CN114582531A - 一种具有流控功能的先进非能动安注系统 - Google Patents
一种具有流控功能的先进非能动安注系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114582531A CN114582531A CN202210210718.8A CN202210210718A CN114582531A CN 114582531 A CN114582531 A CN 114582531A CN 202210210718 A CN202210210718 A CN 202210210718A CN 114582531 A CN114582531 A CN 114582531A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flow
- safety injection
- injection
- pipeline
- box
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 150
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 150
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000004401 flow injection analysis Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/24—Promoting flow of the coolant
- G21C15/243—Promoting flow of the coolant for liquids
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/18—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat
- G21C15/182—Emergency cooling arrangements; Removing shut-down heat comprising powered means, e.g. pumps
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有流控功能的先进非能动安注系统，涉及核电站安注系统技术领域，包括阻尼腔室和安注箱，所述安注箱的顶端连接有超压排放管道，所述安注箱内安装有压力探测器和液位计，实时测量安注箱内的压力和液位，所述安注箱内部的底端固定有阻尼器支架，且阻尼器支架的顶端固定有阻尼腔室。本发明通过在安注箱上部空间充入惰性气体，形成注射驱动力；在安注箱下部设置阻尼器，阻尼器包含大流量入口、小流量入口、喷嘴以及阻尼腔室；分析表明，阻尼器产生的最大载荷为大流量安注启动时，主要为竖直方向的载荷，因此分别在大流量注射管线底部和阻尼器底部设置支撑装置，保证管线和阻尼器的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及核电站安注系统技术领域，具体为一种具有流控功能的先进非能动安注系统。
背景技术
压水反应堆是目前世界上最广泛的核电站堆型，当发生所有破口尺寸范围的冷却剂丧失事故时，大量冷却剂丧失，此时需要安全注射系统为反应堆提供安全注射以提供足够的堆芯冷却，保证堆芯热量的及时排出，防止严重事故的发生；根据事故的进程需要投入不同流量参数的冷却剂，为了满足此要求，第三代非能动压水堆的安全壳内设置了三种安注装置：堆芯补水箱、安注箱以及安全壳内换料水箱；由此需要分别布置注射管线及控制系统，使安全壳内的安注管线、阀门等设备数量众多，结构复杂；增加了核电站的建设和运维成本，同时也会安注系统失效的风险增大；与此同时，随着我国核电的发展，对先进小型堆及船用堆的需要也愈发强烈，此类堆型具有空间限制要求高、结构紧凑的特点，这对安注系统也提出了更高的要求；需要一种结构紧凑、简单，同时可以满足不同安注流量需求的安注系统，将大大提升设备的安全可靠性，同时也会推动我国先进小型堆技术的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有流控功能的先进非能动安注系统，以解决上述背景技术中提出的各种问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具有流控功能的先进非能动安注系统，包括阻尼腔室和安注箱，所述安注箱的顶端连接有超压排放管道，所述安注箱内安装有压力探测器和液位计，实时测量安注箱内的压力和液位，所述安注箱内部的底端固定有阻尼器支架，且阻尼器支架的顶端固定有阻尼腔室，所述阻尼腔室的两侧均连接有大流量喷嘴，所述阻尼腔室的两端均连接有小流量喷嘴，所述安注箱的两侧均连接有大流量注射管道，且大流量注射管道的一端设置有大流量入口，所述安注箱的两端均连接有小流量入口，所述安注箱的内部均匀安装有进水腔，且进水腔的一端均与大流量喷嘴、小流量喷嘴相连通，所述进水腔的另一端均与大流量注射管道、小流量入口相连通，所述阻尼腔室的底端连接有注射管线，所述注射管线上分别安装有阀门。
优选的，所述安注系统设置在核电站安全壳内，其注射管道与反应堆相连接。
优选的，所述大流量注射管道和小流量入口，均为对称布置，可以使注射时产生轴向力相互抵消，减小轴向应力。
优选的，所述阻尼器支架要同时满足大流量安注和小流量安注产生的轴向和旋转载荷。
优选的，所述安注箱底端的两侧均安装有管道纵向固定支架，所述管道纵向固定支架对大流量注射管道进行纵向固定，所述安注箱的两侧均安装有管道横向固定支架，所述管道横向固定支架对大流量注射管道进行横向固定。
优选的，所述大流量注射管道上、下部分别设置水平和竖直支撑，保证大流量注射时管道的稳定。
优选的，所述安注箱通过调节内部的压力和水位高度实现安注流量的调节控制。
优选的，所述安注箱内部设置阻尼腔室完成非能动安注装置大流量、小流量的注射。
优选的，所述大流量喷嘴和小流量喷嘴之间的夹角为180度，使大流量管线与小流量管线来流对冲，减少了阻尼腔室内的涡流，使流动阻力减小，实现了大流量注射。
优选的，所述小流量喷嘴对称布置，并且形状为尽量沿阻尼腔室切向方向。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过在安注箱上部空间充入惰性气体，形成注射驱动力；在安注箱下部设置阻尼器，阻尼器包含大流量入口、小流量入口、喷嘴以及阻尼腔室；分析表明，阻尼器产生的最大载荷为大流量安注启动时，主要为竖直方向的载荷，因此分别在大流量注射管线底部和阻尼器底部设置支撑装置，保证管线和阻尼器的稳定性；
2、本发明在使用过程中，当安注箱内处于中、高压力时，大流量入口和小流量入口同时向阻尼腔室内注水，大流量喷嘴和小流量喷嘴注入的冷却剂产生的涡旋效应相互抵消，阻尼腔室内的流动阻力较小，注射流量较大，实现中、高压的快速注射；随着安注箱内压力降低，水位不断下降，大流量管线入口露出水面，冷却剂只能从小流量入口注入阻尼腔室，此时会产生涡流，流动阻力显著增大，注射流量自然下降，实现低压注射；在此过程中实现了不同压力、不同流量的安全注射要求，节约了安全壳内安注系统的布置空间以及设备、管线数量，降低了安注系统设计评价的难度，同时大大提升了设备的安全可靠性。
附图说明
图1为本发明具有流控功能的先进非能动安注系统结构图；
图2为本发明阻尼腔室A-A剖面小流量注射结构示意图；
图3为本发明阻尼腔室A-A剖面大流量注射结构示意图；
图4为本发明阻尼腔室B-B剖面结构示意图；
图5为本发明阻尼腔室C-C剖面结构示意图。
图中：1、供气装置；2、阀门；3、大流量入口；4、管道横向固定支架；5、大流量注射管道；6、小流量入口；7、阻尼腔室；8、阻尼器支架；9、注射管线；10、供水装置；11、压力探测器；12、液位计；13、测量控制系统；14、进水腔；15、安注箱；16、大流量喷嘴；17、小流量喷嘴；18、管道纵向固定支架；19、超压排放管道。
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，所描述的实施例仅仅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做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。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种具有流控功能的先进非能动安注系统，安注系统设置在核电站安全壳内，其注射管道与反应堆相连接，包括阻尼腔室7和安注箱15，安注箱15的顶端连接有超压排放管道19，安注箱15内安装有压力探测器11和液位计12，实时测量安注箱15内的压力和液位，安注箱15内部的底端固定有阻尼器支架8，且阻尼器支架8的顶端固定有阻尼腔室7，阻尼器支架8要同时满足大流量安注和小流量安注产生的轴向和旋转载荷；
阻尼腔室7的两侧均连接有大流量喷嘴16，阻尼腔室7的两端均连接有小流量喷嘴17，大流量喷嘴16和小流量喷嘴17之间的夹角为180度；
小流量喷嘴17对称布置，并且形状为尽量沿阻尼腔室7切向方向，可以保证小流量管线单独注射时冷却剂注入时产生强的涡流，增大流动阻力，实现小流量注射；
安注箱15的两侧均连接有大流量注射管道5，且大流量注射管道5的一端设置有大流量入口3，安注箱15的两端均连接有小流量入口6，大流量注射管道5和小流量入口6，均为对称布置，可以使注射时产生轴向力相互抵消，减小轴向应力；
安注箱15底端的两侧均安装有管道纵向固定支架18，管道纵向固定支架18对大流量注射管道5进行纵向固定，安注箱15的两侧均安装有管道横向固定支架4，管道横向固定支架4对大流量注射管道5进行横向固定；
大流量注射管道5上、下部分别设置水平和竖直支撑，保证大流量注射时管道的稳定；
安注箱15通过调节内部的压力和水位高度实现安注流量的调节控制；
安注箱15内部设置阻尼腔室7完成非能动安注装置大流量、小流量的注射；
通过在安注箱15上部空间充入惰性气体，形成注射驱动力；在安注箱15下部设置阻尼器，阻尼器包含大流量入口3、小流量入口6、喷嘴以及阻尼腔室7；分析表明，阻尼器产生的最大载荷为大流量安注启动时，主要为竖直方向的载荷，因此分别在大流量注射管线9底部和阻尼器底部设置支撑装置，保证管线和阻尼器的稳定性；
安注箱15的内部均匀安装有进水腔14，且进水腔14的一端均与大流量喷嘴16、小流量喷嘴17相连通，进水腔14的另一端均与大流量注射管道5、小流量入口6相连通，阻尼腔室7的底端连接有注射管线9，注射管线9上分别安装有阀门2；
本发明在使用过程中，当安注箱15内处于中、高压力时，大流量入口3和小流量入口6同时向阻尼腔室7内注水，大流量喷嘴16和小流量喷嘴17注入的冷却剂产生的涡旋效应相互抵消，阻尼腔室7内的流动阻力较小，注射流量较大，实现中、高压的快速注射；随着安注箱15内压力降低，水位不断下降，大流量管线入口露出水面，冷却剂只能从小流量入口6注入阻尼腔室7，此时会产生涡流，流动阻力显著增大，注射流量自然下降，实现低压注射；在此过程中实现了不同压力、不同流量的安全注射要求，节约了安全壳内安注系统的布置空间以及设备、管线数量，降低了安注系统设计评价的难度，同时大大提升了设备的安全可靠性。
工作原理：正常运行期间，压力探测器11和液位计12实时测量安注箱15内的压力和液位，如果压力和液位低于正常值，测量控制系统13分别通过控制供气装置1和供水装置10向安注箱15内供气和水，使安注箱15内的气体压力和液位保持在额定值；
严重事故情况下，测量控制系统13接收到安注信号后，开启阀门2开始向反应堆注射冷却剂；在注射初期，安注箱15内的冷却剂在气体压力驱动下，通过大流量注射管道5和小流量入口6分别进入进水腔14，进而分别通过大流量喷嘴16和小流量喷嘴17喷射进入阻尼腔室7；阻尼腔室7内的流动阻力较小，注射流量较大，实现快速注射；
当安注箱15内的液位降到大流量入口3以下时，安注箱15内的水只能通过小流量入口6进入阻尼腔室7；阻尼腔室7内的小流量控制喷嘴对称布置，并且形状为沿阻尼腔室7切向方向，可以保证小流量管线单独注射时冷却剂注入时产生强的涡流，增大流动阻力，实现小流量缓慢注射；
上述过程通过在安注箱15上部空间充入惰性气体，形成注射驱动力；在安注箱15下部设置阻尼器，通过涡流流动控制注射流量，实现不同流量的注射要求；在此过程中不需要任何能动部件，实现了不同压力不同流量的安全注射要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种具有流控功能的先进非能动安注系统，包括阻尼腔室(7)和安注箱(15)，所述安注箱(15)的顶端连接有超压排放管道(19)，其特征在于，所述安注箱(15)内安装有压力探测器(11)和液位计(12)，实时测量安注箱(15)内的压力和液位，所述安注箱(15)内部的底端固定有阻尼器支架(8)，且阻尼器支架(8)的顶端固定有阻尼腔室(7)，所述阻尼腔室(7)的两侧均连接有大流量喷嘴(16)，所述阻尼腔室(7)的两端均连接有小流量喷嘴(17)，所述安注箱(15)的两侧均连接有大流量注射管道(5)，且大流量注射管道(5)的一端设置有大流量入口(3)，所述安注箱(15)的两端均连接有小流量入口(6)，所述安注箱(15)的内部均匀安装有进水腔(14)，且进水腔(14)的一端均与大流量喷嘴(16)、小流量喷嘴(17)相连通，所述进水腔(14)的另一端均与大流量注射管道(5)、小流量入口(6)相连通，所述阻尼腔室(7)的底端连接有注射管线(9)，所述注射管线(9)上分别安装有阀门(2)。
2.根据权利要求1所述的一种具有流控功能的先进非能动安注系统，其特征在于，所述安注系统设置在核电站安全壳内，其注射管道与反应堆相连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有流控功能的先进非能动安注系统，其特征在于，所述大流量注射管道(5)和小流量入口(6)，均为对称布置，可以使注射时产生轴向力相互抵消，减小轴向应力。
4.根据权利要求1所述的一种具有流控功能的先进非能动安注系统，其特征在于，所述阻尼器支架(8)要同时满足大流量安注和小流量安注产生的轴向和旋转载荷。
5.根据权利要求1所述的一种具有流控功能的先进非能动安注系统，其特征在于，所述安注箱(15)底端的两侧均安装有管道纵向固定支架(18)，所述管道纵向固定支架(18)对大流量注射管道(5)进行纵向固定，所述安注箱(15)的两侧均安装有管道横向固定支架(4)，所述管道横向固定支架(4)对大流量注射管道(5)进行横向固定。
6.根据权利要求5所述的一种具有流控功能的先进非能动安注系统，其特征在于，所述大流量注射管道(5)上、下部分别设置水平和竖直支撑，保证大流量注射时管道的稳定。
7.根据权利要求1所述的一种具有流控功能的先进非能动安注系统，其特征在于，所述安注箱(15)通过调节内部的压力和水位高度实现安注流量的调节控制。
8.根据权利要求1所述的一种具有流控功能的先进非能动安注系统，其特征在于，所述安注箱(15)内部设置阻尼腔室(7)完成非能动安注装置大流量、小流量的注射。
9.根据权利要求1所述的一种具有流控功能的先进非能动安注系统，其特征在于，所述大流量喷嘴(16)和小流量喷嘴(17)之间的夹角为80度。
10.根据权利要求1所述的一种具有流控功能的先进非能动安注系统，其特征在于，所述小流量喷嘴(17)对称布置，并且形状为尽量沿阻尼腔室(7)切向方向。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210210718.8A CN114582531A (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种具有流控功能的先进非能动安注系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210210718.8A CN114582531A (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种具有流控功能的先进非能动安注系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114582531A true CN114582531A (zh) | 2022-06-03 |
Family
ID=81772855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210210718.8A Withdrawn CN114582531A (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种具有流控功能的先进非能动安注系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114582531A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115440399A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-06 | 中国核动力研究设计院 | 一种适用于新型安注箱的多几何参数组合研究的阻尼器试验本体结构 |
-
2022
- 2022-03-03 CN CN202210210718.8A patent/CN114582531A/zh not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115440399A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-12-06 | 中国核动力研究设计院 | 一种适用于新型安注箱的多几何参数组合研究的阻尼器试验本体结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101447029B1 (ko) | 다단 안전주입 장치 및 이를 구비하는 피동안전주입계통 | |
| KR101234570B1 (ko) | 냉각재 상실사고 완화가 가능한 일체형 원자로 및 그 완화방법 | |
| KR101447028B1 (ko) | 다단 안전주입 장치 및 이를 구비하는 피동안전주입계통 | |
| KR100813939B1 (ko) | 안전보호용기를 구비한 일체형원자로의 피동형비상노심냉각설비 | |
| US4608224A (en) | Nuclear reactor cooled by a liquid metal | |
| CN102915775A (zh) | 稳压器折流板和使用该种折流板的压水反应堆(pwr) | |
| CN114582531A (zh) | 一种具有流控功能的先进非能动安注系统 | |
| CN104919531A (zh) | 用于冷却核反应堆堆芯的被动系统 | |
| CN114121313B (zh) | 一种紧凑式反应堆的非能动安全系统 | |
| CN103858174A (zh) | 实现自动轴向功率分布控制的方法 | |
| CN110189839B (zh) | 一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置及压水堆 | |
| KR20120038638A (ko) | 감압 플래싱을 이용한 가압경수형 원전의 안전주입탱크 | |
| Nabi et al. | Hydraulic transient analysis of surge tanks: Case study of Satpara and Golen Gol hydropower projects in Pakistan | |
| Shiraishi et al. | Characteristics of the flow-controlled accumulator | |
| US4600554A (en) | Secondary heat transfer circuit for a nuclear reactor cooled by a liquid metal such as sodium, as well as a steam generator particularly suitable for such a circuit | |
| GB1579524A (en) | Heat transfer system | |
| Kataoka et al. | Conceptual design and thermal-hydraulic characteristics of natural circulation boiling water reactors | |
| CN86101081A (zh) | 用于核反应堆燃料组件的谱移装置和方法 | |
| WO2017138375A1 (ja) | フローダンパおよび蓄圧注水装置ならびに原子力設備 | |
| CN113701989A (zh) | 一种可模拟液柱分离的抽水蓄能模型试验装置及方法 | |
| CN110349685B (zh) | 适用于浮动堆安全壳非能动冷却结构及其设计方法 | |
| CN113555137A (zh) | 一种核电站的安全注入系统 | |
| JP6614990B2 (ja) | フローダンパおよび蓄圧注水装置ならびに原子力設備 | |
| CN111508626A (zh) | 一种适用于超大型压水堆的三环路反应堆冷却剂系统 | |
| KR102629816B1 (ko) | 가압수형 원자로용 수소화 시스템 및 그 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 29 Hong Cao Road, Xuhui District, Shanghai Applicant after: Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute Co.,Ltd. Address before: No. 29 Hong Cao Road, Xuhui District, Shanghai Applicant before: SHANGHAI NUCLEAR ENGINEERING RESEARCH & DESIGN INSTITUTE Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20220603 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |