1，在第一连接管路L2上沿着中压安注泵C1通向其下游的方向上依次设置有止回阀V5、电动阀V7。电动阀V7为常开状态
具体的，本实施例中的低压安注泵注入回路还包括：连接管路L 6、连接管路L7、连接管路L8，连接管路L6的两端分别连接内置换料水箱C100、低压安注泵C2，连接管路L6上设置有泵吸入口电动隔离阀V2；连接管路L7的两端分别连接热管段H1、低压安注泵C2，连接管路L7上设置有泵吸入口电动隔离阀V3；连接管路L8的两端分别连接热管段H2、低压安注泵C2，连接管路L8上设置有泵吸入口电动隔离阀V4。在第二连接管路L 9上沿着低压安注泵C2通向其下游的方向上依次设置有止回阀V 6、电动阀V 8、热交换器C3。电动阀V8为常开状态。
反应堆正常运行期间，电动隔离阀V1、电动隔离阀V2常开，电动隔离阀V3、电动隔离阀V4处于关闭位置。系统在预热排出模式下运行时，电动隔离阀V2关闭，电动隔离阀V3、电动隔离阀V4打开。
设置两路分别与热管段H1、热管段H2连接的连接管路L7、连接管路L8，可以在任一连接管路L7或连接管路L8破口时将破口和该列进行隔离，保证了系统在执行余热排出功能时满足始发事件叠加单一故障的影响。通过热交换器C3可将由热管段H1、热管段H2引出的冷却剂的热量排出。
优选的是，子系统至少为两列，各列子系统的第三连接管路在安全壳内连接合并后接入安全壳内压力容器C7或反应堆冷却剂系统冷管段。
优选的是，第一连接管路L2分出至少两条第一子连接管路，第二连接管路L9分出至少两条第二子连接管路，第一子连接管路与第二子连接管路一一对应连接合并后接入安全壳C200内延伸为第三连接管路，第一子连接管路、第二子连接管路、第三连接管路数量相同。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，还包括：第一调节阀、第一止回阀，在第一子连接管路上沿着由中压安注泵到安全壳内的方向依次设置有第一调节阀、第一止回阀；
所述系统还包括：第二调节阀、第二止回阀，在第二子连接管路上沿着由低压安注泵到安全壳内的方向依次设置有第二调节阀、第二止回阀。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，安全壳C200外的第三连接管路上设置有第三电动隔离阀，安全壳C200内的第三连接管路上设置有第三止回阀组。第三止回阀组包括第五止回阀、第六止回阀。
具体的，本实施例中的第一连接管路L2分出第一子连接管路L3、第一子连接管路L4、第一子连接管路L5，第二连接管路L9分出第二子连接管路L10、第二子连接管路L11、第二子连接管路L12。沿着从上游到下游的方向，第一子连接管路L3上依次设置有第一调节阀V15、第一止回阀V18，第二子连接管路L4上依次设置有第一调节阀V16、第一止回阀V19，第二子连接管路L5上依次设置有第一调节阀V17、第一止回阀V20，第二子连接管路L10上依次设置有第二调节阀V9、第二止回阀V12，第二子连接管路L11上依次设置有第二调节阀V10、第二止回阀V13，第二子连接管路L12上依次设置有第二调节阀V11、第二止回阀V14。
第一子连接管路L3与第二子连接管路L10连接到汇合点P1，连接合并为连接管路L15，接入安全壳C200内延伸为第三连接管路L21。其中，连接管路L15上设置有第三电动隔离阀V23，第三电动隔离阀V23处于常开状态。
第一子连接管路L4与第二子连接管路L11连接到汇合点P2，连接合并为连接管路L14，接入安全壳C200内延伸为第三连接管路L20。其中，连接管路L14上设置有第三电动隔离阀V22，第三电动隔离阀V22处于常开状态。
第一子连接管路L5与第二子连接管路L12连接到汇合点P3，连接合并为连接管路L13，接入安全壳C200内延伸为第三连接管路L19。其中，连接管路L13上设置有第三电动隔离阀V21，第三电动隔离阀V21处于常开状态。上述汇合接入，这样减少了通入压力容器C7的管道上的接入点的数量，从而减少了管道破损的可能。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，还包括：
安注箱注入回路，包括：安注箱、第四连接管路，第四连接管路的一端与安注箱连接，第四连接管路的另外一端与第三连接管路连接合并后接入安全壳C200内压力容器C7或反应堆冷却剂系统冷管段。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，从安全壳C200到第四连接管路的另外一端与第三连接管路连接汇合点处之间的第三连接管路上设置有第五止回阀，从第四连接管路的另外一端与第三连接管路连接汇合点处到第三连接管路的下游的第三连接管路上设置有第六止回阀。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，安注箱注入回路至少为两路，安注箱注入回路的数量与每列子系统中的第一子连接管路的数量相同。
优选的是，所述的优化母管设计的安全注入系统，还包括：第四电动隔离阀、第四止回阀，在第四连接管路上沿着从安注箱通向其下游的方向上依次设置有第四电动隔离阀、第四止回阀，第四电动隔离阀、第四止回阀处于常开状态。
具体的，本实施例中的安注箱注入回路为三列，第一列安注箱注入回路包括：安注箱C4、第四连接管路L16，第四连接管路L16上沿着由上游到下游的方向依次设置有第四电动隔离阀V53、第四止回阀V56，第四连接管路L16与第三连接管L21连接到汇合点P6。安注箱C4内充有氮气作为保护气体。
第一列安注箱注入回路包括：安注箱C5、第四连接管路L17，第四连接管路L17上沿着由上游到下游的方向依次设置有第四电动隔离阀V54、第四止回阀V57，第四连接管路L17与第三连接管L20连接到汇合点P5。安注箱C5内充有氮气作为保护气体。
第一列安注箱注入回路包括：安注箱C6、第四连接管路L18，第四连接管路L18上沿着由上游到下游的方向依次设置有第四电动隔离阀V55、第四止回阀V58，第四连接管路L18与第三连接管L19连接到汇合点P4。安注箱C6内充有氮气作为保护气体。
具体的，本实施例中，从安全壳C200到汇合点P4之间的第三连接管路L19上，沿着从上游到下游的方向依次设置有两个第五止回阀，分别为第五止回阀V24、第五止回阀V27。从汇合点P4到压力容器C7之间的第三连接管路L19上设置有第六止回阀V30。
从安全壳C200到汇合点P5之间的第三连接管路L20上，沿着从上游到下游的方向依次设置有两个第五止回阀，分别为第五止回阀V25、第五止回阀V28。从汇合点P5到压力容器C7之间的第三连接管路L20上设置有第六止回阀V31。
从安全壳C200到汇合点P6之间的第三连接管路L21上，沿着从上游到下游的方向依次设置有两个第五止回阀，分别为第五止回阀V26、第五止回阀V29。从汇合点P6到压力容器C7之间的第三连接管路L21上设置有第六止回阀V32。
具体的，本实施例中的子系统为两列子系统，分别为第一列子系统A、第二列子系统B，第一列子系统A与第二列子系统B结构相同，第一列子系统A的第三连接管路与第二列子系统B的第三连接管路在安全壳C200内连接合并后注入压力容器C7。第一列子系统A的三路第三连接管路分别为第三连接管路L19、第三连接管路L20、第三连接管路L21。
第二列子系统B的三路第三连接管路分别为第三连接管路L30、第三连接管路L31、第三连接管路L32。
第三连接管路L30与第三连接管路L21连接到汇合点P6，第三连接管路L31与第三连接管路L20连接到汇合点P5，第三连接管路L32与第三连接管路L19连接到汇合点P4，这样减少了通入压力容器C7的管道上的接入点的数量，从而减少了管道破损的可能。
本实施例中的优化母管设计的安全注入系统由独立完成系统功能的子系统组成，每一个能够独立完成系统功能的部分称为一列。
第一列子系统A、第二列子系统B在安全壳C200外配置独立，两列子系统的注入回路在进入安全壳C200之后合并。子系统的列数可根据反应堆冷却剂系统环路数以及核电厂支持系统配置的不同进行调整。为满足核电厂相关设计要求(始发事件影响、单一故障设计等)，可以设置2列、3列或4列等不同列数的子系统。
本实施例中的优化母管设计的安全注入系统中的任意一条管路位置发生破口，不影响其它管路工作，中压安注泵C1、低压安注泵C2仍可正常工作，保证了整个系统的可靠性。各列中的安注泵注入回路之间相互独立，满足始发时间叠加单一故障的影响。
本实施例中的优化母管设计的安全注入系统的主要优点在于：每列中的每台中压安注泵C1及低压安注泵C2出口各分出三条支管，然后汇合，各列安注泵注入回路之间完全独立，在发生诸如主回路破口的事故工况时，在主回路压力较高时可以通过中压安注泵C1向主回路补水，在压力降低至安注箱的注入压力时，通过安注箱向主回路注水，当压力降低至低压安注泵C2和中压安注泵C1的注入压头时，通过低压安注泵C2和中压安注泵C1将安全壳C200内部的内置换料水箱C100内的水注入主回路，从而保证反应堆的安全；同时通过低压安注泵C2出口的热交换器C3，将堆芯热量导出安全壳外，从而控制事故后安全壳C200内的压力和温度；在反应堆正常停堆时，可以通过安注泵C2及其出口的热交换器C3，将堆芯热量导出，从而实现正常余热排出功能。
本实施例中的优化母管设计的安全注入系统，同时该方案还兼顾了核电厂正常余热排出系统的功能。该设计方案采用了中压安注泵注入回路、安注箱注入回路和低压安注泵注入回路，能够在反应堆发生事故时保证核电厂的安全，该方案优化了目前在役电厂中采用母管设计的安全注入系统，解决了安全注入系统中任意管道破裂导致系统失效的问题，提高了核电厂的安全。同时由于还兼顾了反应堆启停堆时的余热排出系统功能，大大节省了核电厂的投资，提高了核电厂的经济性。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种优化母管设计的安全注入系统，其特征在于，包括：子系统，子系统包括：
中压安注泵注入回路，包括：用于通入注入水的第一连接管路、设置于第一连接管路上的中压安注泵，第一连接管路、中压安注泵设置于安全壳外，
低压安注泵注入回路，包括：用于通入注入水的第二连接管路、设置于第二连接管路上的低压安注泵，第二连接管路、低压安注泵设置于安全壳外，第一连接管路与第二连接管路在安全壳外连接合并后接入安全壳内延伸为第三连接管路，第三连接管路与压力容器连接或与反应堆冷却剂系统冷管段连接；
子系统至少为两列，各列子系统的第三连接管路在安全壳内连接合并后接入安全壳内压力容器或反应堆冷却剂系统冷管段；
第一连接管路分出至少两条第一子连接管路，第二连接管路分出至少两条第二子连接管路，第一子连接管路与第二子连接管路一一对应连接合并后接入安全壳内延伸为第三连接管路，第一子连接管路、第二子连接管路、第三连接管路数量相同。
2.根据权利要求1所述的优化母管设计的安全注入系统，其特征在于，还包括：第一调节阀、第一止回阀，在第一子连接管路上沿着由中压安注泵到安全壳内的方向依次设置有第一调节阀、第一止回阀；
所述系统还包括：第二调节阀、第二止回阀，在第二子连接管路上沿着由低压安注泵到安全壳内的方向依次设置有第二调节阀、第二止回阀。
3.根据权利要求1所述的优化母管设计的安全注入系统，其特征在于，还包括：
安注箱注入回路，包括：安注箱、第四连接管路，第四连接管路的一端与安注箱连接，第四连接管路的另外一端与第三连接管路连接合并后接入安全壳内压力容器或反应堆冷却剂系统冷管段。
4.根据权利要求3所述的优化母管设计的安全注入系统，其特征在于，从安全壳到第四连接管路的另外一端与第三连接管路连接汇合点处之间的第三连接管路上设置有第五止回阀，从第四连接管路的另外一端与第三连接管路连接汇合点处到第三连接管路的下游的第三连接管路上设置有第六止回阀。
5.根据权利要求3所述的优化母管设计的安全注入系统，其特征在于，安注箱注入回路至少为两路，安注箱注入回路的数量与每列子系统中的第一子连接管路的数量相同。
6.根据权利要求3所述的优化母管设计的安全注入系统，其特征在于，还包括：第四电动隔离阀、第四止回阀，在第四连接管路上沿着从安注箱通向其下游的方向上依次设置有第四电动隔离阀、第四止回阀。
7.根据权利要求2、3任意一项所述的优化母管设计的安全注入系统，其特征在于，安全壳外的第三连接管路上设置有第三电动隔离阀，安全壳内的第三连接管路上设置有第三止回阀组。
8.根据权利要求1所述的优化母管设计的安全注入系统，其特征在于，还包括：内置换料水箱，中压安注泵、低压安注泵分别与内置换料水箱连接。
9.根据权利要求2～6、8任意一项所述的优化母管设计的安全注入系统，其特征在于，还包括：热管段、热交换器，低压安注泵与热管段连接，在第二连接管路上设置有热交换器，热交换器位于低压安注泵下游，热交换器位于安全壳外。
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