CN118116626A - 一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核辅助系统的技术领域，公开了一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统和方法，包括：一回路水位监测模块、旋涡探测模块以及自动补水模块；一回路水位监测模块对一回路的水位进行监测并在一回路的水位达到设定阈值时输出报警信号和实时水位信息；旋涡探测模块对余热排出系统的出口压力进行监测并在余热排出系统的泵吸入口产生旋涡时产生旋涡报警信号以及输出实时出口压力信息；自动补水模块在余热排出系统失去时触发一回路自动补水。本发明可以实现在排水期间连续测量一回路水位，避免一回路水冲进蒸发器下封头、失去余热排出系统停堆冷却以及反应堆压力容器法兰面被淹没的危险，同时通过自动补水模块可以自动补水，防止堆芯裸露。

Description

一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统和方法

技术领域

本发明涉及核辅助系统的技术领域，更具体地说，涉及一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统和方法。

背景技术

核电站是利用核反应堆产生的能量加热一回路冷却剂，再由一回路冷却剂在蒸汽发生器中加热二回路的水产生蒸汽，由蒸汽推动汽轮发电机组产生电能。

某核电站机组在冷停堆时，为检修一回路部分设备，需要部分排空一回路，以便维修或达到所需的运行工况。但是，在此过程中，由于稳压器底部至反应堆压力容器的法兰面间水位在主控室没有监测，因而不能跟踪这段区间范围内的水位变化，而原始水位探头可靠性较差，精度低，无法满足余热排出系统低水位运行时水位监测的需要，将导致存在以下危险：一回路水充进蒸汽发生器下封头；机组失去余热排出系统停堆冷却；反应堆压力容器法兰而被淹没(指一回路水位高过法兰面水位)。因此，需要改进一回路的水位测量方法。

当余热排出系统(核电站在换料大修的相关运行模式时，会由余热排出系统进行一回路的冷却和净化，该系统从二环路取水，经过冷却后回水至一、三环路)在环路中间水位运行时，一回路水位下降或/和余热排出系统泵(这里的余热排出系统泵指的是余热排出系统中的余热排出泵)的流量太高，将导致余热排出系统泵吸入流量不足，可能在余热排出系统泵吸入口产生旋涡，将空气吸入余热排出系统管道，余热排出系统泵将严重损坏而最终停运，造成堆芯失去循环及冷却。当余热排出系统完全失去后，堆芯冷却丧失，随着反应堆内水的蒸发，堆芯逐渐露出水面。如果一回路原来水位就比较低，则堆芯裸露的时间将很短，操纵员来不及手动采取行动，堆芯将面临失去冷却的严重威胁。

发明内容

本发明为解决现有的技术问题，提供一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，用于对反应堆冷却剂系统和余热排出系统进行监测，所述反应堆冷却剂系统包括：用于传输核反应堆堆芯运行时产生的热量的一回路，所述余热排出系统设置在所述一回路的热端和冷端之间、用于对所述一回路的热端输出的热水进行冷却后流回所述一回路的冷端；所述核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统包括：一回路水位监测模块、旋涡探测模块以及自动补水模块；

所述一回路水位监测模块用于对所述一回路的水位进行监测，并在所述一回路的水位达到设定阈值时输出报警信号以及输出所述一回路的实时水位信息；

所述旋涡探测模块用于对所述余热排出系统的出口压力进行监测，并在所述余热排出系统的泵吸入口产生旋涡时产生旋涡报警信号以及输出所述余热排出系统的实时出口压力信息；

所述自动补水模块与所述一回路水位监测模块和所述旋涡探测模块连接，用于根据所述一回路水位监测模块输出的低水位触发信号和所述实时出口压力信息控制所述一回路自动补水。

在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述反应堆冷却剂系统还包括稳压器，所述稳压器用于监测所述一回路的压力并在负荷下限制所述一回路的压力变化范围，所述一回路水位监测模块包括：稳压器水位监测装置；

所述稳压器水位监测装置用于实时监测所述稳压器的水位并输出稳压器的实时水位信息。

在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述反应堆冷却剂系统还包括：用于吸收所述核反应堆堆芯衰变余热的反应堆水池，所述一回路水位监测模块还包括：反应堆水池水位监测装置；

所述反应堆水池水位监测装置用于对所述反应堆水池的水位进行监测，并在反应堆水池的水位达到设定阈值时输出报警信号以及输出反应堆水池的实时水位信息。

在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述一回路水位监测模块还包括：法兰面水位监测装置；

所述法兰面水位监测装置用于对一回路中的法兰面水位进行监测，并在水位达到法兰面的水位下限值或者水位上限值时输出报警信号以及输出法兰面的实时水位信息；所述一回路中的法兰面为反应堆压力容器的法兰面。

在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述一回路水位监测模块还包括：环路水位监测装置；

所述环路水位监测装置用于对所述一回路的环路水位进行监测，并在水位达到环路的水位下限值或者水位上限值时输出报警信号以及输出环路的实时水位信息；所述一回路的环路水位为所述一回路主管段的水位。

在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述旋涡探测模块包括：出口压力监测装置及与所述出口压力监测装置连接的数值处理单元；

所述出口压力监测装置用于对所述余热排出系统的出口压力进行监测，并输出所述余热排出系统的实时出口压力监测信号；

所述数值处理单元对所述实时出口压力监测信号进行处理获得所述余热排出系统的实时出口压力信息以及根据所述实时出口压力信息判断所述余热排出系统的泵吸入口是否产生旋涡并在判定产生旋涡时输出旋涡报警信号。

在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述自动补水模块包括：余热排出系统监测装置、安全注入信号监测装置、反应堆压力容器的法兰面水位监测装置以及自动补水控制装置；

所述余热排出系统监测装置用于对余热排出系统进行监测并在根据所述实时出口压力信息判断所述余热排出系统失去时输出失去信号；

所述安全注入信号监测装置用于监测安全注入信号是否被触发，并在安全注入信号没有被触发时输出未触发信号；

所述法兰面水位监测装置用于监测反应堆压力容器的法兰面水位，并在所述反应堆压力容器的法兰面水位达到水位下限值时输出低水位触发信号；

所述自动补水控制装置分别与所述余热排出系统监测装置、所述安全注入信号监测装置以及所述法兰面水位监测装置连接，用于在接收到所述失去信号、所述未触发信号以及所述低水位触发信号时控制一回路自动补水，以向一回路自动补水。

在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述余热排出系统监测装置包括：流量监测单元、出口压力监测单元以及出口阀门的状态监测单元；

所述流量监测单元用于监测所述余热排出系统的流量，并在所述余热排出系统的流量低于下限值时输出低流量触发信号；

所述出口压力监测单元用于监测所述余热排出系统的出口压力，并在所述余热排出系统的出口压力低下限值时输出低出口压力触发信号；

所述出口阀门的状态监测单元用于监测所述出口阀门的状态，并在所述出口阀门的状态为开启状态时输出状态开启触发信号。

在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述自动补水控制装置包括：第一非门、第一与门、第一延时电路、第二延时电路、第二非门以及第二与门；

所述第一非门与所述安全注入信号监测装置连接，用于接收所述未触发信号，并对所述未触发信号进行取反后传输给所述第一与门；

所述第一与门的输入端分别与所述流量监测单元、所述出口压力监测单元以及所述出口阀门的状态监测单元连接；

所述第一延时电路的输入端与所述第一与门连接，所述第一延时电路的输出端分别与所述第二延时电路的输入端和所述第二与门的第一输入端连接，所述第二延时电路的输出端与所述第二非门的输入端连接，所述第二非门的输出端与所述第二与门的第二输入端连接，所述第二与门的输出端输出控制信号，所述控制信号用于控制一回路自动补水。

本发明还提供一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的方法，应用于以上所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，包括以下步骤：

通过一回路水位监测模块对一回路的水位进行监测，并在所述一回路的水位达到设定阈值时输出报警信号以及输出所述一回路的实时水位信息；

通过旋涡探测模块对余热排出系统的出口压力进行监测，并在所述余热排出系统的泵吸入口产生旋涡时产生旋涡报警信号以及输出所述余热排出系统的实时出口压力信息；

通过自动补水模块根据所述一回路水位监测模块输出的低水位触发信号和所述实时出口压力信息控制所述一回路自动补水。

实施本发明的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统和方法，具有以下有益效果：包括：一回路水位监测模块、旋涡探测模块以及自动补水模块；一回路水位监测模块对一回路的水位进行监测并在一回路的水位达到设定阈值时输出报警信号和实时水位信息；旋涡探测模块对余热排出系统的出口压力进行监测并在余热排出系统的泵吸入口产生旋涡时产生旋涡报警信号以及输出实时出口压力信息；自动补水模块在余热排出系统失去时触发一回路自动补水。本发明可以实现在排水期间连续测量一回路水位，避免一回路水冲进蒸发器下封头、失去余热排出系统停堆冷却以及反应堆压力容器法兰面被淹没的危险，同时通过自动补水模块可以在余热排出系统失去时自动补水，防止堆芯裸露。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明提供的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统的原理框图；

图2是本发明提供的一回路水位监测的布置图；

图3是本发明提供的自动补水模块的结构示意图；

图4是本发明提供的反应堆冷却剂系统与其他系统之间的连接简图；

图5是本发明提供的避免辅助给水泵启动的信号简图。

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。

图1示出了本发明提供的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统一优选实施例的原理框图。该核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统用于对反应堆冷却剂系统100和余热排出系统200进行监测。如图4所示，反应堆冷却剂系统100包括：用于传输核反应堆堆芯运行时产生的热量的一回路，余热排出系统200设置在一回路的热端和冷端之间、用于对一回路的热端输出的热水进行冷却后流回一回路的冷端。该反应堆冷却剂系统100还包括：包括稳压器和反应堆水池。其中，稳压器用于监测一回路的压力并在负荷下限制一回路的压力变化范围。反应堆水池用于吸收核反应堆堆芯的衰变余热。

具体的，如图1所示，该核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统包括：一回路水位监测模块10、旋涡探测模块20以及自动补水模块30。

其中，一回路水位监测模块10用于对一回路的水位进行监测，并在一回路的水位达到设定阈值时输出报警信号以及输出一回路的实时水位信息；旋涡探测模块20用于对余热排出系统200的出口压力进行监测，并在余热排出系统200的泵吸入口产生旋涡时产生旋涡报警信号以及输出余热排出系统200的实时出口压力信息；自动补水模块30与一回路水位监测模块10和旋涡探测模块20连接，用于根据一回路水位监测模块10输出的低水位触发信号和旋涡探测模块输出的实时出口压力信息控制一回路自动补水。

本实施例中，一回路水位监测模块10包括：稳压器水位监测装置；该稳压器水位监测装置用于实时监测稳压器的水位并输出稳压器的实时水位信息。具体的，通过设置该稳压器水位监测装置，可以实现对稳压器的水位实时监测，并实时获取到稳压器的实时水位信息。其中，该稳压器水位监测装置可以采用水位监测传感器，该水位监测传感器可以对稳压器的实时水位进行监测并实时输出稳压器的实时水位信息。其中，所输出的实时水位信息可以在现场通过该水位监测传感器的显示屏显示，同时也可以传输到主控室中进行显示，实现了在现场对稳压器的实时水位监测，同时也实现了对稳压器的实时水位的远程监控。

可选的，本实施例中，该稳压器水位监测装置所采用的水位监测传感器的监测范围可以为：13.6m～23.4m，其中，该稳压器水位监测装置执行的水位监测功能，不触发报警信号。

本实施例中，一回路水位监测模块10还包括：反应堆水池水位监测装置；该反应堆水池水位监测装置用于对反应堆水池的水位进行监测，并在反应堆水池的水位达到设定阈值时输出报警信号以及输出反应堆水池的实时水位信息。具体的，通过设置该反应堆水池水位监测装置，可以实现对反应堆水池的水位实时监测，并实时获取反应堆水池的实时水位信息。其中，该反应堆水池水位监测装置可以采用水位监测传感器，该水位监测传感器可以对反应堆水池的实时水位进行监测并实时输出反应堆水池的实时水位信息。其中，所输出的实时水位信息可以在现场通过该水位监测传感器的显示屏显示，同时也可以发送到主控室中进行显示，从而实现了在现场对稳压器的实时水位监测，同时也实现了对稳压器的实时水位的远程监控。

进一步地，该反应堆水池水位监测装置所采用的水位监测传感器还可以实现对反应堆水池的水位监测预警。即当反应堆水池的水位达到设定阈值时，该水位监测传感器即输出报警信号。其中，该报警信号包括现场报警信号，还包括向主控室发送的报警信号。即当反应堆水池的水位达到设定阈值时，该水位监测传感器即现场发出报警，以提醒现场工作人员反应堆水池的水位达到设定阈值；同时还向主控室发送反应堆水池的水位报警信号，从而提醒主控室操作员，反应堆水池的水位达到设定阈值。进一步地，当水位传感器现场发出报警时，现场工作人员即停运乏燃料储存池循环冷却泵，避免异常工况发生。

可选的，本实施例中，该反应堆水池水位监测装置所采用的水位监测传感器的监测范围可以为：8m～21m，其中，该反应堆水池水位监测装置既可以执行反应堆水池的水位监测功能，同时还具有预警功能，即该反应堆水池水位监测装置所采用的水位监测传感器设有一定的限值(即设定阈值，其中，该设定阈值可设定为：15m)，当反应堆水池的水位低于12.16m时，即发出反应堆水池低低水位的报警信号，该反应堆水池低低水位的报警信号还同步发送给主控室，以告知主控室反应堆水池出现低低水位报警。

本实施例中，一回路水位监测模块10还包括：法兰面水位监测装置；该法兰面水位监测装置用于对一回路中的法兰面水位进行监测，并在水位达到法兰面的水位下限值或者水位上限值时输出报警信号以及输出法兰面的实时水位信息。其中，一回路中的法兰面为反应堆压力容器的法兰面。具体的，通过设置该法兰面水位监测装置，可以实现对法兰面的水位(这里的法兰面的水位是指停堆、降压条件下从反应堆压力容器顶至热管段上壁的水位)实时监测，并实时获取法兰面的实时水位信息。其中，该法兰面水位监测装置可以采用水位监测传感器(监测范围为8.5～13.3m)，该水位监测传感器可以对法兰面的实时水位进行监测并实时输出法兰面的实时水位信息。其中，所输出的实时水位信息可以在现场通过该水位监测传感器的显示屏显示，以便现场工作人员查看，同时也可以发送到主控室中进行显示，从而实现了在现场对法兰面的实时水位监测，也实现了对法兰面的实时水位的远程监控。

进一步地，该法兰面水位监测装置所采用的水位监测传感器还可以实现对法兰面的水位监测预警。即当法兰面的水位达到水位下限值时，该水位监测传感器即输出法兰面低水位报警信号；当法兰面的水位达到水位上限值时，该水位监测传感器即输出法兰面高高水位报警信号。其中，所输出的法兰面低水位报警信号和法兰面高高水位报警信号还同步发送给主控室，以告知主控室法兰面出现低水位报警或者高高水位报警。可选的，本实施例中，法兰面的水位下限值可以为10.21m，法兰面的水位上限值可以为10.68m，即当法兰面的实时水位低于10.21m时，输出法兰面低水位报警信号；当法兰面的实时水位高于10.68m时，输出法兰面高高水位报警信号。

本实施例中，通过设置该法兰面水位监测装置可以消除稳压器底部至反应堆压力容器的法兰面的测量盲区，可以在排水期间连续测量一回路水位。

本实施例中，一回路水位监测模块10还包括：环路水位监测装置；该环路水位监测装置用于对一回路的环路水位进行监测，并在水位达到环路的水位下限值或者水位上限值时输出报警信号以及输出环路的实时水位信息。具体的，通过设置该环路水位监测装置，可以实现对环路的水位(这里的环路的水位是指热管段范围内的水位)实时监测，并实时获取环路的实时水位信息。需要说明的是，这里的一回路的环路水位为一回路主管段的水位。这里的一回路主管段指的是一回路中位于第三号管道。其中，该环路水位监测装置可以采用水位监测传感器(监测范围为8.55～9.29m)，该水位监测传感器安装在第三号管道中且位于一回路热端。该水位监测传感器可以对环路的实时水位进行监测并实时输出环路的实时水位信息。其中，所输出的实时水位信息可以在现场通过该水位监测传感器的显示屏显示，以便现场工作人员查看，同时也可以发送到主控室中进行显示，从而实现了在现场对环路的实时水位监测，也实现了对环路的实时水位的远程监控。

进一步地，该环路水位监测装置所采用的水位监测传感器还可以实现对环路的水位监测预警。即当环路的水位达到水位下限值时，该水位监测传感器即输出环路低水位报警信号；当环路的水位达到水位上限值时，该水位监测传感器即输出环路高水位报警信号。其中，所输出的环路低水位报警信号和环路高水位报警信号还同步发送给主控室，以告知主控室环路出现低水位报警或者高水位报警。可选的，本实施例中，环路的水位下限值可以为9.17m，环路的水位上限值可以为9.26m，即当环路的实时水位低于9.17m时，输出环路低水位报警信号；当环路的实时水位高于9.26m时，输出环路高水位报警信号。进一步地，本实施例中，该环路水位监测装置所采用的水位监测传感器可以为超声波探头。通过采用超声波(精度约为1cm)进行水位探测，可以提高半管范围测量精度，且一回路水位指示范围相互覆盖和冗余，可实现对水位测量进行相互校对。

本发明通过设置法兰面水位监测装置和环路水位监测装置进行水位监测和报警，可以避免一回路水冲进蒸汽发生器下封头，可以避免失去余热排出系统200停堆冷却的问题，还可以避免反应堆压力容器的法兰面被淹没。

其中，一回路水位测量布置图如图2所示。图2中，012MN(即RCP012MN)为监测稳压器水位的水位监测传感器；098MN(即RCP098MN)为监测反应堆水池的水位的水位监测传感器，当反应堆水池的水位低于12.16m时，其可以产生反应堆水池低低水位报警；090MN(即RCP090MN，或者也可以采用RCP091MN(091MN))为监测法兰面水位的水位监测传感器，当水位高于10.68m时其可以发出法兰面高高水位报警，当水位低于10.21m时，其可以发出法兰面低水位报警；300MN(即RCP300MN)为监测环路水位的水位监测传感器，当水位高于9.26m时，其可以发出环路高水位报警，当水位低于9.17m时，其可以发出环路低水位报警。

通过实施本发明，卸压条件下，当一回路或者堆坑从满水位排水至LOI(一回路热管段内顶部裸露(主控室超声波探头报警))时，一回路水位监测模块10在设定的水位区间上、下限值所确定的区域的水位报警及定值动作，避免异常工况发生，保证机组安全。

本实施例中，旋涡探测模块20包括：出口压力监测装置及与出口压力监测装置连接的数值处理单元。

出口压力监测装置用于对余热排出系统200的出口压力进行监测，并输出余热排出系统200的实时出口压力监测信号；数值处理单元对实时出口压力监测信号进行处理获得余热排出系统200的实时出口压力信息以及根据实时出口压力信息判断余热排出系统200的泵吸入口是否产生旋涡并在判定产生旋涡时输出旋涡报警信号。这里的余热排出系统200的泵吸入口即指的是余热排出泵的吸入口。

具体的，本实施例中，该出口压力监测装置可以为出口压力监测表，该出口压力监测表可以设置在余热排出系统200的余热排出泵的出口。通过该出口压力监测表可以探测余热排出系统200的泵吸入口是否出现旋涡，并在出现旋涡时及时进行现场报警，同时还传送至主控室，以告知主控室的操作员余热排出系统200的泵吸入口出现旋涡，以防止余热排出泵损坏。进一步地，为了防止旋涡发生，主控室还增加了手动操作站对余热排出泵的流量进行设定。

本实施例中，自动补水模块30包括：余热排出系统200监测装置、安全注入信号监测装置、反应堆压力容器的法兰面水位监测装置以及自动补水控制装置。

余热排出系统200监测装置用于对余热排出系统200进行监测并在根据旋涡探测模块20输出的实时出口压力信息判断余热排出系统200失去时输出失去信号；安全注入信号监测装置用于监测安全注入信号是否被触发，并在安全注入信号没有被触发时输出未触发信号；法兰面水位监测装置用于监测反应堆压力容器的法兰面水位，并在反应堆压力容器的法兰面水位达到水位下限值时输出低水位触发信号；自动补水控制装置分别与余热排出系统200监测装置、安全注入信号监测装置以及法兰面水位监测装置连接，用于在接收到失去信号、未触发信号以及低水位触发信号时控制一回路自动补水，以向一回路自动补水。需要说明的是，本实施例中，反应堆压力容器的法兰面水位监测装置即为前述的法兰面水位监测装置。

本实施例中，余热排出系统200监测装置包括：流量监测单元、出口压力监测单元以及出口阀门的状态监测单元。

流量监测单元用于监测余热排出系统200的流量，并在余热排出系统200的流量低于下限值时输出低流量触发信号；出口压力监测单元用于监测余热排出系统200的出口压力(其中，余热排出系统200的出口压力可以通过安装在余热排出系统200的余热排出泵的出口压力表进行监测)，并在余热排出系统200的出口压力低下限值时输出低出口压力触发信号；出口阀门的状态监测单元用于监测出口阀门的状态，并在出口阀门的状态为开启状态时输出状态开启触发信号。

具体的，如图3所示，本实施例中，自动补水控制装置包括：第一非门、第一与门、第一延时电路、第二延时电路、第二非门以及第二与门。

第一非门与安全注入信号监测装置连接，用于接收未触发信号，并对未触发信号进行取反后传输给第一与门；第一与门的输入端分别与流量监测单元、出口压力监测单元以及出口阀门的状态监测单元连接；第一延时电路的输入端与第一与门连接，第一延时电路的输出端分别与第二延时电路的输入端和第二与门的第一输入端连接，第二延时电路的输出端与第二非门的输入端连接，第二非门的输出端与第二与门的第二输入端连接，第二与门的输出端输出控制信号，控制信号用于控制一回路自动补水的自动水信号。

具体的，如图3所示，当余热排出系统200失去时，若同时出现余热排出系统200的流量低、余热排出系统200的出口阀为开启状态，余热排出泵出口压力低、反应堆压力容器的法兰面水位低(低于10.21m)，没有安全注入信号这五个信号，就会触发一回路自动补水。

其中，余热排出系统200的流量低由流量监测单元(即MD)测得信号，流量低则表示余热排出泵故障或者停运。其定值可设定为400m³/h。

余热排出系统200出口阀(该出口阀为阀门D，如图4中所示)打开，由阀门D上的开限位发出信号(即出口阀门的状态监测单元监测)，用来防止余热排出系统200不投入时出现补水信号(即阀门关闭，余热排出系统200不投运时，不应出现一回路自动补水信号)，同时也可以用来防止反应堆压力容器排空时产生补水信号。

余热排出系统200出口压力低由出口压力监测单元(即MP)测得信号。为了确认余热排出泵故障或停运，防止“余热排出系统200的流量低”信号误触发或者操纵员误关余热排出系统200出口阀D造成流量低，其定值可设置为3bar。

反应堆压力容器法兰面水位低，由法兰面水位监测传感器(即MN)测得信号，用来确认一回路处于低于压力容器法兰面水位的区间运行，其定值可设置为10.21m。

没有安全注入信号，表示安全注入信号优先，而且若安全注入信号已触发，则说明已经开始向一回路补水了，此时无需再触发新的补水信号。

结合图3和图4对余热排出系统200失去时的一回路自动补水信号的自动动作进行说明。

具体如下：

①主控室产生报警：“由余热排出系统200的冷却完全失去”；

②第一与门输出高电平信号(即逻辑信号“1”)，此时，反应堆厂房内的喇叭发出声响报警，通知现场人员必须在10min的延迟时间内撤出反应堆厂房；

③第一延时电路进行延时处理，即10min后自动补水启动，即控制阀门E关闭、阀门F开启、上充泵启动，上充泵入口由容积控制箱切换到浓硼水箱，主控室内产生报警：“余热排出系统200丧失的自动补水投入”；

④同时，自动补水启动后，第二延时电路进行延时处理，5min内自动补水不能手动干预，必须确保浓硼水持续向反应堆堆芯注入。5min后，若余热排出系统200恢复正常，方可在主控停泵及操作阀门。

基于图4，余热排出系统200(即RRA系统)从反应堆冷却剂系统100的一回路热端取水，经过阀门A和阀门B后，通过余热排出泵将一回路热水打入下游冷却器进行冷却，再通过阀门C和阀门D流回反应堆冷却剂系统100的一回路冷端。其中阀门C具有调节功能，可以控制冷却的速率大小；余热排出泵出口设置有压力监视的MP和安全阀组，可以精确判断余热排出泵的运行情况，并在压力过高时进行泄压；阀门C和阀门D之间有一条小流量管线流回余热排出泵入口，可以确保泵运行在最佳工况，并且设置有流量监测的MD，辅助判断余热排出泵的具体冷却流量。该系统的主要功能有：排出反应堆堆芯和反应堆冷却剂的余热，将其温度降低至冷停堆工况；维持冷却剂温度在冷停堆工况以便进行换料和维修操作；在反应堆停堆和启动过程中而主泵未投运时，保证一回路冷却剂的强迫循环，增强余热排出的效果。

当余热排出系统200失去时，通过本发明实现快速向一回路自动补水(补充2300～2500ppm的浓硼水)，可以避免反应堆重返临界，从而能够保证反应堆堆芯的绝对安全，防止反应堆的堆芯裸露。

进一步地，本实施例中，为了避免余热排出系统200失去时的一回路自动补水信号的误启动，如在反应堆压力容器内为无核燃料时，需要闭锁该补水信号，此时可以在图3中所示的位置将信号强制为“0”，即无论上游信号如何变化都不会触发补水信号，而在反应堆冷却剂系统100重新充水前才恢复该补水信号。

另外，辅助给水泵启动信号之一为余热排出系统200流量低和所有主给水泵跳闸信号同时存在5s以上，但是大修期间为了避免辅助给水泵的误启动，机组上也会临时进行相应的逻辑信号强制，此时，可以在如图5所示位置将信号强制为“0”，同时也会将余热排出系统200失去时的一回路自动补水信号触发的MD流量低信号进行了屏蔽，自然也就不需要再执行图3所示信号强制了。

因此，通过上述两种方法，可以避免余热排出系统200失去时一回路自动补水信号的误启动。

进一步地，本发明还提供一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的方法包括以下步骤：

通过一回路水位监测模块10对一回路的水位进行监测，并在一回路的水位达到设定阈值时输出报警信号以及输出一回路的实时水位信息。

通过旋涡探测模块20对余热排出系统200的出口压力进行监测，并在余热排出系统200的泵吸入口产生旋涡时产生旋涡报警信号以及输出余热排出系统200的实时出口压力信息。

通过自动补水模块30根据一回路水位监测模块10输出的低水位触发信号和实时出口压力信息控制一回路自动补水。

具体的，这里的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的方法可以基于本发明公开的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统实现。

本发明在一回路降压条件下，通过一回路水位监测模块10对一回路水位进行监测，可以消除稳压器底部至反应堆压力容器法兰盘的测量盲区，可以在排水期间连续测量一回路水位，采用超声波进行水位探测，提高半管范围测量精度；一回路水位指示范围相互覆盖和冗余(可对水位测量进行相互校对)。

通过旋涡控制模块进行旋涡探测，当探测到在余热排出泵吸入口出现旋涡时，给操纵员发出报警，以防止余热排出泵损坏，防止因失去余热排出系统200而导致堆芯失去冷却。

在余热排出系统200失去时，通过自动补水模块30向反应堆堆芯自动补水，能够在余热排出系统200失去时实现快速向一回路自动补水，降低了反应堆堆芯裸露的风险，保证了反应堆堆芯的绝对安全，也能够通过“临时控制变更”的信号强制手段，避免该信号的误发，实现反应堆完全排空的检修。这样的方式既经济又便捷，为反应堆的核安全及检修提供了保证。本发明不仅能在余热排出系统200失去后，确保反应堆堆芯自动补水，防止堆芯裸露，而且能通过“临时控制变更”来闭锁该信号，保证反应堆停运检修时的人员安全。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，用于对反应堆冷却剂系统和余热排出系统进行监测，所述反应堆冷却剂系统包括：用于传输核反应堆堆芯运行时产生的热量的一回路，所述余热排出系统设置在所述一回路的热端和冷端之间、用于对所述一回路的热端输出的热水进行冷却后流回所述一回路的冷端；其特征在于，所述核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统包括：一回路水位监测模块、旋涡探测模块以及自动补水模块；

所述一回路水位监测模块用于对所述一回路的水位进行监测，并在所述一回路的水位达到设定阈值时输出报警信号以及输出所述一回路的实时水位信息；

所述旋涡探测模块用于对所述余热排出系统的出口压力进行监测，并在所述余热排出系统的泵吸入口产生旋涡时产生旋涡报警信号以及输出所述余热排出系统的实时出口压力信息；

所述自动补水模块与所述一回路水位监测模块和所述旋涡探测模块连接，用于根据所述一回路水位监测模块输出的低水位触发信号和所述实时出口压力信息控制所述一回路自动补水。

2.根据权利要求1所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，所述反应堆冷却剂系统还包括稳压器，所述稳压器用于监测所述一回路的压力并在负荷下限制所述一回路的压力变化范围，其特征在于，所述一回路水位监测模块包括：稳压器水位监测装置；

所述稳压器水位监测装置用于实时监测所述稳压器的水位并输出稳压器的实时水位信息。

3.根据权利要求1所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，所述反应堆冷却剂系统还包括：用于吸收所述核反应堆堆芯衰变余热的反应堆水池，其特征在于，所述一回路水位监测模块还包括：反应堆水池水位监测装置；

所述反应堆水池水位监测装置用于对所述反应堆水池的水位进行监测，并在反应堆水池的水位达到设定阈值时输出报警信号以及输出反应堆水池的实时水位信息。

4.根据权利要求1所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，其特征在于，所述一回路水位监测模块还包括：法兰面水位监测装置；

所述法兰面水位监测装置用于对一回路中的法兰面水位进行监测，并在水位达到法兰面的水位下限值或者水位上限值时输出报警信号以及输出法兰面的实时水位信息；所述一回路中的法兰面为反应堆压力容器的法兰面。

5.根据权利要求1所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，其特征在于，所述一回路水位监测模块还包括：环路水位监测装置；

所述环路水位监测装置用于对所述一回路的环路水位进行监测，并在水位达到环路的水位下限值或者水位上限值时输出报警信号以及输出环路的实时水位信息；所述一回路的环路水位为所述一回路主管段的水位。

6.根据权利要求1所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，其特征在于，所述旋涡探测模块包括：出口压力监测装置及与所述出口压力监测装置连接的数值处理单元；

所述出口压力监测装置用于对所述余热排出系统的出口压力进行监测，并输出所述余热排出系统的实时出口压力监测信号；

所述数值处理单元对所述实时出口压力监测信号进行处理获得所述余热排出系统的实时出口压力信息以及根据所述实时出口压力信息判断所述余热排出系统的泵吸入口是否产生旋涡并在判定产生旋涡时输出旋涡报警信号。

7.根据权利要求1所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，其特征在于，所述自动补水模块包括：余热排出系统监测装置、安全注入信号监测装置、反应堆压力容器的法兰面水位监测装置以及自动补水控制装置；

所述余热排出系统监测装置用于对余热排出系统进行监测并在根据所述实时出口压力信息判断所述余热排出系统失去时输出失去信号；

所述安全注入信号监测装置用于监测安全注入信号是否被触发，并在安全注入信号没有被触发时输出未触发信号；

所述法兰面水位监测装置用于监测反应堆压力容器的法兰面水位，并在所述反应堆压力容器的法兰面水位达到水位下限值时输出低水位触发信号；

所述自动补水控制装置分别与所述余热排出系统监测装置、所述安全注入信号监测装置以及所述法兰面水位监测装置连接，用于在接收到所述失去信号、所述未触发信号以及所述低水位触发信号时控制一回路自动补水，以向一回路自动补水。

8.根据权利要求7所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，其特征在于，所述余热排出系统监测装置包括：流量监测单元、出口压力监测单元以及出口阀门的状态监测单元；

所述流量监测单元用于监测所述余热排出系统的流量，并在所述余热排出系统的流量低于下限值时输出低流量触发信号；

所述出口压力监测单元用于监测所述余热排出系统的出口压力，并在所述余热排出系统的出口压力低下限值时输出低出口压力触发信号；

所述出口阀门的状态监测单元用于监测所述出口阀门的状态，并在所述出口阀门的状态为开启状态时输出状态开启触发信号。

9.根据权利要求8所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，其特征在于，所述自动补水控制装置包括：第一非门、第一与门、第一延时电路、第二延时电路、第二非门以及第二与门；

所述第一非门与所述安全注入信号监测装置连接，用于接收所述未触发信号，并对所述未触发信号进行取反后传输给所述第一与门；

所述第一与门的输入端分别与所述流量监测单元、所述出口压力监测单元以及所述出口阀门的状态监测单元连接；

所述第一延时电路的输入端与所述第一与门连接，所述第一延时电路的输出端分别与所述第二延时电路的输入端和所述第二与门的第一输入端连接，所述第二延时电路的输出端与所述第二非门的输入端连接，所述第二非门的输出端与所述第二与门的第二输入端连接，所述第二与门的输出端输出控制信号，所述控制信号用于控制一回路自动补水。

10.一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的方法，应用于权利要求1-9任一项所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，其特征在于，包括以下步骤：

通过一回路水位监测模块对一回路的水位进行监测，并在所述一回路的水位达到设定阈值时输出报警信号以及输出所述一回路的实时水位信息；

通过旋涡探测模块对余热排出系统的出口压力进行监测，并在所述余热排出系统的泵吸入口产生旋涡时产生旋涡报警信号以及输出所述余热排出系统的实时出口压力信息；

通过自动补水模块根据所述一回路水位监测模块输出的低水位触发信号和所述实时出口压力信息控制所述一回路自动补水。