CN211906972U - 反应堆非能动卸压系统 - Google Patents

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沈永刚
卢向晖
杨江
纪文英
陈韵茵
崔旭阳
罗汉炎
刘仲昊
陈忆晨
马蓓蓓
刘建昌
徐苗苗
王仙茅
李润骋
路长冬
欧阳勇
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Abstract

本实用新型公开了一种反应堆非能动卸压系统，包括稳压器、设置位置高于所述稳压器的冷却水箱、至少一个设置在所述冷却水箱内的换热器、连接在所述换热器的进口和所述稳压器之间的蒸汽管道、连接在所述换热器的出口和压力容器的冷管段之间的回流管道；所述换热器的进口、所述稳压器、压力容器和换热器的出口依次连接形成非能动的换热回路。本实用新型的反应堆非能动卸压系统，具备较高的安全性，适用运行工况范围广，在确保放射性包容的同时快速实现反应堆一回路卸压，不会造成稳压器热冲击，可替代常规反应堆的辅助喷淋系统和安全卸压阀，提高反应堆安全可靠性，适用于第三代反应堆。

Description

反应堆非能动卸压系统
技术领域
本实用新型涉及核电设备技术领域，尤其涉及一种反应堆非能动卸压系统。
背景技术
反应堆压力控制和压力保护功能通常是通过稳压器实现，将一回路压力稳定在15.5MPa整定值附近。稳压器下部空间充满了饱和水，上部空间充满了饱和水蒸气。当压力过低时，提升稳压器底部的电加热器功率，提高稳压器底部饱和水的温度，从而升高压力；当压力过高时，启动喷淋系统或打开稳压器安全卸压阀，实现一回路卸压。
稳压器顶部设置了喷头及与之相连的喷淋管线，根据喷淋水来源不同，可分为主喷淋和辅助喷淋。主喷淋由两条分别连接至两条冷管道的管线组成。喷淋管线上游连接在主泵出口的主管道上，两条支管到稳压器前连成一条共用喷淋母管。喷淋水在主泵出口压头(主泵运行时，主泵出口压力大于稳压器内部压力)驱动下通过位于稳压器顶部的喷头注入稳压器蒸汽空间。辅助喷淋接在反应堆化学与容积控制系统再生式热交换器下游的上充管线上，其作用是在主泵停运导致主喷淋无法进行时实现稳压器喷淋，降低稳压器压力。辅助喷淋水温与上充水相同，约为266℃，与稳压器气相温度相差较大，对管线和设备造成较大的热冲击，应尽量避免使用。主喷淋和辅助喷淋均通过冷凝稳压器顶部的蒸汽实现卸压，而且均依赖于能动泵对喷淋水加压，才能喷淋至稳压器气空间。
稳压器安全卸压阀安装在稳压器顶部，三个安全阀组的三条排出管线汇集到一根环形管，再连接到稳压器卸压箱。此外，个别三代压水堆稳压器顶部还安装有严重事故专用卸压阀，也通过排出管线将蒸汽排放至卸压箱，稳压器安全阀根据不同的卸压需求逐级打开，严重事故专用卸压阀的作用是将高压熔堆事故转化为低压熔堆事故。卸压箱底部存有低温水，主要功能是收集、冷凝稳压器安全阀排放的高温水蒸气，避免带有放射性的一回路冷却剂直接排放至反应堆安全壳，污染安全壳。
但是，卸压箱的总容积有限，约为37m3，不能接受稳压器安全阀连续不断地排放。对此，卸压箱顶部设有两个爆破盘，防止卸压箱超压，爆破盘的排放物会直接排放至安全壳。因此，卸压箱不能避免稳压器执行卸压时，带放射性的一回路冷却剂排放至反应堆安全壳，依然会造成安全壳污染。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种安全性高且确保一回路放射性包容的反应堆非能动卸压系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种反应堆非能动卸压系统，包括稳压器、设置位置高于所述稳压器的冷却水箱、至少一个设置在所述冷却水箱内的换热器、连接在所述换热器的进口和所述稳压器之间的蒸汽管道、连接在所述换热器的出口和压力容器的冷管段之间的回流管道；
所述换热器的进口、所述稳压器、压力容器和换热器的出口依次连接形成非能动的换热回路。
优选地，所述反应堆非能动卸压系统还包括分别设置在所述蒸汽管道和回流管道上的进口控制阀和出口控制阀。
优选地，所述蒸汽管道上并联设置两个所述进口控制阀。
优选地，所述回流管道上并联设置两个所述出口控制阀。
优选地，所述反应堆非能动卸压系统还包括连接在所述稳压器顶部的蒸汽母管；所述蒸汽管道连接在所述换热器的进口和蒸汽母管之间。
优选地，所述蒸汽母管上设有蒸汽控制阀。
优选地，所述蒸汽母管上并联设置两个蒸汽控制阀。
优选地，所述换热器在高度上位于所述稳压器的顶部上方。
优选地，所述反应堆非能动卸压系统包括两个所述换热器、两条所述蒸汽管道和两条所述回流管道；两个所述换热器分别通过所述蒸汽管道和回流管道连接所述稳压器和压力容器的冷管段，形成两个所述换热回路。优选地，两条所述蒸汽管道形成连接所述稳压器的分支管线。
本实用新型的反应堆非能动卸压系统，具备较高的安全性，适用运行工况范围广，在确保放射性包容的同时快速实现反应堆一回路卸压，不会造成稳压器热冲击，可替代常规反应堆的辅助喷淋系统和安全卸压阀，提高反应堆安全可靠性，适用于第三代反应堆。
另外，该系统制造工艺简单，造价低廉。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型一实施例的反应堆非能动卸压系统的结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型一实施例的反应堆非能动卸压系统，包括稳压器2、冷却水箱10、至少一个设置在冷却水箱10内的换热器20、连接换热器20的蒸汽管道30和回流管道40。
本实用新型的反应堆非能动卸压系统用于实现反应堆一回路卸压。在反应堆一回路中，压力容器1上连接有热管段3和冷管段4，稳压器2的底部通过管道连接热管段3。
冷却水箱10的设置位置高于稳压器2，以使冷却水箱10和换热器20的标高大于稳压器2顶部标高。换热器20与稳压器2顶部标高差应尽量大，可根据布置空间进行调整。换热器20在冷却水箱10内浸没在冷却水中，换热器20在高度上位于稳压器2的顶部上方。蒸汽管道30连接在换热器20的进口和稳压器2之间，其中蒸汽管道30优选连接稳压器2的顶部；回流管道40连接在换热器20的出口和压力容器1的冷管段4之间，从而换热器20的进口、稳压器2、压力容器1和换热器20的出口依次连接形成非能动的换热回路。
其中，冷却水箱10可以是专门设置的单独水箱，也可以与其他系统共用水箱，如安全壳换料水箱。
冷却水箱10内可以设置一个或多个换热器20，形成一个或多个换热回路，根据反应堆卸压需求启动一个或多个换热回路。
本实用新型的反应堆非能动卸压系统还包括连接在稳压器2顶部的蒸汽母管5。蒸汽管道30连接在换热器20的进口和蒸汽母管5之间。
在进行卸压时，稳压器2内部的水蒸气依次通过蒸汽母管5和蒸汽管道30进入换热器20，在与冷却水箱10内的冷却水进行热交换后冷凝为液体并在重力作用下通过回流管道40流回冷管段4。
具体地，如1所示，本实施例的反应堆非能动卸压系统包括两个换热器20、两条蒸汽管道30和两条回流管道40。两个换热器20分别通过蒸汽管道30和回流管道40连接稳压器2和压力容器1的冷管段4，形成两个换热回路。在卸压时，可以只启动其中一个或同时启动两个换热回路。当然，换热回路并不限于两条，具体数量可根据不同反应堆卸压需求进行调整。
两条蒸汽管道30的一端分别连接一换热器20的进口，另一端连接蒸汽母管5，形成连接稳压器2上蒸汽母管5的分支管线，稳压器2内的蒸汽可通过蒸汽母管5分流到两条蒸汽管道30。
稳压器2顶部的蒸汽母管5上设有蒸汽控制阀51，控制该蒸汽母管5的通断。优选地，本实施例中，在蒸汽母管5上并联设置两个蒸汽控制阀51，使得在蒸汽控制阀51单一故障时，仍有另一蒸汽控制阀51确保蒸汽母管5的正常连通。
本实用新型的反应堆非能动卸压系统还包括设置在蒸汽管道30上的进口控制阀31以及并联设置在回流管道40上的两个出口控制阀41。使得在出口控制阀41单一故障时，仍有另一出口控制阀41确保出口管线40的正常连通。进口控制阀31用于控制蒸汽管道30的通断，出口控制阀41用于控制回流管道40的通断。蒸汽控制阀51、进口控制阀31和出口控制阀41均与控制系统通讯连接，可根据控制系统发出的信号打开或关闭。
优选地，蒸汽管道30上可并联设置两个进口控制阀31，实现进口控制阀31单一故障时，蒸汽管道30依然可正常连通。同理，回流管道40上也可并联设置两个出口控制阀41，实现出口控制阀41单一故障时，回流管道40依然可正常连通。
另外，蒸汽管道30上的进口控制阀31和蒸汽母管5上的蒸汽控制阀51形成串联关系，实现单一阀门误开启时，管道不会连通，从而避免了卸压系统的误启动。
本实用新型的反应堆非能动卸压系统工作时，蒸汽母管5上的蒸汽控制阀51、蒸汽管道30上的进口控制阀31和回流管道40上的出口控制阀41根据信号打开后，稳压器2内的高温高压水蒸气将沿着蒸汽母管5和蒸汽管道30进入换热器20的换热管内部(如图1中框形箭头所示流向)，在换热管外部低温冷却水的冷却作用下，高温水蒸气被冷凝，冷凝水在重力作用下沿着回流管道40回流至冷管段4(如图1中黑色箭头所示流向)。同等质量的冷凝水体积远小于高温水蒸气的体积，且回流的冷凝水进一步冷却反应堆堆芯的冷却剂，从而在保证放射性包容的同时实现反应堆快速卸压。卸压速率可通过控制阀门开度控制稳压器2顶部进入换热器20的蒸汽流量实现。
由上述可知，本实用新型的反应堆非能动卸压系统不需要能动设备提供动力，主要利用冷却水冷缩热涨及蒸发、冷凝相变的物理特性，产生密度差驱动力(回流管道冷凝水重力大于上升蒸汽管道蒸汽重力)，驱动系统持续运行，在保证放射性包容的同时不间断地实现反应堆卸压。
另外，本实用新型的反应堆非能动卸压系统的启动不会在稳压器2中注入低温喷淋水，不会对稳压器2造成承压热冲击，可以替代常规的辅助喷淋系统。特别地，当反应堆发生全厂失电事故时，依赖能动加压的主喷淋和辅助喷淋系统将无法使用，而安全卸压阀的使用又会使得一回路含放射性的冷却剂释放到安全壳，污染设备，而本实用新型的非能动卸压系统依然能适用于该工况，为操纵员提供安全可靠的一回路卸压手段，将确保反应堆处于安全可靠状态。
本实用新型的非能动卸压系统具有广泛的运行范围，适用于主泵停运后反应堆一回路需要卸压的运行工况，比常规主喷淋、辅助喷淋和安全卸压阀具有更广泛的适用范围。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种反应堆非能动卸压系统，其特征在于，包括稳压器、设置位置高于所述稳压器的冷却水箱、至少一个设置在所述冷却水箱内的换热器、连接在所述换热器的进口和所述稳压器之间的蒸汽管道、连接在所述换热器的出口和压力容器的冷管段之间的回流管道；
所述换热器的进口、所述稳压器、压力容器和换热器的出口依次连接形成非能动的换热回路。
2.根据权利要求1所述的反应堆非能动卸压系统，其特征在于，所述反应堆非能动卸压系统还包括分别设置在所述蒸汽管道和回流管道上的进口控制阀和出口控制阀。
3.根据权利要求2所述的反应堆非能动卸压系统，其特征在于，所述蒸汽管道上并联设置两个所述进口控制阀。
4.根据权利要求2所述的反应堆非能动卸压系统，其特征在于，所述回流管道上并联设置两个所述出口控制阀。
5.根据权利要求2所述的反应堆非能动卸压系统，其特征在于，所述反应堆非能动卸压系统还包括连接在所述稳压器顶部的蒸汽母管；所述蒸汽管道连接在所述换热器的进口和蒸汽母管之间。
6.根据权利要求5所述的反应堆非能动卸压系统，其特征在于，所述蒸汽母管上设有蒸汽控制阀。
7.根据权利要求6所述的反应堆非能动卸压系统，其特征在于，所述蒸汽母管上并联设置两个所述蒸汽控制阀。
8.根据权利要求1所述的反应堆非能动卸压系统，其特征在于，所述换热器在高度上位于所述稳压器的顶部上方。
9.根据权利要求1-8任一项所述的反应堆非能动卸压系统，其特征在于，所述反应堆非能动卸压系统包括两个所述换热器、两条所述蒸汽管道和两条所述回流管道；两个所述换热器分别通过所述蒸汽管道和回流管道连接所述稳压器和压力容器的冷管段，形成两个所述换热回路。
10.根据权利要求9所述的反应堆非能动卸压系统，其特征在于，两条所述蒸汽管道形成连接所述稳压器的分支管线。
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