CN208673735U - 一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，包括压力容器，所述压力容器通过泄漏管线连接有收集罐，所述收集罐的出口端通过管道连接至疏水排气系统，所述泄漏管线上设置有翅片管。所述压力容器和翅片管之间的泄漏管线上还设置有第一阀门和温度计。所述收集罐包括筒体，所述筒体上设置有进水管和排水管，所述筒体内部设置有第一液位监测器、以及位于第一液位监测器上方的第二液位监测器。本实用新型实现在线实时监测反应堆压力容器的冷却剂泄漏量，同时具备降温降压并收集、安全排放冷却剂的能力，大幅提高了核电厂运行的安全性和稳定性。

Description

一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统

技术领域

本实用新型涉及压水堆核电厂系统领域，具体涉及一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统。

背景技术

目前国内大部分压水堆核电厂的反应堆压力容器密封环结构都有发生泄漏的可能性。在核电厂正常运行时，若反应堆压力容器密封环产生流量相对较小的泄漏，由于不易察觉而造成长时间泄漏，压力容器存在事故风险，同时，泄漏的反应堆冷却剂温度较高，如果不将其降温收集，不仅造成冷却剂的浪费，还可能导致安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，以解决现有技术无法降温收集压力容器中泄漏的高温反应堆冷却剂所导致的存在事故风险、安全隐患以及冷却剂浪费的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，包括压力容器，所述压力容器通过泄漏管线连接有收集罐，所述收集罐的出口端通过管道连接至疏水排气系统，所述泄漏管线上设置有翅片管。

大部分压水堆核电厂在正常运行时，反应堆压力容器的密封环均有出现反应堆冷却剂泄漏的可能性，但由于泄漏量较常规事故的泄漏量小，因此不易被察觉，从而造成长时间的泄漏。一方面，冷却剂的泄漏容易导致压力容器中冷却剂不够，冷却效果差，进而存在事故风险，另一方面，高温的冷却剂从压力容器中泄漏后不仅造成冷却剂浪费，更会对工作人员造成安全隐患。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，旨在收集压力容器在正常运行时通过密封环泄漏的反应堆冷却剂，并将其排至核电站的疏水排气系统，提高核电厂运行的安全性和可靠性。

具体地，本实用新型设计有泄漏管线，泄漏管线的管道用于将压力容器密封环处泄漏的冷却剂引导至收集罐中。本领域技术人员应当理解，泄漏管线与反应堆压力容器密封环的连接方式可以是多种，例如，在密封环的外部套设封闭的壳体，冷却剂泄漏后，通过进入壳体，之后流入连接在壳体上的泄漏管线以收集泄漏的冷却剂，或者在反应堆压力容器内部设置槽体以将冷却剂归集、引入至泄漏管线中，上述连接方式并非所要解决的技术问题，因此本申请不对泄漏管线与反应堆压力容器的连接方式做具体限定。优选地，反应堆压力容器的密封环结构由内环和外环组成，内环和外环中间设有槽道以收集泄漏出的冷却剂，泄漏管线与槽道底部相连。收集罐的下游与核岛疏排水系统相连接，用于将收集的冷却剂排至核岛疏排水系统。优选地，泄漏管线上设置有压力表以测量泄漏管线中的流体压力，一回路系统压力Ps 与泄漏管线压力之差Ps-P可以判断外环是否完好。

由于泄漏出的反应堆冷却剂为高温高压水，因此不能将泄漏的冷却剂直接排入核岛疏排水系统。设置在泄漏管线上的翅片管用于将反应堆冷却剂降温降压至核岛疏排水系统可以接受的温度和压力。翅片管的设计要根据换热计算，计算得到翅片管的长度和翅片高度，优选地，翅片管的翅片可采用螺旋电阻焊接在基管上。

通过上述设置，当压力容器中的冷却剂泄漏时，冷却剂进入泄漏管线，之后高温高压的冷却剂经过翅片管降压降温至核岛疏排水系统可以接受的温度和压力，并进入收集罐中储存，当收集到一定量时，开启收集罐的出口端可将储存的冷却剂排入疏水排气系统，消除了高温高压冷却剂所造成的安全隐患，节约了冷却剂用量，提高了核电厂运行的安全性和稳定性。

进一步地，所述压力容器和翅片管之间的泄漏管线上还设置有第一阀门和温度计。第一阀门使得工作人员能够更加灵活、安全地控制泄漏管线，当出现泄漏管线温度异常，以及收集罐中水位过高时，可以及时关闭第一阀门，确保系统运行安全。温度计用于监控泄漏管线上的温度，并将采集到的温度信号发送给主控室的控制平台，使得泄漏管线的温度过高时工作人员可以采取相应措施。

进一步地，所述第一阀门为电动隔离阀。电动隔离阀用于接收控制平台发送的开关信号以实现电动隔离阀的开启或关闭，使得工作人员可以远程操作第一阀门的开启或关闭。

作为本实用新型的收集罐的一种优选结构，所述收集罐包括筒体，所述筒体上设置有进水管和排水管，所述筒体内部设置有第一液位监测器、以及位于第一液位监测器上方的第二液位监测器。所述筒体上的进水管用于连接泄漏管线的管道或者翅片管的基管，筒体的排水管作为收集罐的出口端用于连接连通疏水排气系统的管道。筒体内部设置有第一液位监测器和第二液位监测器，优选地，第一液位监测器、第二液位监测器均安装在筒体的内壁上。通过第一液位监测器和第二液位监测器能够使得工作人员了解收集罐中的液位情况，当水位到达第二液位监测器的高度时，说明收集罐中水位过高，此时应当及时关闭第一阀门以确保系统安全运行。

进一步地，所述第一液位监测器和第二液位监测器为远传水位监测仪表。通过远传水位监测仪表，第一液位监测器和第二液位监测器能够将液位信号发送至控制平台并在主控室显示。

作为本实用新型的一个优选实施方案，还包括控制平台，所述控制平台连接第一阀门、温度计、第一液位监测器、第二液位监测器，所述控制平台用于接收、处理来自温度计的温度信号、以及来自第一液位监测器和第二液位监测器的液位信号，并向第一阀门发送开关信号。控制平台设置在主控室，控制平台通过有线或无线的方式与第一阀门、温度计、第一液位监测器、第二液位监测器、压力表等部件连接。其中，控制平台用于接收并处理温度信号和液位信号，并向第一阀门发送开关信号。优选地，控制平台还包括计时模块和冷却剂泄漏流量计算模块，当触发高度较低的第一液位监测器时，计时模块开始自动计时，当触发高度较高的第二液位监测器时，控制平台获取水位到达第二液位监测器的时间，由于两个液位监测器的高度不变，因此可以根据两个液位信号的差值获得收集罐液位变化量ΔE和时间差Δt，并利用公式Qv＝110ΔE×5.52/Δt计算出冷却剂泄漏流量Qv，使得核电厂工作人员能够根据测得的冷却剂泄漏流量Qv执行相关的操作规程，进一步提升核电厂运行的安全性和稳定性。

上述设置使得工作人员能够实时在线监测反应堆压力容器的冷却剂泄漏量，工作人员通过主控室的控制平台即可获得泄漏管线的温度、压力，以及收集罐中的液位高度等信息，为执行相关操作规程提供指引，同时，工作人员还能够通过第一阀门在出现泄漏管线温度异常和泄漏收集罐水位过高，流量过大时，及时远程关闭第一阀门并进行相应检查，大幅提高了核电厂运行的安全性和稳定性。

进一步地，所述控制平台还连接有报警器，所述报警器用于接收来自控制平台的报警信号并报警。当控制平台接收到的温度信号大于其预设的温度报警信号，说明泄漏管线中的温度高于了安全温度，或者当控制平台接收到第二液位监测器的液位信号时，说明收集罐中已经储存了较多的冷却剂，此时控制平台向报警器发送报警信号，报警器在接收到报警信号后进行报警以提示工作人员注意并执行相关操作规程，优选地，报警器为声光报警器。

进一步地，所述翅片管包括基管和缠绕在基管上的翅片。

作为翅片管翅片的优选结构，所述翅片的高度为10～25mm，翅片的壁厚为0.8～1.2mm。根据传热学计算确定翅片管所需的传热面积，依次确定上述翅片的高度和壁厚。优选地，两个翅片之间的间距为3.63～4.00mm。上述设计能够最大化利用翅片进行传热，提高了传热效率，降低了翅片管的总长度，减少了运行成本。

进一步地，所述收集罐与疏水排气系统之间的管道上设置有第二阀门。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型使得当压力容器中的冷却剂泄漏时，冷却剂进入泄漏管线，之后高温高压的冷却剂经过翅片管降压降温至核岛疏排水系统可以接受的温度和压力，并进入收集罐中储存，当收集到一定量时，开启收集罐的出口端可将储存的冷却剂排入疏水排气系统，消除了高温高压冷却剂所造成的安全隐患，节约了冷却剂用量，提高了核电厂运行的安全性和稳定性；

2、本实用新型使得工作人员能够实时在线监测反应堆压力容器的冷却剂泄漏量，工作人员通过主控室的控制平台即可获得泄漏管线的温度、压力，以及收集罐中的液位高度等信息，为执行相关操作规程提供指引，同时，工作人员还能够通过第一阀门在出现泄漏管线温度异常和泄漏收集罐水位过高，流量过大时，及时远程关闭第一阀门并进行相应检查，大幅提高了核电厂运行的安全性和稳定性；

3、本实用新型通过在控制平台中引入冷却剂泄漏流量计算模块，能够帮助工作人员作出准确的判断，避免人因操作失误。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型具体实施例的结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例中收集罐的结构示意图；

图3为本实用新型具体实施例中监测系统的框图；

图4为本实用新型具体实施例中泄漏管线与反应堆压力容器密封环的连接示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-压力容器，2-翅片管，3-收集罐，31-筒体，32-第一液位监测器，33-第二液位监测器， 4-第一阀门，5-温度计，6-第二阀门，7-疏水排气系统，8-控制平台，9-报警器，10-外环，11- 内环，12-槽道，13-泄漏管线。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1：

如图1与图2所示的一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，包括压力容器1，所述压力容器1通过泄漏管线13连接有收集罐3，所述收集罐3的出口端通过管道连接至疏水排气系统7，所述泄漏管线13上设置有翅片管2；所述压力容器1和翅片管2之间的泄漏管线13上还设置有第一阀门4和温度计5；所述第一阀门4为电动隔离阀；所述收集罐3包括筒体31，所述筒体31上设置有进水管和排水管，所述筒体31内部设置有第一液位监测器32、以及位于第一液位监测器32上方的第二液位监测器33；所述第一液位监测器32和第二液位监测器33为远传水位监测仪表；所述收集罐3与疏水排气系统7之间的管道上设置有第二阀门6。

运行时，当压力容器1中的冷却剂泄漏时，冷却剂进入泄漏管线13，之后高温高压的冷却剂经过翅片管2降压降温至疏排水系统7可以接受的温度和压力，并进入收集罐3中储存，当收集到一定量时，开启收集罐3的出口端可将储存的冷却剂排入疏水排气系统7，消除了高温高压冷却剂所造成的安全隐患，节约了冷却剂用量，提高了核电厂运行的安全性和稳定性。

实施例2：

如图3所示，在实施例1的基础上，本系统还包括控制平台8，所述控制平台8连接第一阀门4、温度计5、第一液位监测器32、第二液位监测器33，所述控制平台8用于接收、处理来自温度计5的温度信号、以及来自第一液位监测器32和第二液位监测器的液位信号，并向第一阀门4发送开关信号；所述控制平台8还连接有报警器9，所述报警器9用于接收来自控制平台8的报警信号并报警。

当反应堆压力容器1的密封环发生泄漏时，泄漏出的反应堆冷却剂通过密封泄漏管线13 引出，密封泄漏管线13上的温度计5测得的温度信号远传至主控室控制平台8，当温度信号高于控制平台8预设的温度值时，通过报警器9进行高温报警，以提醒电厂操纵人员注意。

泄漏出的高温高压冷却剂通过翅片管2进行散热，降至疏水排气系统7可以接受的温度和压力。

反应堆冷却剂经翅片管2散热降压后，进入收集罐3。收集罐3上设有第一液位监测器 32和第二液位监测器33两级报警。当第一液位监测器32时，计时模块开始自动计时，当触发的第二液位监测器33时，控制平台8获取水位到达第二液位监测器33的时间，由于两个液位监测器的高度不变，可以通过两个液位监测器的高度差得到收集罐中液位变化量ΔE，以及该液位变化量所用的时间差Δt，并计算出冷却剂泄漏流量Qv，使得核电厂工作人员能够根据测得的冷却剂泄漏流量Qv执行相关的操作规程，进一步提升核电厂运行的安全性和稳定性。

最后，泄漏出的反应堆冷却剂最终排入疏水排气系统7。

通过上述设置，工作人员能够实时在线监测反应堆压力容器的冷却剂泄漏量，工作人员通过主控室的控制平台8即可获得泄漏管线13的温度、压力，以及收集罐3中的液位高度等信息，为执行相关操作规程提供指引，同时，工作人员还能够通过第一阀门4在出现泄漏管线13温度异常和收集罐3水位过高，流量过大时，及时远程关闭第一阀门4并进行相应检查，大幅提高了核电厂运行的安全性和稳定性。

实施例3：

如图1至图3所示，为了进一步提高翅片管的传热效率，在实施例1、实施例2的基础上，根据传热学计算设计翅片管的优选结构如下：翅片管2包括基管和缠绕在基管上的翅片；所述翅片的高度为10～25mm，翅片的壁厚为0.8～1.2mm。

实施例4：

如图4所示，泄漏管线13与反应堆压力容器1密封环的连接方式为，反应堆压力容器1 的密封环结构由内环11和外环10组成，内环11和外环10中间设有槽道12以收集泄漏出的冷却剂，泄漏管线13与槽道12底部相连。

本文中所使用的“第一”、“第二”等(例如第一液位监测器、第二液位监测器等)只是为了描述清楚起见而对相应部件进行区别，不旨在限制任何次序或者强调重要性等。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以使经由其他部件间接相连。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，包括压力容器(1)，其特征在于，所述压力容器(1)通过泄漏管线(13)连接有收集罐(3)，所述收集罐(3)的出口端通过管道连接至疏水排气系统(7)，所述泄漏管线(13)上设置有翅片管(2)。

2.根据权利要求1所述的一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，其特征在于，所述压力容器(1)和翅片管(2)之间的泄漏管线(13)上还设置有第一阀门(4)和温度计(5)。

3.根据权利要求2所述的一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，其特征在于，所述第一阀门(4)为电动隔离阀。

4.根据权利要求2所述的一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，其特征在于，所述收集罐(3)包括筒体(31)，所述筒体(31)上设置有进水管和排水管，所述筒体(31)内部设置有第一液位监测器(32)、以及位于第一液位监测器(32)上方的第二液位监测器(33)。

5.根据权利要求4所述的一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，其特征在于，所述第一液位监测器(32)和第二液位监测器(33)为远传水位监测仪表。

6.根据权利要求4所述的一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，其特征在于，还包括控制平台(8)，所述控制平台(8)连接第一阀门(4)、温度计(5)、第一液位监测器(32)、第二液位监测器(33)，所述控制平台(8)用于接收、处理来自温度计(5)的温度信号、以及来自第一液位监测器(32)和第二液位监测器的液位信号，并向第一阀门(4)发送开关信号。

7.根据权利要求6所述的一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，其特征在于，所述控制平台(8)还连接有报警器(9)，所述报警器(9)用于接收来自控制平台(8)的报警信号并报警。

8.根据权利要求1所述的一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，其特征在于，所述翅片管(2)包括基管和缠绕在基管上的翅片。

9.根据权利要求8所述的一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，其特征在于，所述翅片的高度为10～25mm，翅片的壁厚为0.8～1.2mm。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的一种反应堆压力容器密封泄漏收集系统，其特征在于，所述收集罐(3)与疏水排气系统(7)之间的管道上设置有第二阀门(6)。