專利名稱:一種能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于反應(yīng)堆設(shè)計(jì)技術(shù)，具體涉及一種能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在核電站事故情況下，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急停堆是保護(hù)反應(yīng)堆安全的重要前提。對(duì)于傳統(tǒng)壓水堆設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，應(yīng)急停堆的主要實(shí)現(xiàn)途徑是向堆芯中插入由中子毒物組成的控制棒使反應(yīng)堆立刻進(jìn)入次臨界狀態(tài)。這種依靠控制棒實(shí)現(xiàn)緊急停堆的過(guò)程是反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，產(chǎn)生反應(yīng)堆緊急停堆驅(qū)動(dòng)信號(hào)，緊急停堆驅(qū)動(dòng)信號(hào)使停堆斷路器線圈失電，停堆斷路器打開(kāi)，棒電源失電，控制棒下落，反應(yīng)堆停堆。這種應(yīng)急停堆方法存在控制棒不能下插導(dǎo)致反應(yīng)堆不能緊急停堆的潛在可能性。
當(dāng)發(fā)生喪失正常給水和喪失廠外電源而未能緊急停堆這樣最不利事故時(shí)，需要啟動(dòng)輔助給水系統(tǒng)并且由事故緩解系統(tǒng)使汽輪機(jī)停機(jī)才能保證反應(yīng)堆安全，而這兩個(gè)條件不能確保實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)急停堆手段相對(duì)單一無(wú)法確保反應(yīng)堆安全，需要利用不同機(jī)理的停堆手段以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆安全停閉。
壓水堆核電站的反應(yīng)性控制中包括化學(xué)容積控制系統(tǒng)，通過(guò)向冷卻劑中添加硼酸調(diào)節(jié)一回路水的硼濃度，從而對(duì)反應(yīng)性進(jìn)行調(diào)節(jié)。目前，傳統(tǒng)的化學(xué)容積控制系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)提供應(yīng)急硼注入，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)高濃度硼酸的注入，因此，其只能作為反應(yīng)堆功率調(diào)節(jié)的手段，并不能作為一種應(yīng)急停堆的手段。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，增強(qiáng)事故情況下反應(yīng)堆應(yīng)急停堆系統(tǒng)的可靠性，提高反應(yīng)堆的安全性。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，包括控制棒應(yīng)急停堆子系統(tǒng)，控制棒應(yīng)急停堆子系統(tǒng)的停堆斷路器與反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)相連接，接收反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出的緊急停堆信號(hào)并實(shí)現(xiàn)控制棒下落；還包括應(yīng)急硼注入子系統(tǒng)，應(yīng)急硼注入子系統(tǒng)包括濃硼儲(chǔ)罐，濃硼儲(chǔ)罐通過(guò)注入管線連接反應(yīng)堆壓力容器及堆芯，注入管線上設(shè)有注入泵，注入泵與反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)相連接，接收反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出的未能實(shí)現(xiàn)緊急停堆事故保護(hù)信號(hào)或堆芯中子通量高信號(hào)并將濃硼注入反應(yīng)堆壓力容器及堆芯。
進(jìn)一步，如上所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，其中，在所述的濃硼儲(chǔ)罐內(nèi)設(shè)有用于保證溶液溫度不低于硼結(jié)晶溫度的電加熱元件。
進(jìn)一步，如上所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，其中，所述的注入管線一端連接濃硼儲(chǔ)罐底部，另一端與反應(yīng)堆安注系統(tǒng)冷段的注入管道相連接。
進(jìn)一步，如上所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，其中，所述的應(yīng)急硼注入系統(tǒng)包括兩個(gè)獨(dú)立的系列，每個(gè)系列單獨(dú)設(shè)有一個(gè)濃硼儲(chǔ)罐和一條注入管線，每個(gè)系列的濃硼容量均滿足100%注入能力。[0010]進(jìn)一步，如上所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，其中，所述的濃硼儲(chǔ)罐與反應(yīng)堆硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)相連接。
進(jìn)一步，如上所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，其中，所述的濃硼儲(chǔ)罐中硼溶液的濃度為7000-9000ppm，硼注箱所在房間的環(huán)境溫度高于9000ppm硼酸溶液結(jié)晶
溫度限值。
本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型提供了一種能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)和方法，當(dāng)事故情況發(fā)生，需要緊急停堆時(shí)，既可以依靠控制棒自身重力非能動(dòng)的下插實(shí)現(xiàn)緊急停堆，又可以在非能動(dòng)手段失效時(shí)通過(guò)能動(dòng)手段注入濃硼酸溶液使反應(yīng)堆緊急停閉，極大地提高了反應(yīng)堆的安全性。


圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成及控制邏輯示意圖。
圖中，1.反應(yīng)堆壓力容器及堆芯2.蒸汽發(fā)生器3.穩(wěn)壓器4.主泵5.控制棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)6.停堆斷路器7.應(yīng)急硼注入系統(tǒng)8.濃硼儲(chǔ)罐9.電加熱元件10.注入泵11.注入管線12.安全殼
具體實(shí)施方式
能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)是在二代改進(jìn)型核電廠安全系統(tǒng)的成熟設(shè)計(jì)思路和風(fēng)險(xiǎn)指引的設(shè)計(jì)手段的基礎(chǔ)上，在優(yōu)化原有的控制棒斷電后依靠重力下插的應(yīng)急停堆手段之外，增加應(yīng)急硼注入系統(tǒng)作為能動(dòng)的應(yīng)急停堆手段。該種配置屬于能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的安全措施，既可以通過(guò)非能動(dòng)的控制棒落棒實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆停閉，也可以通過(guò)能動(dòng)的應(yīng)急硼注入實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆安全停閉，使應(yīng)急停堆手段具有冗余性和多樣性，從而提高了反應(yīng)堆安全性。
本實(shí)用新型所提供的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，包括控制棒應(yīng)急停堆子系統(tǒng)和應(yīng)急硼注入子系統(tǒng)，控制棒應(yīng)急停堆子系統(tǒng)的停堆斷路器與反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)相連接，接收反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出的緊急停堆信號(hào)并實(shí)現(xiàn)控制棒下落；應(yīng)急硼注入系統(tǒng)包括濃硼儲(chǔ)罐，在所述的濃硼儲(chǔ)罐內(nèi)設(shè)有用于保證溶液溫度不低于硼結(jié)晶溫度的電加熱元件，濃硼儲(chǔ)罐通過(guò)注入管線連接反應(yīng)堆壓力容器及堆芯，注入管線一端連接濃硼儲(chǔ)罐底部，另一端與反應(yīng)堆安注系統(tǒng)冷段的注入管道相連接，注入管線上設(shè)有注入泵，注入泵與反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)相連接，接收反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出的未能實(shí)現(xiàn)緊急停堆事故保護(hù)信號(hào)或堆芯中子通量高信號(hào)并將濃硼注入反應(yīng)堆壓力容器及堆芯。所述的濃硼儲(chǔ)罐與反應(yīng)堆硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)相連接。
上述系統(tǒng)所采用的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆方法如下在事故情況下，反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)向控制棒應(yīng)急停堆子系統(tǒng)的停堆斷路器發(fā)出反應(yīng)堆緊急停堆信號(hào)，緊急停堆信號(hào)使停堆斷路器線圈失電，停堆斷路器打開(kāi)，控制棒電源失電，控制棒下落；當(dāng)控制棒下落失效時(shí)，反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)向應(yīng)急硼注入系統(tǒng)發(fā)出未能實(shí)現(xiàn)緊急停堆事故保護(hù)信號(hào)或堆芯中子通量高信號(hào)，應(yīng)急硼注入系統(tǒng)接收到信號(hào)后啟動(dòng)注入泵，將濃硼注入反應(yīng)堆壓力容器及堆芯，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急停堆。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。[0019]實(shí)施例
如圖1所示，用于核電站的常規(guī)壓水堆包括反應(yīng)堆壓力容器及堆芯1、蒸汽發(fā)生器2、穩(wěn)壓器3、主泵4，控制棒應(yīng)急停堆子系統(tǒng)5，另外，核電廠設(shè)計(jì)有反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)，由相關(guān)的測(cè)量?jī)x表和控制系統(tǒng)等組成。在發(fā)生事故時(shí)，反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，發(fā)出反應(yīng)堆緊急停堆驅(qū)動(dòng)信號(hào)(自動(dòng)停堆信號(hào)或手動(dòng)停堆信號(hào))，觸發(fā)反應(yīng)堆應(yīng)急停堆系統(tǒng)中的控制棒驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5。緊急停堆驅(qū)動(dòng)信號(hào)使控制棒應(yīng)急停堆子系統(tǒng)5中的停堆斷路器6線圈失電，停堆斷路器6打開(kāi)，控制棒電源失電，控制棒下落，反應(yīng)堆停堆。另外，如果控制棒下插失敗，通過(guò)監(jiān)測(cè)反應(yīng)堆中子注量等參數(shù)，確認(rèn)控制棒未能實(shí)現(xiàn)應(yīng)急停堆(ATWS)，反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)向應(yīng)急硼注入系統(tǒng)發(fā)出未能實(shí)現(xiàn)緊急停堆信號(hào)(ATWS信號(hào))或堆芯中子通量高信號(hào)，從而啟動(dòng)應(yīng)急硼注入系統(tǒng)7。
在本實(shí)施例中，應(yīng)急硼注入子系統(tǒng)7設(shè)置了兩個(gè)獨(dú)立的系列，每個(gè)系列的容量為100%注入能力。每個(gè)系列單獨(dú)包括一個(gè)濃硼儲(chǔ)罐8，在濃硼儲(chǔ)罐8內(nèi)設(shè)有用于保證溶液溫度不低于硼結(jié)晶溫度的電加熱元件9，濃硼儲(chǔ)罐8通過(guò)注入管線11連接反應(yīng)堆壓力容器及堆芯，注入管線11 一端連接濃硼儲(chǔ)罐8的底部，另一端與反應(yīng)堆安注系統(tǒng)冷段的注入管道相連接，注入管線11上設(shè)有注入泵10。濃硼儲(chǔ)罐8與反應(yīng)堆硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)相連接。兩個(gè)系列的兩條硼注入管線在進(jìn)入安全殼12后合并成一條注入母管，然后可再分為三條注入管線通過(guò)安注系統(tǒng)冷段的注入管道連接至反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的三個(gè)冷管段。當(dāng)然，這種連接方式只是作為一種實(shí)施例提出，本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以采用其它管線連接方式將濃硼注入反應(yīng)堆壓力容器及堆芯。
應(yīng)急硼注入子系統(tǒng)可以自動(dòng)啟動(dòng)，也可以手動(dòng)啟動(dòng)，將濃硼儲(chǔ)罐內(nèi)的濃硼溶液注入到反應(yīng)堆一回路。在控制棒下插失敗時(shí)，應(yīng)急硼注入系統(tǒng)收到ATWS信號(hào)，將濃硼注入反應(yīng)堆壓力容器及堆芯，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急停堆。另外，在主蒸汽管道斷裂等事故工況下，為了保證停堆深度，防止反應(yīng)堆重返臨界，在插入控制棒后，根據(jù)反應(yīng)堆保護(hù)信號(hào)同時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急硼注入系統(tǒng)，確保反應(yīng)堆保持在安全停閉狀態(tài)。
在核電站正常運(yùn)行期間，控制棒組處于正常位置，應(yīng)急硼注入泵處于備用狀態(tài)；緊急停堆信號(hào)產(chǎn)生后，控制棒下插緊急停堆，如果控制棒下插失效將產(chǎn)生ATWS信號(hào)或堆芯中子通量高信號(hào)從而啟動(dòng)應(yīng)急硼注入泵從濃硼儲(chǔ)罐吸水，硼注入泵有足夠的壓頭確保在任何一回路壓力下向堆芯注入硼酸溶液，從而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆安全停堆。
另外，本實(shí)用新型還可以設(shè)置硼酸再循環(huán)管線用以定期循環(huán)濃硼儲(chǔ)罐內(nèi)的硼酸溶液，濃硼儲(chǔ)罐上可設(shè)置用于補(bǔ)水和補(bǔ)充硼酸溶液的管線及閥門(mén)。
本實(shí)用新型為反應(yīng)堆的應(yīng)急停堆提供了兩條途徑，并且兩種方式相互結(jié)合，共同發(fā)揮作用，從總體上大大提高了應(yīng)急停堆實(shí)現(xiàn)的可靠性，從而提高了反應(yīng)堆的安全性。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求
及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，包括控制棒應(yīng)急停堆子系統(tǒng)(5)，控制棒應(yīng)急停堆子系統(tǒng)(5)的停堆斷路器(6)與反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)相連接；其特征在于還包括應(yīng)急硼注入子系統(tǒng)(7)，應(yīng)急硼注入子系統(tǒng)(7)包括濃硼儲(chǔ)罐(8)，濃硼儲(chǔ)罐(8)通過(guò)注入管線 (11)連接反應(yīng)堆壓力容器及堆芯(1)，注入管線(11)上設(shè)有注入泵(10)，注入泵(10)與反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)相連接。
2.如權(quán)利要求
1所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，其特征在于在所述的濃硼儲(chǔ)罐(8 )內(nèi)設(shè)有用于保證溶液溫度不低于硼結(jié)晶溫度的電加熱元件(9 )。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，其特征在于所述的注入管線(11) 一端連接濃硼儲(chǔ)罐(8)底部，另一端與反應(yīng)堆安注系統(tǒng)冷段的注入管道相連接。
4.如權(quán)利要求
1或2所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，其特征在于所述的應(yīng)急硼注入系統(tǒng)(7)包括兩個(gè)獨(dú)立的系列，每個(gè)系列單獨(dú)設(shè)有一個(gè)濃硼儲(chǔ)罐(8)和一條注入管線(11)，每個(gè)系列的濃硼容量均滿足100%注入能力。
5.如權(quán)利要求
4所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，其特征在于所述的濃硼儲(chǔ)罐(8)與反應(yīng)堆硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)相連接。
6.如權(quán)利要求
1或2所述的能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)，其特征在于所述的濃硼儲(chǔ)罐中硼溶液的濃度為7000-9000ppm，硼注箱所在房間的環(huán)境溫度高于9000ppm硼酸溶液結(jié)晶溫度限值。
專利摘要
本實(shí)用新型屬于反應(yīng)堆設(shè)計(jì)技術(shù)，具體涉及一種能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)急停堆系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括控制棒應(yīng)急停堆子系統(tǒng)和應(yīng)急硼注入子系統(tǒng)?？刂瓢魬?yīng)急停堆子系統(tǒng)的停堆斷路器與反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)相連接，接收反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出的緊急停堆信號(hào)并實(shí)現(xiàn)控制棒下落；應(yīng)急硼注入子系統(tǒng)包括濃硼儲(chǔ)罐和注入管線上的注入泵，濃硼儲(chǔ)罐通過(guò)注入管線連接反應(yīng)堆壓力容器及堆芯，注入泵控制系統(tǒng)與反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)相連接，接收反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出的未能實(shí)現(xiàn)緊急停堆信號(hào)或堆芯中子通量高信號(hào)并將濃硼注入反應(yīng)堆壓力容器及堆芯。本實(shí)用新型增強(qiáng)了事故情況下反應(yīng)堆應(yīng)急停堆系統(tǒng)的可靠性，提高了反應(yīng)堆的安全性。
文檔編號(hào)G21C9/02GKCN202887744SQ201220509604
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年9月27日
發(fā)明者趙俠, 于勇, 黃偉峰, 趙斌 申請(qǐng)人:中國(guó)核電工程有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan