CN215450909U - 一种适用于多用途反应堆的系统化非能动专设安全系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于多用途反应堆的系统化非能动专设安全系统，包括压力容器(19)、安全壳外侧壁冷却水箱(29)、内置换料水箱(6)，蒸汽管线(25)、给水管线(26)、中间回路入口管线(14)及中间回路出口管线(15)，所述中间回路入口管线(15)与所述内置换料水箱(6)底部通过余排出口管线(13)相连，所述中间回路出口管线(14)与内置换料水箱(6)底部通过低温余排入口管线(8)相连；本实用新型的专设安全系统取消了高中压安注，系统更为简化，并可同时满足多用途反应堆的高温运行模式和低温运行模式，使堆芯衰变热导出更为高效、安全、稳定、可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及反应堆安全领域，特别是属于系统化的非能动安全技术领域。
背景技术
多用途反应堆不仅可以用作发电，而且可以进行工业供热供汽，为城市供暖，还可用于海水淡化和海洋开发。多用途反应堆有多个功率平台，可满足不用的使用需求。
然而，现有技术的专设安全系统配置方案无法适用于多用途反应堆在不同功率下的运行需求。因此，本实用新型结合多用途反应堆的运行特点，提出了一种适用于多用途反应堆的系统化非能动专设安全系统，有效应对反应堆设计基准事故，保证反应堆安全性，且最大限度简化设备，提升经济性。
实用新型内容
本实用新型目的是结合多用途反应堆的设计理念，提出一种适用于多用途反应堆的系统化非能动专设安全系统，使其满足反应堆设计基准事故(LOCA与非LOCA事故)缓解需求，保证反应堆安全性，最大限度简化设备，提升经济性。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种适用于多用途反应堆的系统化非能动专设安全系统，包括压力容器(19)、安全壳外侧壁冷却水箱(29)、内置换料水箱(6)，蒸汽管线(25)、给水管线(26)、中间回路入口管线(14)及中间回路出口管线(15)，所述中间回路入口管线(15)与所述内置换料水箱(6)底部通过余排出口管线(13)相连，所述中间回路出口管线(14)与内置换料水箱(6)底部通过低温余排入口管线(8)相连，所述蒸汽管线(25)与高温余排热交换器(22)的入口通过高温余排入口管线(18)相连，所述给水管线(26)与高温余排热交换器(22)的出口通过高温余排出口管线(20)相连；
所述中间回路入口管线(14)与压力容器(19)的换热组件出口相连，所述中间回路出口管线(15)与压力容器(19)的换热组件入口相连，所述余排出口管线(13)设有低温余排出口阀(10)，所述低温余排入口管线(8)设有低温余排入口阀(9)，所述中间回路入口管线(14)设有中间回路入口阀(16)，所述中间回路出口管线(15)设有中间回路出口阀(17)；
所述稳压罐(4)与所述中间回路入口管线(14)相连，所述喷雾器(3)设置于所述稳压罐(4)的内侧顶部，所述喷雾头(3)在所述稳压罐(4)压力较高时打开；所述电加热器(5)设置于所述稳压罐(4)内侧底部，所述电加热器(5)在所述稳压罐(4)压力较低时打开；所述中间回路安全阀(2)的一端连接在所述稳压罐(4)外侧顶部，所述中间回路安全阀(2)在所述稳压罐(4)压力过高时释放压力至安全壳(1)内；
所述蒸汽管线(25)与压力容器(19)的蒸汽发生器出口相连，所述给水管线(26)与压力容器(19)的蒸汽发生器的入口相连，所述高温余排热交换器(22)浸没于所述内置换料水箱(6)中，所述高温余排出口管线(20)上设有高温余排出口阀(21)，所述蒸汽管线(25)设有蒸汽管线隔离阀(23)，所述给水管线(26)设有给水管线隔离阀(24)；
所述安全壳(1)内上部区域设有安全壳冷却热交换器(28)，所述安全壳冷却热交换器(28)的入口及出口分别通过管线与安全壳外侧壁冷却水箱(29)底部相连，所述安全壳冷却热交换器(28)出口设有安全壳冷却出口隔离阀(35)；所述压力容器(19)顶部设有卸压阀(27)和稳压器安全阀(30)，所述压力容器(19)的肩部与内置换料水箱(6)通过重力注射管线相连(12)，所述重力注射管线(12)上设有安注出口阀(11)；
所述安全壳(1)内部还设有过滤器(31)，所述过滤器(31)通过安全壳过滤排放管线(33)与安全壳过滤排放管线鼓泡器(34)相连，所述安全壳过滤排放管线鼓泡器(34)位于所述安全壳外侧壁冷却水箱(29)内，所述安全壳过滤排放管线(33)设有安全壳过滤排放管线隔离阀(32)。
在本实用新型的较佳实施方式中，所述低温余排入口管线(8)顶端设有鼓泡器(7)，所述内置换料水箱放置于所述安全壳(1)内部，反应堆压力容器(19)的顶部，所述安全壳冷却热交换器(28)的顶部标高位于所述安全壳外侧壁冷却水箱(29)底部标高之下，所述高温余排出口阀(21)为失效开的汽动阀、安注出口阀(11)为爆破阀、低温余排入口阀(9)、低温余排出口阀(10)都为常关汽动阀，所述卸压阀(27)为爆破阀，稳压器安全阀(30)为弹簧式安全阀。
本实用新型具有以下技术效果：
本实用新型采用系统化的非能动安全设计理念，长期运行不依赖外部驱动力(如：能动设备泵等)，极大地降低能动系统失效概率，提升反应堆的安全性。
本实用新型的专设安全系统取消了高中压安注，系统更为简化，并可同时满足多用途反应堆的高温运行模式和低温运行模式：在高温正常运行模式，通过蒸汽管线传输高品质蒸汽至终端设备(如：汽轮发电机，工厂等)，用于发电、工业用汽等用途；在低温正常运行模式下，多设置一条中间回路，隔离低温供暖回路，提供满足用户供暖需求的热水。在事故运行模式下，采用系统化的非能动技术，通过内置换料水箱可满足事故后至少72h的堆芯余热排出需求，实现反应堆的热量移出；同时针对低温供暖运行模式，冗余考虑先进的低温余排系统，确保供暖的安全性。
附图说明
图1是一种适用于多用途反应堆的系统化非能动专设安全系统示意图。
其中，1—安全壳；2—中间回路安全阀；3—喷雾器；4—稳压罐；5—电加热器；6—内置换料水箱；7—鼓泡器；8—低温余排入口管线；9—低温余排入口阀；10—低温余排出口阀；11—安注出口阀；12—重力注射管线1；13—余排出口管线；14—中间回路入口管线；15—中间回路出口管线；16—中间回路入口阀；17—中间回路出口阀；18—高温余排入口管线；19—反应堆压力容器；20—高温余排出口管线；21—高温余排出口阀；22—高温余排热交换器；23—蒸汽管线隔离阀；24—给水管线隔离阀；25—蒸汽管线；26—给水管线；27—卸压阀；28—安全壳冷却热交换器；29—安全壳外侧壁冷却水箱；30—稳压器安全阀；31—过滤器；32—安全壳过滤排放管线隔离阀；33—安全壳过滤排放管线；34—安全壳过滤排放管线鼓泡器；35—安全壳冷却出口隔离阀。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的示意图，包括压力容器19、安全壳外侧壁冷却水箱29、内置换料水箱6，蒸汽管线25、给水管线26、中间回路入口管线14及中间回路出口管线15，中间回路入口管线15与所述内置换料水箱6底部通过余排出口管线13相连，中间回路出口管线14与内置换料水箱6底部通过低温余排入口管线8相连，蒸汽管线25与高温余排热交换器22的入口通过高温余排入口管线18相连，给水管线26与高温余排热交换器22的出口通过高温余排出口管线20相连；压力容器19内部包括堆芯、蒸汽发生器、稳压器。
中间回路入口管线14与压力容器19的换热组件出口相连，中间回路出口管线15与压力容器19的换热组件入口相连，余排出口管线13设有低温余排出口阀10，低温余排入口管线8设有低温余排入口阀9，中间回路入口管线14设有中间回路入口阀16，中间回路出口管线15设有中间回路出口阀17；
稳压罐4与中间回路入口管线14相连，喷雾器3设置于稳压罐4的内侧顶部，喷雾头3在稳压罐4压力较高时打开；电加热器5设置于稳压罐4内侧底部，电加热器5在稳压罐4压力较低时打开；中间回路安全阀2的一端连接在稳压罐4外侧顶部，中间回路安全阀2在稳压罐4压力过高时释放压力至安全壳1内，以稳定中间回路的压力波动；
蒸汽管线25与压力容器19的蒸汽发生器出口相连，给水管线26与压力容器19的蒸汽发生器的入口相连，高温余排热交换器22浸没于内置换料水箱6中，高温余排出口管线20上设有高温余排出口阀21，蒸汽管线25设有蒸汽管线隔离阀23，给水管线26设有给水管线隔离阀24；
安全壳1内上部区域设有安全壳冷却热交换器28，安全壳冷却热交换器28的入口及出口分别通过管线与安全壳外侧壁冷却水箱29相连；压力容器19顶部设有卸压阀27和稳压器安全阀30，压力容器19的肩部与内置换料水箱6通过重力注射管线相连12，重力注射管线12上设有安注出口阀11。
在本实用新型的较佳实施方式中，内置换料水箱放置于安全壳1内部，低温余排入口管线8顶端设有鼓泡器7，可显著减小非能动余排运行时的汽锤，使系统运行更加可靠；反应堆压力容器19的顶部，高温余排出口阀21、低温余排入口阀9、低温余排出口阀10都为失效开的常关汽动阀，安注出口阀11、卸压阀27为爆破阀，稳压器安全阀30是弹簧式安全阀。
以下对本实用新型的运行原理进行说明。
对于非LOCA事故(反应堆压力边界不出现破损，如丧失正常给水事故)，高温运行模式的缓解方式为：关闭蒸汽管线隔离阀23，关闭给水管线隔离阀24，打开高温余排出口阀21，通过高温余排热交换器22带出堆芯衰变热；低温运行模式的冗余缓解方式为：关闭中间回路入口阀16、关闭中间回路出口阀17，打开低温余排入口阀9，打开低温余排出口阀10，以内置换料水箱6中的水作为冷源带出堆芯衰变热。
当压力容器承压边界发生破损(压力容器接管只有小尺寸管线，无中大破口)时，先充分利用高温余排冷却，待系统压力降至卸压阀27开启压力时，触发卸压阀27，直到系统降至更低的压力时，再触发安注出口阀11开启，将内置换料水箱6中的水通过重力注射管线12为堆芯补水。当内置换料水箱低水位时，开启安全壳内再循环管线阀门，通过地坑再循环保证失水事故的长期冷却。
当安全壳压力达到高压力驱动信号(内置换料水箱蒸发或破口质能释放)时，触发安全壳冷却出口隔离阀35，通过安全壳冷却热交换器28将安全壳外侧壁冷却水箱29内的水与安全壳内气体换热，实现对安全壳的长期冷却。当安全壳超压时，打开安全壳过滤排放管线33上的安全壳过滤排放管线隔离阀32，安全壳内气体通过过滤器31过滤后排放至安全壳外侧壁冷却水箱29中，安全壳过滤排放管线鼓泡器34可减少气锤发生。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本实用新型的举例说明，本实用新型也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本实用新型的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本实用新型的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本实用新型的范围内。
Claims (6)
1.一种适用于多用途反应堆的系统化非能动专设安全系统，其特征在于，所述系统包括压力容器(19)、安全壳外侧壁冷却水箱(29)、内置换料水箱(6)，蒸汽管线(25)、给水管线(26)、中间回路入口管线(14)及中间回路出口管线(15)，所述中间回路入口管线(14)与所述内置换料水箱(6)底部通过余排出口管线(13)相连，所述中间回路出口管线(15)与内置换料水箱(6)底部通过低温余排入口管线(8)相连，所述蒸汽管线(25)与高温余排热交换器(22)的入口通过高温余排入口管线(18)相连，所述给水管线(26)与高温余排热交换器(22)的出口通过高温余排出口管线(20)相连；
所述中间回路入口管线(14)与压力容器(19)的换热组件出口相连，所述中间回路出口管线(15)与压力容器(19)的换热组件入口相连，所述余排出口管线(13)设有低温余排出口阀(10)，所述低温余排入口管线(8)设有低温余排入口阀(9)，所述中间回路入口管线(14)设有中间回路入口阀(16)，所述中间回路出口管线(15)设有中间回路出口阀(17)；
稳压罐(4)与所述中间回路入口管线(14)相连，喷雾器(3)设置于稳压罐(4)的内侧顶部，喷雾器(3)在稳压罐(4)压力较高时打开；电加热器(5)设置于稳压罐(4)内侧底部，电加热器(5)在稳压罐(4)压力较低时打开；中间回路安全阀(2)的一端连接在稳压罐(4)外侧顶部，中间回路安全阀(2)在稳压罐(4)压力过高时释放压力至安全壳(1)内；
所述蒸汽管线(25)与压力容器(19)的蒸汽发生器出口相连，所述给水管线(26)与压力容器(19)的蒸汽发生器的入口相连，所述高温余排热交换器(22)浸没于所述内置换料水箱(6)中，所述高温余排出口管线(20)上设有高温余排出口阀(21)，所述蒸汽管线(25)设有蒸汽管线隔离阀(23)，所述给水管线(26)设有给水管线隔离阀(24)；
所述安全壳(1)内上部区域设有安全壳冷却热交换器(28)，所述安全壳冷却热交换器(28)的入口及出口分别通过管线与安全壳外侧壁冷却水箱(29)底部相连，所述安全壳冷却热交换器(28)出口设有安全壳冷却出口隔离阀(35)；所述压力容器(19)顶部设有卸压阀(27)和稳压器安全阀(30)，所述压力容器(19)的肩部与内置换料水箱(6)通过重力注射管线(12)相连，所述重力注射管线(12)上设有安注出口阀(11)；
所述安全壳(1)内部还设有过滤器(31)，所述过滤器(31)通过安全壳过滤排放管线(33)与安全壳过滤排放管线鼓泡器(34)相连，所述安全壳过滤排放管线鼓泡器(34)位于所述安全壳外侧壁冷却水箱(29)内，所述安全壳过滤排放管线(33)设有安全壳过滤排放管线隔离阀(32)。
2.如权利要求1所述的一种适用于多用途反应堆的系统化非能动专设安全系统，其特征在于，所述低温余排入口管线顶端设有鼓泡器(7)。
3.如权利要求1或2所述的一种适用于多用途反应堆的系统化非能动专设安全系统，其特征在于，所述内置换料水箱放置于所述安全壳(1)内部，反应堆压力容器(19)的顶部。
4.如权利要求1所述的一种适用于多用途反应堆的系统化非能动专设安全系统，其特征在于，所述安全壳冷却热交换器(28)的顶部标高位于所述安全壳外侧壁冷却水箱(29)底部标高之下。
5.如权利要求1所述的一种适用于多用途反应堆的系统化非能动专设安全系统，其特征在于，所述高温余排出口阀(21)、低温余排入口阀(9)、低温余排出口阀(10)为失效开的常关汽动阀。
6.如权利要求1所述的一种适用于多用途反应堆的系统化非能动专设安全系统，其特征在于，所述安注出口阀(11)和卸压阀(27)为爆破阀，稳压器安全阀(30)为弹簧式安全阀。
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Granted publication date: 20220107 Effective date of abandoning: 20240618 |
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