CN212230086U - 一种冷却和补水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种冷却和补水系统，该系统包括：换料水箱、热交换器、喷淋装置、第一管道泵和第一管道；所述热交换器和所述第一管道泵设置于所述第一管道上，所述换料水箱以及堆芯的热侧分别与所述第一管道的输入端连接，所述喷淋装置以及所述堆芯的冷侧分别与所述第一管道的输出端连接。本实用新型实施例可以提高冷却和补水系统的设备利用率。

Description

一种冷却和补水系统

技术领域

本实用新型涉及核电技术领域，特别涉及一种冷却和补水系统。

背景技术

核反应堆的堆芯也称为反应堆活性区，由安置在具有一定栅格的堆芯格架中的燃料组件构成。由于反应堆堆芯的温度较高，在发生主蒸汽管道断裂，或反应堆冷却系统的主管道出现大破口等事故时，核电站中的安全壳内的压力和温度会迅速升高。在核电站中，设置安全壳喷淋系统以降低安全壳中的压力和温度，设置堆芯冷却系统以排出堆芯余热，设置补水系统对堆芯进行补水，设备利用率较低。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种冷却和补水系统，以解决冷却和补水系统的设备利用率较低的问题。

为了达到上述目的，本实用新型实施例提供一种冷却和补水系统，包括：换料水箱、热交换器、喷淋装置、第一管道泵和第一管道；所述热交换器和所述第一管道泵设置于所述第一管道上，所述换料水箱以及堆芯的热侧分别与所述第一管道的输入端连接，所述喷淋装置以及堆芯的冷侧分别与所述第一管道的输出端连接。

可选的，所述系统中还设置有非能动补水装置，所述非能动补水装置中包括堆腔注水水箱，所述堆腔注水水箱的安装高度高于所述堆芯的高度，所述堆腔注水水箱与所述堆芯的冷侧连接。

可选的，所述系统中包括稳压器和第一卸压装置，所述稳压器与所述堆芯的热侧连接，所述第一卸压装置设置于所述稳压器的一端。

可选的，所述第一卸压装置为安全阀或爆破阀。

可选的，所述第一管道泵与所述热交换器的输入端连接，所述第一管道泵和所述热交换器之间设置有第一止回阀。

可选的，所述第一管道中还设置有第一调节阀，所述第一调节阀的输入端与所述热交换器的输出端连接；所述系统中还包括第二管道，所述第二管道的输入端与所述热交换器的输入端连接，所述第二管道的输出端与所述第一调节阀的输出端连接，所述第二管道上设置有第二调节阀。

可选的，所述换料水箱和所述第一管道的输入端之间串联有至少2个第一隔离阀，所述堆芯的热侧和所述第一管道的输入端之间串联有至少2个第二隔离阀，所述喷淋装置和所述第一管道的输出端之间并联有至少2个第三隔离阀。

可选的，所述喷淋装置设置于核电站中的安全壳中，所述喷淋装置为喷淋环管。

可选的，所述堆芯的冷侧与堆芯外侧的压力容器相连接，或者所述堆芯的冷侧连接在堆芯外侧压力容器上的反应堆冷却剂系统的冷管道上。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本实用新型实施例中，由于冷却和补水系统包括：换料水箱、热交换器、喷淋装置第一管道泵和第一管道；所述热交换器和所述第一管道泵设置于所述第一管道上，所述换料水箱以及堆芯的热侧分别与所述第一管道的输入端连接，所述喷淋装置以及所述堆芯的冷侧分别与所述第一管道的输出端连接。这样相比现有技术中设置安全壳喷淋系统以降低安全壳中的压力和温度，设置堆芯冷却系统以排出堆芯余热，设置补水系统对堆芯进行补水，本实用新型实施例可以提高冷却和补水系统的设备利用率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种冷却和补水系统的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种冷却和补水系统的示意图；

图3是本实用新型实施例提供的另一种冷却和补水系统的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种冷却和补水系统的示意图，如图 1所示，包括：换料水箱11、热交换器12、喷淋装置13、第一管道泵19和第一管道14；所述热交换器12和所述第一管道泵19设置于所述第一管道14上，所述换料水箱11以及堆芯的热侧a分别与所述第一管道的输入端c连接，所述喷淋装置13以及堆芯的冷侧b分别与所述第一管道的输出端d连接。

本实用新型实施例中，所述换料水箱11中的水从所述第一管道的输入端c，经过所述热交换器12，到所述第一管道的输出端d，然后输送至所述堆芯的冷侧b，完成对堆芯的补水。当水经过所述热交换器12时，所述热交换器 12将水降温，将水的温度控制在预设范围内，使得所述换料水箱11对所述堆芯的冷侧b补充的水为冷却水。在发生破口事故而导致堆芯内的冷却剂液位下降，堆芯需要低压应急补水时，所述冷却和补水系统通过上述步骤实现堆芯补水功能。

所述堆芯的热侧a中的水从所述第一管道的输入端c，经过所述热交换器 12，到所述第一管道的输出端d，然后冷却水被输送至所述堆芯的冷侧b，带出堆芯余热，实现对堆芯的冷却。当水经过所述热交换器12时，所述热交换器12将水降温，将水的温度控制在预设范围内，形成冷却水。该流程形成循环回路，冷却水到达所述堆芯的冷侧b时，带出堆芯余热。

由于反应堆堆芯的温度较高，在发生主蒸汽管道断裂或者反应堆冷却系统的主管道出现大破口等事故时，核电站中的安全壳内的压力和温度会迅速升高。所述换料水箱11中的水从所述第一管道的输入端c，经过所述热交换器12，到所述第一管道的输出端d，然后输送至所述喷淋装置13，所述喷淋装置13 将冷却水喷洒至安全壳中，降低安全壳内的压力和温度，实现安全壳喷淋功能。

本实用新型实施例提供的冷却和补水系统同时具备实现堆芯补水，堆芯冷却和安全壳喷淋的功能，系统具备多样的安全功能；结构较简单，设备精简；在实现冷却和补水功能的同时，降低冗余。本实用新型实施例中在实现不同的安全功能时，共用所述热交换器12、所述第一管道泵19和部分管道等设施，设备利用率较高，经济性较好。

本实用新型实施例中可以通过设置隔离阀、止回阀和调节阀等等阀门来控制管路的通断和流体流量。

作为一种可选的实施方式，所述系统中还设置有非能动补水装置，如图2 所示，所述非能动补水装置中包括堆腔注水水箱15，所述堆腔注水水箱15的安装高度高于所述堆芯16的高度，所述堆腔注水水箱15与所述堆芯的冷侧b 连接。

该实施方式中，所述堆腔注水水箱15的安装高度高于所述堆芯16的高度，打开所述堆腔注水水箱15和所述堆芯的冷侧b之间的阀门，所述堆腔注水水箱15中的水可以依靠重力作用，自动注入所述堆芯16中，实现非能动应急补水。

在需要所述堆腔注水水箱15直接向堆芯16补水的工况，一般是堆芯16 内的压力和温度较低，如核电站停堆阶段，且堆芯16内冷却剂液位降低时。当堆芯16内的压力和温度较低时，无需用到所述热交换器12进行降温。

作为一种可选的实施方式，如图2所示，所述系统中包括稳压器17和第一卸压装置18，所述稳压器17与所述堆芯的热侧a连接，所述第一卸压装置 18设置于所述稳压器17的一端。

该实施方式中，对所述第一卸压装置18的类型不作限定，所述第一卸压装置18可以为安全阀或者爆破阀，也可以为调节式卸压装置，对此该实施方式不作限定。所述冷却和补水系统中还用到了蒸汽发生器和蒸汽发生器二次侧的第二卸压装置，所述蒸汽发生器为核电站自身已有的公用的蒸汽发生器，所述第二卸压装置为核电站自身已有的公用的卸压装置。

当堆芯16的压力较高时，会阻碍所述换料水箱11对堆芯16的注水，此时所述第一卸压装置18和所述第二卸压装置对所述堆芯16进行卸压，使得所述堆芯16处于较低压的状况，所述换料水箱11对堆芯16的注水更轻松，注水效率更高。

所述冷却和补水系统可优先使用所述第二卸压装置执行卸压功能，当所述第二卸压装置失效时，所述冷却和补水系统可使用所述第一卸压装置18执行卸压功能。所述第一卸压装置18或所述第二卸压装置将所述堆芯16内的压力降低至可以满足所述第一管道泵19扬程的压力值后，所述第一管道泵19将所述换料水箱11中的水注入所述堆芯16中，执行对所述堆芯16的低压应急补水。

作为一种可选的实施方式，所述第一卸压装置18为安全阀或爆破阀。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，图3是本实用新型实施例提供的另一种冷却和补水系统的示意图，如图3所示，所述第一管道泵19与所述热交换器12的输入端连接，所述第一管道泵19和所述热交换器12之间设置有第一止回阀20。

在所述冷却和补水系统实现堆芯补水，堆芯冷却和安全壳喷淋功能时，所述第一管道泵19给水的输送提供动力，提高补水和冷却效率。所述堆腔注水水箱15直接与所述堆芯的冷侧连接，未经过所述第一管道泵19和所述热交换器12，为非能动补水。

所述第一管道泵19和所述热交换器12之间设置有所述第一止回阀20，防止水从所述热交换器12流向所述第一管道泵19，保证水的单向流动，防止回流。

该实施方式中对止回阀的数量不作限定，例如，所述热交换器12和所述堆芯的冷侧b之间可以设置第二止回阀21，防止所述堆芯的冷侧b中的流体流向所述热交换器12，对所述热交换器12进行保护。所述冷却和补水系统中可以包括一个或多个止回阀。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，所述第一管道中还设置有第一调节阀22，所述第一调节阀22的输入端与所述热交换器12的输出端连接；所述系统中还包括第二管道23，所述第二管道23的输入端与所述热交换器12 的输入端连接，所述第二管道23的输出端与所述第一调节阀22的输出端连接，所述第二管道23上设置有第二调节阀24。

该实施方式中，在所述热交换器12的下游设置所述第一调节阀22，在旁路管线中设置所述第二调节阀24，所述第一调节阀22和所述第二调节阀24 用来对经过所述热交换器12的水进行流量调节，满足堆芯余热导出的限定降温速率的要求。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，所述换料水箱11和所述第一管道的输入端c之间串联有至少2个第一隔离阀25，所述堆芯的热侧a和所述第一管道的输入端之间串联有至少2个第二隔离阀26，所述喷淋装置13和所述第一管道的输出端d之间并联有至少2个第三隔离阀27。

该实施方式中，所述换料水箱11和所述第一管道的输入端c之间串联有至少2个所述第一隔离阀25，在需要关闭所述换料水箱11和所述第一管道的输入端c之间的管道的工况下，如果其中1个所述第一隔离阀25关闭失效时，还有另外至少1个所述第一隔离阀25可以用来关闭管道，防止因阀门关闭不及时而造成管道破裂等后果。类似的，所述堆芯的热侧a和所述第一管道的输入端c之间串联有至少2个第二隔离阀26。

所述喷淋装置13和所述第一管道的输出端d之间并联有至少2个第三隔离阀27，在需要开启所述喷淋装置13和所述第一管道的输出端d之间的管道的工况下，如果其中1个所述第三隔离阀27开启失效时，还有另外至少1个所述第三隔离阀27可以用来开启管道，防止因阀门开启不及时而造成安全壳内的温度和压力过高。

隔离阀用来控制管道流体的通断，需要说明的是，所述冷却和补水系统的其它位置也可以设置隔离阀，例如所述第二管道上可以设置第四隔离阀28，用来控制所述第二管道23中水的通断。所述冷却和补水系统对隔离阀的数量不作限定。

所述冷却和补水系统可以通过控制内部阀门的开闭状态，来控制实现不同的安全功能。例如，当所述冷却和补水系统仅需要实现安全壳喷淋功能时，核电站操作人员关闭所述第二隔离阀26，开启所述第一隔离阀25，开启所述第三隔离阀27，开启所述第一管道和所述第二管道中的阀门，关闭所述第一管道的输出端d至所述堆芯的冷侧b之间的阀门。

作为一种可选的实施方式，所述喷淋装置13设置于核电站中的安全壳中，所述喷淋装置13为喷淋环管。

该实施方式中对所述喷淋装置13的数量不作限定，根据堆芯功率以及安全壳的大小，所述喷淋装置13的数量可以设置为1个或多个，所述喷淋装置 13喷洒进安全壳的水覆盖整个安全壳的横截面。

作为一种可选的实施方式，所述堆芯的冷侧与堆芯外侧的压力容器相连接，或者所述堆芯的冷侧连接在堆芯外侧压力容器上的反应堆冷却剂系统的冷管道上。

该实施方式中，所述堆芯的冷侧b可以直接与堆芯外侧的压力容器相连，也可以连接在堆芯外侧压力容器上的反应堆冷却剂系统的冷管道上。所述堆芯的冷侧b直接与堆芯外侧的压力容器相连，可以避免受到反应堆冷却剂系统冷管道破裂的影响，安全性更高。

本实用新型实施例中，由于冷却和补水系统包括：换料水箱、热交换器、喷淋装置、第一管道泵和第一管道；所述热交换器和所述第一管道泵设置于所述第一管道上，所述换料水箱以及堆芯的热侧分别与所述第一管道的输入端连接，所述喷淋装置以及所述堆芯的冷侧分别与所述第一管道的输出端连接。这样相比现有技术中设置安全壳喷淋系统以降低安全壳中的压力和温度，设置堆芯冷却系统以排出堆芯余热，设置补水系统对堆芯进行补水，本实用新型实施例可以提高冷却和补水系统的设备利用率。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种冷却和补水系统，其特征在于，包括：换料水箱、热交换器、喷淋装置、第一管道泵和第一管道；所述热交换器和所述第一管道泵设置于所述第一管道上，所述换料水箱以及堆芯的热侧分别与所述第一管道的输入端连接，所述喷淋装置以及堆芯的冷侧分别与所述第一管道的输出端连接。

2.如权利要求1所述的冷却和补水系统，其特征在于，所述系统中还设置有非能动补水装置，所述非能动补水装置中包括堆腔注水水箱，所述堆腔注水水箱的安装高度高于所述堆芯的高度，所述堆腔注水水箱与所述堆芯的冷侧连接。

3.如权利要求1所述的冷却和补水系统，其特征在于，所述系统中包括稳压器和第一卸压装置，所述稳压器与所述堆芯的热侧连接，所述第一卸压装置设置于所述稳压器的一端。

4.如权利要求3所述的冷却和补水系统，其特征在于，所述第一卸压装置为安全阀或爆破阀。

5.如权利要求1所述的冷却和补水系统，其特征在于，所述第一管道泵与所述热交换器的输入端连接，所述第一管道泵和所述热交换器之间设置有第一止回阀。

6.如权利要求5所述的冷却和补水系统，其特征在于，所述第一管道中还设置有第一调节阀，所述第一调节阀的输入端与所述热交换器的输出端连接；

所述系统中还包括第二管道，所述第二管道的输入端与所述热交换器的输入端连接，所述第二管道的输出端与所述第一调节阀的输出端连接，所述第二管道上设置有第二调节阀。

7.如权利要求1所述的冷却和补水系统，其特征在于，所述换料水箱和所述第一管道的输入端之间串联有至少2个第一隔离阀，所述堆芯的热侧和所述第一管道的输入端之间串联有至少2个第二隔离阀，所述喷淋装置和所述第一管道的输出端之间并联有至少2个第三隔离阀。

8.如权利要求1所述的冷却和补水系统，其特征在于，所述喷淋装置设置于核电站中的安全壳中，所述喷淋装置为喷淋环管。

9.如权利要求1所述的冷却和补水系统，其特征在于，所述堆芯的冷侧与堆芯外侧的压力容器相连接，或者所述堆芯的冷侧连接在堆芯外侧压力容器上的反应堆冷却剂系统的冷管道上。

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