CN209045174U - 核电站非能动应急硼化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核电站非能动应急硼化系统，包括硼酸贮存箱，并联设置有两台；硼酸注入管线，并联设置有两条，每一条硼酸注入管线上设置有若干第一隔离阀，入口分别与两台硼酸贮存箱的出口连接，出口分别与反应堆一回路连接，反应堆一回路包括反应堆、稳压器、蒸汽发生器和主泵，并依次通过管路连接形成回路；其中，硼酸贮存箱、第一隔离阀、硼酸注入管线和反应堆一回路都设置在安全壳内。相对于现有技术，本实用新型核电站非能动应急硼化系统结构简单、使用安全，在核电厂发生事故时，可快速将硼酸注入到反应堆一回路中，保持反应堆的次临界状态。

Description

核电站非能动应急硼化系统

技术领域

本实用新型属于核电领域，更具体地说，本实用新型涉及一种核电站非能动应急硼化系统。

背景技术

核电厂是利用核燃料(比如二氧化铀)进行裂变产生热能，在电厂正常工作时，反应堆01、稳压器02、蒸汽发生器03、主泵04通过管路连接形成的一回路中的冷却流体将热量通过蒸汽发生器03传导到二回路中，二回路产生蒸汽推动汽轮机发电，核电厂运行原理图请参阅图1所示。

在设计基准事故工况下(如主蒸汽管道断裂)，反应堆控制棒会落下，将反应堆的反应性控制在次临界以下，但是在之后的停堆过程中反应堆的次临界程度不只受控制棒的影响，还要受到一回路冷却剂的温度、硼浓度和功率等多个因素的影响，因此在后续事故处理过程中，反应堆可能重新达到临界，为了使一回路的温度和功率降低，向一回路中注入浓硼酸是保证反应堆01在事故工况后的任何时间内都处于次临界的唯一方法。

现有技术中将浓硼酸注入到一回路中的硼补给系统是通过在安全壳的外部设置浓硼酸储存箱和输送管线与安全壳内部的一回路连通，并通过在安全壳外部的输送管线上设置输送泵，将浓硼酸储存箱中的浓硼酸注入到一回路中冷却剂中，并在输送管线上设置多个隔离阀进行隔离。在电厂正常运行时硼补给系统处于备用状态，不运行，安全壳外部设置的隔离阀关闭；在事故状态下，打开安全壳外部的隔离阀，输送泵通过应急柴油发电机或全厂断电(SBO)柴油发电机供电，将浓硼酸注入到一回路中。

但是，这种硼补给系统存在一定的缺陷：

a)设备过多，占用了较多的布置空间，在电厂运行维护时需要对设备进行大量的定期监督和维护；

b)硼补给系统与一回路的连接管线用量大(约1000m)；

c)输送泵及相应的阀门需要配置应急柴油发电机、SBO柴油发电机等，增加了电力需求；

d)输送泵本体及输送泵相关的监测信号也需要输入到主控室的DCS控制系统中，占用了有限的仪控信号；

e)硼补给系统的输送管线需要贯穿安全壳，增加了事故后安全壳内气体或其他流体向外界释放的风险。

有鉴于此，确有必要提供一种结构简单、使用安全的核电站非能动应急硼化系统，在核电厂发生事故时，可快速将硼酸注入到反应堆一回路中，保持反应堆的次临界状态。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种结构简单、使用安全的核电站非能动应急硼化系统，在核电厂发生事故时，可快速将硼酸注入到反应堆一回路中，保持反应堆的次临界状态。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种核电站非能动应急硼化系统，包括：

硼酸贮存箱，并联设置有两台；

硼酸注入管线，并联设置有两条，每一条硼酸注入管线上设置有若干第一隔离阀，入口分别与两台硼酸贮存箱的出口连接，出口分别与反应堆一回路连接，所述反应堆一回路包括反应堆、稳压器、蒸汽发生器和主泵，并依次通过管路连接形成回路；

其中，硼酸贮存箱、第一隔离阀、硼酸注入管线和反应堆一回路都设置在安全壳内。

作为本实用新型核电站非能动应急硼化系统的一种改进，两条并联设置的所述硼酸注入管线之间设置有连接管线，将两台并联设置的硼酸贮存箱的出口连接在一起，连接管线和硼酸注入管线连接点的两侧分别设置有第一隔离阀，连接管线上设置有第二隔离阀。

作为本实用新型核电站非能动应急硼化系统的一种改进，所述连接管线连接有硼酸输送管线，硼酸输送管线的出口与反应堆一回路连接，硼酸输送管线上设置有第三隔离阀。

作为本实用新型核电站非能动应急硼化系统的一种改进，两条所述硼酸注入管线和硼酸输送管线的出口与反应堆一回路的热段和/或反应堆一回路冷段和/或反应堆一回路过渡段连接。

作为本实用新型核电站非能动应急硼化系统的一种改进，所述反应堆上开设有硼酸注入口，硼酸注入管线和硼酸输送管线的出口与反应堆上的硼酸注入口连接。

作为本实用新型核电站非能动应急硼化系统的一种改进，所述第一隔离阀、第二隔离阀和第三隔离阀连接有直流电源或直流变交流电源的备用电源。

作为本实用新型核电站非能动应急硼化系统的一种改进，所述硼酸贮存箱的顶部设置有氮气传送管线，硼酸贮存箱内硼酸溶液的上方充有氮气，用于维持硼酸贮存箱内的压力。

作为本实用新型核电站非能动应急硼化系统的一种改进，所述硼酸贮存箱连接有补水系统，用于维持硼酸贮存箱内的压力。

作为本实用新型核电站非能动应急硼化系统的一种改进，所述硼酸贮存箱的上部和下部各至少设置有一个液位仪，上部设置有压力表。

作为本实用新型核电站非能动应急硼化系统的一种改进，所述硼酸贮存箱的顶部设置有安全阀。

相对于现有技术，本实用新型核电站非能动应急硼化系统具有以下有益技术效果：

1)本系统布置在安全壳内，减少了安全壳贯穿件，减少了安全壳向外界释放放射性物质的风险；

2)设备数量少，减少了核电厂运行维护时对设备进行监督和维护的成本；

3)占用的布置空间少，与反应堆一回路的连接管线用量少；

4)在丧失厂外电及SBO工况下，仅依靠直流电源或者直流变交流电源就可以驱动相关阀门，没有泵等增压设备，减少了应急柴油机及SBO柴油机的负荷；

5)只需将隔离阀、硼酸贮存箱压力表和硼酸贮存箱液位仪等监测信号输入到主控室DCS控制系统中进行信号采集和处理，仪控信号少。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型核电站非能动应急硼化系统进行详细说明，其中：

图1为现有技术中核电厂运行原理图。

图2为本实用新型核电站非能动应急硼化系统的流程示意图。

附图标记：

01-反应堆；02-稳压器；03-蒸汽发生器；04-主泵；10a-硼酸贮存箱；10b-硼酸贮存箱；12a-硼酸注入管线；12b-硼酸注入管线；14a,14b,14c,14e,14f,14g-第一隔离阀；16-连接管线；160-第二隔离阀；18-硼酸输送管线；180,182-第三隔离阀；20-反应堆一回路；200-反应堆；202-稳压器；204-蒸汽发生器；206-主泵；L22-热段；L24-冷段；L26-过渡段。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。

请参阅图2所示，本实用新型核电站非能动应急硼化系统，包括：

两台并联设置的硼酸贮存箱10a和10b；

两条并联设置的硼酸注入管线12a和12b，每一条硼酸注入管线12a/12b上设置有若干第一隔离阀，硼酸注入管线12a的入口与硼酸贮存箱10a的出口连接，出口与反应堆一回路20连接，硼酸注入管线12b的入口与硼酸贮存箱10b的出口连接，出口与反应堆一回路20连接，反应堆一回路20包括反应堆200、稳压器202、蒸汽发生器204和主泵206，并依次通过管路连接形成回路；

其中，硼酸贮存箱10a和10b、第一隔离阀、硼酸注入管线12a和12b和反应堆一回路20都设置在安全壳(图未示出)内，第一隔离阀由主控室DCS控制系统(图未示出)通过控制线路进行控制，在正常情况下处于关闭状态，在需要打开时开启。通过将硼酸贮存箱10a和10b、第一隔离阀和硼酸注入管线12a和12b都设置在安全壳(图未示出)内，减少了安全壳贯穿件，并相应减少了放射性物质的释放，提高了安全。

反应堆一回路20为现有技术中已知的回路，主要通过反应堆200、稳压器202、蒸汽发生器204、主泵206依次通过管路连接形成的回路，回路中的流体通过管路进行循环。

反应堆一回路20中的蒸汽发生器204和主泵206设置有多个，主泵206设置于反应堆200和蒸汽发生器204之间，主泵206的入口与蒸汽发生器204底部的出口连通，主泵206的出口与反应堆200上部入口连通，将蒸汽发生器204中的流体输送到反应堆200中。反应堆200的上部出口与蒸汽发生器204的底部入口连通，反应堆200中的冷却流体将热量通过蒸汽发生器204从蒸汽发生器204的顶部出口传导到二回路(图未示出)中，二回路产生蒸汽推动汽轮机(图未示出)发电。

稳压器202通常只需设置一个，设置于反应堆200上部出口与蒸汽发生器204底部入口之间的管线上，用于控制反应堆一回路20的压力。

硼酸贮存箱10a和10b为密闭容器，规格相同，体积介于50m³至200m³之间，内部充有浓度介于1300ppm至8000ppm的硼酸溶液(天然硼或者富集硼)。硼酸贮存箱10a和10b的顶部设置有氮气传送管线(图未示出)，硼酸贮存箱10a和10b内硼酸溶液的上方通过氮气传送管线(图未示出)充有氮气，用于维持硼酸贮存箱10a和10b内的压力，并通过氮气传送管线输送氮气将硼酸注入到一回路中，而无需使用泵等能动设备。硼酸贮存箱10a和10b的设计压力低于6MPa abs。

硼酸贮存箱10a和10b的内部压力还可以通过其他保压措施进行，比如通过连接高压补水系统(图未示出)对硼酸贮存箱10a和10b进行补水，当硼酸储存箱10a和10b内部的压力低时进行补水，以维持硼酸储存箱10a和10b内部的工作压力。

为防止超压，硼酸贮存箱10a和10b的顶部设有安全阀(图未示出)，安全阀为弹簧式安全阀，当硼酸贮存箱10a和10b内部压力过大时，可自动泄压，保证运行安全。

硼酸贮存箱10a和10b的上部和下部各至少设置有一个液位仪(图未示出)，上部设置有压力表(图未示出)，液位仪和压力表都由主控室DCS控制系统通过控制线路进行控制，当主控室DCS控制系统显示硼酸贮存箱10a和10b上的液位仪和压力表值显示异常时，主控室的操作员可通过主控室DCS控制系统对硼酸贮存箱10a和10b中的液位和压力进行调节。

硼酸贮存箱10a和10b中一台运行时，另一台处于备用状态。

两条并联设置的硼酸注入管线12a和12b之间设置有连接管线16，连接管线16将两台并联设置的硼酸贮存箱10a和10b的出口连接在一起，连接管线16和硼酸注入管线12a连接点的两侧各设置有1个第一隔离阀14a和14b，第一隔离阀14a和14b分别设置在硼酸注入管线12a上，连接管线16和硼酸注入管线12b连接点的两侧也各设置有1个第一隔离阀14e和14f，第一隔离阀14e和14f设置在硼酸注入管线12b上。连接管线16上设置有第二隔离阀160，第二隔离阀160由主控室DCS控制系统通过控制线路进行控制，在正常情况下处于关闭状态，在需要打开时开启。

进一步地，连接管线16还连接有硼酸输送管线18，硼酸输送管线18的出口与反应堆一回路20连接，硼酸输送管线18上设置有第三隔离阀180和182，第三隔离阀180和182由主控室DCS控制系统通过控制线路进行控制，在正常情况下处于关闭状态，在需要打开时开启。

当开启第一隔离阀14a，第三隔离阀180和182，关闭第一隔离阀14b和第二隔离阀160时，硼酸贮存箱10a中的硼酸溶液可通过硼酸注入管线12a沿着连接管线16和硼酸输送管线18注入到反应堆一回路20中；当开启第一隔离阀14e，第二隔离阀160，第三隔离阀180和182，关闭第一隔离阀14b时，硼酸贮存箱10b中的硼酸溶液可通过硼酸注入管线12b沿着连接管线16和硼酸输送管线18注入到反应堆一回路20中。

当开启第一隔离阀14a、第二隔离阀160、第一隔离阀14f和14g，关闭第一隔离阀14b、第三隔离阀180和第一隔离阀14e时，硼酸贮存箱10a中的硼酸溶液可通过硼酸注入管线12a沿着连接管线16和硼酸注入管线12b注入到反应堆一回路20中；当开启第一隔离阀14e、第二隔离阀160、第一隔离阀14b和14c，关闭第一隔离阀14f、第三隔离阀180和第一隔离阀14a时，硼酸贮存箱10b中的硼酸溶液可通过硼酸注入管线12b沿着连接管线16和硼酸注入管线12a注入到反应堆一回路20中。

当开启第一隔离阀14a、第一隔离阀14e、第二隔离阀160、第三隔离阀180和182，关闭第一隔离阀14b和第一隔离阀14f时，硼酸贮存箱10a和10b中的硼酸溶液可同时通过连接管线16和硼酸输送管线18注入到反应堆一回路20中。

当关闭第一隔离阀14e，其他隔离阀都打开时，硼酸贮存箱10a中的硼酸可同时沿着硼酸注入管线12a、硼酸注入管线12b和硼酸输送管线18注入到反应堆一回路20中；当关闭第一隔离阀14a，其他隔离阀都打开时，硼酸贮存箱10b中的硼酸可同时沿着硼酸注入管线12b、硼酸注入管线12a和硼酸输送管线18注入到反应堆一回路20中；当所有隔离阀都打开时，硼酸贮存箱10a和10b中的硼酸可同时沿着硼酸注入管线12a、硼酸注入管线12b和硼酸输送管线18注入到反应堆一回路20中。

两条硼酸注入管线12a和12b以及硼酸输送管线18的出口与反应堆一回路20的热段L22(反应堆200与蒸汽发生器204之间的管道)和/或反应堆一回路20冷段L24(反应堆200与主泵206之间的管道)和/或反应堆一回路20过渡段L26(蒸汽发生器204与主泵206之间的管道)连接。在图示实施方式中，两条硼酸注入管线12a和12b以及硼酸输送管线18的出口均与反应堆一回路20的冷段L24(反应堆200与主泵206之间的管道)连接，在事故工况发生时，硼酸贮存箱10a和10b中的硼酸溶液通过两条硼酸注入管线12a和12b以及硼酸输送管线18和反应堆一回路20的冷段L24的连接点(注入点)注入，硼酸注入到反应堆一回路20中控制反应堆一回路20的反应性。在本实用新型的其他实施方式中，注入点可以设置在反应堆一回路20的热段L22或反应堆一回路20的过渡段L26，也可同时在反应堆一回路20的冷段L24、热段L22和过渡段L26中的两段或三段上设置注入点。

同时，还可在反应堆200筒体的上部开设硼酸注入口(图未示出)，硼酸注入管线12a和12b和硼酸输送管线18的出口与反应堆200上的硼酸注入口连接(图未示出)。当事故工况发生时，硼酸贮存箱10a中的硼酸溶液可通过硼酸注入管线12a直接从硼酸注入口(图未示出)注入反应堆200中，或硼酸贮存箱10b中的硼酸溶液可通过硼酸注入管线12b直接从硼酸注入口(图未示出)注入反应堆200中，或硼酸贮存箱10a和10b中的硼酸溶液可通过硼酸输送管线18直接从硼酸注入口(图未示出)注入反应堆200中。

进一步地，本实用新型核电站非能动应急硼化系统中的所有第一隔离阀14a,14b,14c,14e,14f,14g、第二隔离阀160和第三隔离阀180,182为电动阀、气动阀或电磁阀，均由主控室DCS控制系统通过控制线路进行控制，在正常情况下处于关闭状态，当核电厂发生事故时，可通过自动信号或者主控室操作人员在主控室利用DCS控制系统手动打开硼酸贮存箱10a和10b与反应堆一回路20中的第一隔离阀、第二隔离阀160和第三隔离阀180,182，将硼酸溶液注入反应堆一回路20中，保证事故过程中反应堆200的次临界，进一步保证核电厂的安全。

第一隔离阀14a,14b,14c,14e,14f,14g、第二隔离阀160和第三隔离阀180,182连接有驱动阀门的直流电源或直流变交流电源的备用电源(图未示出)，在丧失厂外电及SBO工况下，只需通过直流电源或直流变交流电源的备用电源进行供电，无需使用应急柴油机或SBO柴油机进行发电驱动，减少了设备，节省了成本，而且使用更快捷。

需要说明的是，DCS控制系统为现有核电厂常用的DCS控制系统，对于本领域技术人员来说是公知的，限于篇幅，不再重复介绍。

结合以上对本实用新型的描述可知，相对于现有技术，本实用新型核电站非能动应急硼化系统具有以下有益技术效果：

1)本系统布置在安全壳内，减少了安全壳贯穿件，减少了安全壳向外界释放放射性物质的风险；

2)设备数量少，减少了核电厂运行维护时对设备进行监督和维护的成本；

3)占用的布置空间少，与反应堆一回路20的连接管线用量少；

4)在丧失厂外电及SBO工况下，仅依靠直流电源或者直流变交流电源就可以驱动相关阀门，没有泵等增压设备，减少了应急柴油机及SBO柴油机的负荷；

5)只需将隔离阀、硼酸贮存箱压力表和硼酸贮存箱液位仪等监测信号输入到主控室DCS控制系统中进行信号采集和处理，仪控信号少。

根据上述原理，本实用新型还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种核电站非能动应急硼化系统，其特征在于，包括：

硼酸贮存箱，并联设置有两台；

硼酸注入管线，并联设置有两条，每一条硼酸注入管线上设置有若干第一隔离阀，入口分别与两台硼酸贮存箱的出口连接，出口分别与反应堆一回路连接，所述反应堆一回路包括反应堆、稳压器、蒸汽发生器和主泵，并依次通过管路连接形成回路；

其中，硼酸贮存箱、第一隔离阀、硼酸注入管线和反应堆一回路都设置在安全壳内。

2.根据权利要求1所述的核电站非能动应急硼化系统，其特征在于，两条并联设置的所述硼酸注入管线之间设置有连接管线，将两台并联设置的硼酸贮存箱的出口连接在一起，连接管线和硼酸注入管线连接点的两侧分别设置有第一隔离阀，连接管线上设置有第二隔离阀。

3.根据权利要求2所述的核电站非能动应急硼化系统，其特征在于，所述连接管线连接有硼酸输送管线，硼酸输送管线的出口与反应堆一回路连接，硼酸输送管线上设置有第三隔离阀。

4.根据权利要求3所述的核电站非能动应急硼化系统，其特征在于，两条所述硼酸注入管线和硼酸输送管线的出口与反应堆一回路的热段和/或反应堆一回路冷段和/或反应堆一回路过渡段连接。

5.根据权利要求3所述的核电站非能动应急硼化系统，其特征在于，所述反应堆上开设有硼酸注入口，硼酸注入管线和硼酸输送管线的出口与反应堆上的硼酸注入口连接。

6.根据权利要求3所述的核电站非能动应急硼化系统，其特征在于，所述第一隔离阀、第二隔离阀和第三隔离阀连接有直流电源或直流变交流电源的备用电源。

7.根据权利要求1所述的核电站非能动应急硼化系统，其特征在于，所述硼酸贮存箱的顶部设置有氮气传送管线，硼酸贮存箱内硼酸溶液的上方充有氮气，用于维持硼酸贮存箱内的压力。

8.根据权利要求1所述的核电站非能动应急硼化系统，其特征在于，所述硼酸贮存箱连接有补水系统，用于维持硼酸贮存箱内的压力。

9.根据权利要求1所述的核电站非能动应急硼化系统，其特征在于，所述硼酸贮存箱的上部和下部各至少设置有一个液位仪，上部设置有压力表。

10.根据权利要求1所述的核电站非能动应急硼化系统，其特征在于，所述硼酸贮存箱的顶部设置有安全阀。