CN204010704U - 一种核电安全注射水箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种核电安全注射水箱，用于与反应堆冷却系统相连通并为反应堆冷却系统注射输送含硼水，所述核电安全注射水箱包括箱体，沿所述箱体内的横截面安装有可上下移动的活塞，所述活塞将所述箱体隔离形成上容纳腔和用于盛放含硼水的下容纳腔，在所述上容纳腔内所述活塞与所述箱体之间连接有用于带动活塞上下移动的弹性件。本实用新型的核电安全注射水箱通过利用弹性件驱动活塞作为驱动力注射含硼水而不再使用氮气，使核电安全注射水箱安全可靠且简单，技术开发成本低且维护工作简单，注入过程较易控制，相对持续供给氮气节省成本，降低了开发和维护费用，经济实惠。

Description

一种核电安全注射水箱

技术领域

本实用新型涉及核电技术领域，尤其是涉及一种核电安全注射水箱。

背景技术

在压水堆一回路中，冷却水把核燃料放出的热能带出反应堆压力容器，并进入蒸汽发生器，通过数以千计的传热管，把热量传给管外的二回路水，使水沸腾产生蒸汽；冷却水流经蒸汽发生器后，再由主泵送入反应堆压力容器，这样来回循环，不断地把反应堆压力容器中的热量带出并转换产生蒸汽。

安全注箱水箱(又称安注箱)是一种与一回路相连、装有一定浓度2000～24002g/g的含硼水并充氮加压到2.4～5.0MPa的水箱。当反应堆一回路发生大破口失水的安全事故时，反应堆压力容器内的冷却水变少，因此，反应堆压力容器的温度会迅速上升，若不及时向一回路补水就可能发生熔堆的安全事故。因此，在反应堆发生一回路大破口失水事故导致堆芯失去冷却、一回路压力降到低于其压力时，安全注射水箱可通过加压的氮气非能动地将含硼水注入堆芯。然而根据目前已有的安全注射水箱设计，在一回路大破口失水事故中，随着安全注射水箱的排放，在含硼水排放的后期，大量的高压氮气将不可避免地进入一回路系统内，给堆芯的有效冷却带来额外风险，即在注射的过程中，溶解在含硼水中的氮气会析出，会造成三方面的安全问题：①影响反应堆堆芯传热，不利于热量排出；②氮气在反应堆冷却系统内的聚集会影响自然循环流动，不利于缓解事故；③氮气属于非凝结性气体，聚集于安全壳内不利于安全壳的降压，影响安全壳的完整性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种核电安全注射水箱，解决了现有技术中因氮气作为驱动力注射含硼水所存在的不安全的问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种核电安全注射水箱，用于与反应堆冷却系统相连通并为反应堆冷却系统注射输送含硼水，所述核电安全注射水箱包括箱体，沿所述箱体内的横截面安装有活塞，所述活塞将所述箱体隔离形成上容纳腔和用于盛放含硼水的下容纳腔，在所述上容纳腔内所述活塞与所述箱体之间连接有用于带动活塞上下移动的弹性件。

在本实用新型的核电安全注射水箱中，所述箱体包括一端开口的壳体和封闭所述壳体开口的上封盖，所述弹性件的一端连接在所述上封盖上，所述弹性件的另一端连接在所述活塞上，所述上封盖与所述壳体之间可拆卸连接。

在本实用新型的核电安全注射水箱中，所述上封盖与所述壳体的连接处位于所述活塞的上方。

在本实用新型的核电安全注射水箱中，所述上封盖与所述壳体之间的连接处设有第一密封环。

在本实用新型的核电安全注射水箱中，所述弹性件为弹簧，所述弹簧连接在所述上封盖的一端安装有用于测量弹簧压力和伸长量的压力传感器。

在本实用新型的核电安全注射水箱中，所述活塞的边缘端部与所述箱体的内壁之间设有第二密封环。

在本实用新型的核电安全注射水箱中，所述弹性件的数量为三个且均匀分布，并在同一平面内的连线呈三角形排列。

在本实用新型的核电安全注射水箱中，所述弹性件的最大弹性伸长度大于所述箱体内部的高度。

在本实用新型的核电安全注射水箱中，所述箱体为圆柱状，所述上容纳腔的顶壁内表面向上凹陷形成弧状曲面，所述下容纳腔的底壁内表面向下凹陷形成弧状曲面。

在本实用新型的核电安全注射水箱中，所述下容纳腔的底壁上连通有进口管和出口管，所述下容纳腔通过所述出口管与反应堆冷却系统相连通，所述进口管上安装有止回阀。

实施本实用新型的核电安全注射水箱，具有以下有益效果：本实用新型的核电安全注射水箱通过利用弹性件驱动活塞作为驱动力注射含硼水而不再使用氮气，使核电安全注射水箱安全可靠且简单，技术开发成本低且维护工作简单，注入过程较易控制，相对持续供给氮气节省成本，降低了开发和维护费用，经济实惠。

附图说明

图1为本实用新型的核电安全注射水箱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的核电安全注射水箱的结构原理和具体实现作进一步说明：

一种核电安全注射水箱，用于与反应堆冷却系统相连通并为反应堆冷却系统注射输送含硼水，用以缓解事故。

如图1所示，核电安全注射水箱包括箱体1，该箱体1包括一端开口的壳体11和封闭壳体11开口的上封盖12，沿箱体1内的横截面安装有可上下移动的活塞2，即活塞2的边缘端部抵接在箱体1的内壁上，活塞2的尺寸与箱体1内空间的横截面尺寸相同。活塞2将箱体1隔离形成上容纳腔13和下容纳腔14，下容纳腔14用于盛放含硼水，在上容纳腔13内活塞2与箱体1之间连接有用于带动活塞2上下移动的弹性件3，弹性件3的一端连接在上封盖12上，弹性件3的另一端连接在活塞2上。弹性件3优选为弹簧，在其它实施例中，弹性件3还可以是弹片或可弹性伸缩的两个套筒等。当弹性件3为弹簧时，弹簧的一端可以焊接等方式固定连接在上封盖12上，也可以钩连挂接等方式活动连接在上封盖12上，弹簧的另一端可以焊接在活塞2上，也可以钩连挂接在活塞2上，也可以抵接在活塞2上；当弹性件3为弹片时，弹片的一端固定连接在上封盖12上，而弹片的另一端抵接在活塞2上；当弹性件3为可弹性伸缩的两个套筒时，其中一个套筒的一端固定连接到活塞2，另一个套筒固定或抵接方式连接到上封盖12上，两个套筒内其中一个套筒套装在另一个套筒外且两个套筒可相对运动，其中套设在内的套筒的端部外侧与套设在外的套筒的端部内侧之间安装有弹簧。这样当反应堆冷却系统的压力小于弹性件3的蓄压时，弹性件3会推动活塞2向下移动，活塞2推动含硼水注射入反应堆冷却系统，上述结构不再需要氮气，解决了现有技术中气体蓄压式安全注射水箱的气体易泄露、技术开发成本高、维护工作复杂、注射输入性能不易控制、排空后氮气进入反应堆堆芯不利于燃料棒的热量排出以及进入反应堆冷却系统不利于循环冷却和进入安全壳后不利于安全壳降压等一系列技术问题。

壳体11与上封盖12之间可以通过焊接等固定方式安装在一起，但优选地，壳体11与上封盖12之间可拆卸连接，可以通过螺丝或铆钉等实现可拆卸连接，这样方便将壳体11与上封盖12组装和拆卸，有利于对活塞2和弹性件3或其它部件的维护，同时还有利于组装及生产操作，提高生产效率。其中上封盖12与壳体11的连接处位于活塞2的上方，这里是指在箱体1的下容纳腔14内注入含硼水后活塞2的初始位置始终在上封盖12与壳体11的连接处的下方，这样可以避免含硼水从上封盖12与壳体11的连接处泄露出去。

上封盖12与壳体11之间的连接处设有第一密封环，用于对上封盖12与壳体11之间起到密封的作用。另外，活塞2的边缘端部与箱体1的内壁之间也设有第二密封环，用于使活塞2与箱体1的内壁之间严密密封，避免下容纳腔14内的含硼水进入至上容纳腔13内。

箱体1的形状优选为圆柱状，也就相当于上封盖12和壳体11的形状为圆柱状，这样便于密封，同时也便于活塞2与箱体1内壁之间的密封。另外，上容纳腔13的顶壁内表面向上凹陷形成弧状曲面，下容纳腔14的底壁内表面向下凹陷形成弧状曲面，这样可以减少应力的集中。需要说明的是，仅仅是上容纳腔13的顶壁内表面和下容纳腔14底壁内表面呈弧状曲面，并不影响整个箱体的外在形状，仍然为圆柱状。

弹性件3的最大弹性伸长度大于箱体1内部的高度，即弹性件3伸长后的最大长度大于箱体1内空间的高度，这样有利于将含硼水较容易的全部都注射输入进反应堆冷却系统内，可以根据注射输入的流量要求选择箱体1的水装量和弹性件3的最大伸长度。其中弹性件3的数量可以为一个、两个或更多个，优选地，弹性件3的数量为三个且均匀分面，并在同一平面内的连线呈三角形排列，这样便于活塞2移动的稳定性，加强注射输入的强度。

当弹性件3为弹簧时，可以在弹簧连接在上封盖12的一端安装有压力传感器4，用于每时每刻测量弹簧压力，通过胡克定律换算得到弹簧的伸长量，进而用箱体1内部的高度减去弹簧伸长时的长度和活塞2的厚度便可以得到箱体1内的含硼水的水位，因此通过测量的弹簧压力、弹簧的伸长量以及含硼水的水位可以检测本实用新型的核电安全注射水箱的运行状态。

在下容纳腔14的底壁上连通有进口管5和出口管6，下容纳腔14通过出口管6与反应堆冷却系统相连通，进口管5上安装有止回阀7。通过进口管5为下容纳腔14提供含硼水以及为弹性件3加压，之后拧紧止回阀7将进口管5封闭，当反应堆冷却系统的压力小于弹性件3的蓄压时，弹性件3便会推动活塞2向下移动，将含硼水通过出口管6注入进反应堆冷却系统内，以缓解事故。

本实用新型的核电安全注射水箱通过利用弹性件3驱动活塞2作为驱动力注射含硼水而不再使用氮气，使核电安全注射水箱安全可靠且简单，技术开发成本低且维护工作简单，注入过程较易控制，相对持续供给氮气节省成本，降低了开发和维护费用，经济实惠。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以按上述说明加以改进或变换，所有这些改进或变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核电安全注射水箱，用于与反应堆冷却系统相连通并为反应堆冷却系统注射输送含硼水，其特征在于，所述核电安全注射水箱包括箱体(1)，沿所述箱体(1)内的横截面安装有活塞(2)，所述活塞(2)将所述箱体(1)隔离形成上容纳腔(13)和用于盛放含硼水的下容纳腔(14)，在所述上容纳腔(13)内所述活塞(2)与所述箱体(1)之间连接有用于带动活塞(2)上下移动的弹性件(3)。

2.根据权利要求1所述的核电安全注射水箱，其特征在于，所述箱体(1)包括一端开口的壳体(11)和封闭所述壳体(11)开口的上封盖(12)，所述弹性件(3)的一端连接在所述上封盖(12)上，所述弹性件(3)的另一端连接在所述活塞(2)上，所述上封盖(12)与所述壳体(11)之间可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的核电安全注射水箱，其特征在于，所述上封盖(12)与所述壳体(11)的连接处位于所述活塞(2)的上方。

4.根据权利要求3所述的核电安全注射水箱，其特征在于，所述上封盖(12)与所述壳体(11)之间的连接处设有第一密封环。

5.根据权利要求2所述的核电安全注射水箱，其特征在于，所述弹性件(3)为弹簧，所述弹簧连接在所述上封盖(12)的一端安装有用于测量弹簧压力和伸长量的压力传感器(4)。

6.根据权利要求1所述的核电安全注射水箱，其特征在于，所述活塞(2)的边缘端部与所述箱体(1)的内壁之间设有第二密封环。

7.根据权利要求1所述的核电安全注射水箱，其特征在于，所述弹性件(3)的数量为三个且均匀分布，并在同一平面内的连线呈三角形排列。

8.根据权利要求1所述的核电安全注射水箱，其特征在于，所述弹性件(3)的最大弹性伸长度大于所述箱体(1)内部的高度。

9.根据权利要求1所述的核电安全注射水箱，其特征在于，所述箱体(1)为圆柱状，所述上容纳腔(13)的顶壁内表面向上凹陷形成弧状曲面，所述下容纳腔(14)的底壁内表面向下凹陷形成弧状曲面。

10.根据权利要求1所述的核电安全注射水箱，其特征在于，所述下容纳腔(14)的底壁上连通有进口管(5)和出口管(6)，所述下容纳腔(14)通过所述出口管(6)与反应堆冷却系统相连通，所述进口管(5)上安装有止回阀(7)。