一種用于核電站的非能動(dòng)重力安注系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種非能動(dòng)重力安注系統(tǒng)，具體而言，涉及一種用于核電站的非 能動(dòng)重力安注系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 安全的核電是一種高能源密度的清潔能源，對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和保 障能源安全有重要的作用。然而一旦核電站出現(xiàn)安全問(wèn)題，則對(duì)工作人員、周邊居民以及生 態(tài)環(huán)境等會(huì)帶來(lái)巨大的威脅。為此核電站安全問(wèn)題是人們應(yīng)用核電時(shí)必須重點(diǎn)考慮的問(wèn) 題。目前核電站傾向于采用非能動(dòng)安全技術(shù)處理事故。所謂非能動(dòng)安全技術(shù)是指在發(fā)生事 故情況下利用自然力完成各種冷卻功能，其中自然力可由重力、蓄壓氣體壓力、自然循環(huán)產(chǎn) 生的驅(qū)動(dòng)力等來(lái)產(chǎn)生，無(wú)需泵及外部電源。因此，在提高了核電站安全可靠性的同時(shí)大大簡(jiǎn) 化了了核電站的安全系統(tǒng)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)的核電站包括主回路系統(tǒng)和與其連通的反應(yīng)堆堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng)，反應(yīng) 堆堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng)用于在發(fā)生事故時(shí)帶走主回路系統(tǒng)中反應(yīng)堆堆芯殘余裂變產(chǎn)生的反 應(yīng)堆堆芯余熱。
[0004] 圖1示出了當(dāng)前非能動(dòng)核電站的主回路系統(tǒng)。如圖1所示，當(dāng)前非能動(dòng)核電站的 主回路系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)生器6、u型管5、主回路系統(tǒng)冷段3、主回路系統(tǒng)熱段4、主泵9、反應(yīng) 堆壓力容器2、位于反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)的反應(yīng)堆堆芯1、波動(dòng)管10與穩(wěn)壓器11，其中U型 管5設(shè)置在蒸汽發(fā)生器6中，U型管出口端匯集到蒸汽發(fā)生器底部的冷腔室隔間7,冷腔室 隔間7通過(guò)主泵9與主回路系統(tǒng)冷段3連通，主回路系統(tǒng)冷段3與反應(yīng)堆壓力容器2連通， 反應(yīng)堆壓力容器2還與主回路系統(tǒng)熱段4連通，主回路系統(tǒng)熱段4通過(guò)波動(dòng)管10與穩(wěn)壓器 11連通并通過(guò)蒸汽發(fā)生器底部的熱腔室隔間8與U型管5的入口端連通，冷卻劑通過(guò)主回 路系統(tǒng)冷段3進(jìn)入反應(yīng)堆壓力容器2,到達(dá)反應(yīng)堆堆芯1的入口，在流經(jīng)反應(yīng)堆堆芯1時(shí)帶 走反應(yīng)堆堆芯產(chǎn)生的核反應(yīng)能量，被加熱的冷卻劑(例如溫度為大約321°C )流經(jīng)主回路系 統(tǒng)熱段4,到達(dá)蒸汽發(fā)生器底部的熱腔室隔間8并進(jìn)入U(xiǎn)型管5的入口端，通過(guò)U型管5將 熱量傳遞給蒸汽發(fā)生器6內(nèi)和U型管5外的冷卻劑，U型管5內(nèi)的冷卻劑溫度降低(例如冷 卻劑溫度為280°C)并通過(guò)U型管的出口端匯集在蒸汽發(fā)生器底部冷腔室隔間7,冷腔室隔 間內(nèi)7的冷卻劑通過(guò)主泵9泵入主回路系統(tǒng)冷段3,再次回到反應(yīng)堆壓力容器2,形成主回 路系統(tǒng)的閉式冷卻循環(huán)。圖1中箭頭Fl為溫度較低的冷卻劑流向，箭頭F2為溫度較高的 冷卻劑流向。
[0005] 為了穩(wěn)定主回路系統(tǒng)的壓力，主回路系統(tǒng)熱段4通過(guò)波動(dòng)管10與穩(wěn)壓器11連 通，穩(wěn)壓器11內(nèi)為飽和液與飽和蒸汽(例如為冷卻水的飽和液與飽和蒸汽)，滿足主回路系 統(tǒng)的穩(wěn)壓要求。穩(wěn)壓器11用于將主回路系統(tǒng)的壓力維持在正常運(yùn)行的高壓狀態(tài)(如大約 15. 5MPa)，使得在正常工作狀態(tài)下的反應(yīng)堆堆芯1反應(yīng)期間，反應(yīng)堆壓力容器2內(nèi)的冷卻劑 不會(huì)出現(xiàn)沸騰。經(jīng)反應(yīng)堆堆芯1加熱的冷卻水在流經(jīng)U型管5時(shí)，將熱量傳遞給蒸汽發(fā)生器 6內(nèi)和U型管5外的冷卻水，使得蒸汽發(fā)生器6中的冷卻水蒸發(fā)形成蒸汽，蒸汽發(fā)生器6中 蒸汽通過(guò)主蒸汽管線12,通過(guò)常開(kāi)的主蒸汽隔離閥13被輸送給蒸汽輪機(jī)（圖1中未示出）， 帶動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電，從而將反應(yīng)堆堆芯產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br>[0006] 核電站發(fā)生完全斷電的情況下，由于主蒸汽隔離閥13關(guān)閉，蒸汽發(fā)生器的二次側(cè) (蒸汽發(fā)生器6內(nèi)和U型管5外的空間）內(nèi)的飽和水蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽無(wú)法輸送給蒸汽輪機(jī) (圖1中未示出），蒸汽發(fā)生器的二次側(cè)無(wú)法利用正常工作方式帶走反應(yīng)堆堆芯殘余裂變產(chǎn) 生的反應(yīng)堆堆芯余熱。此時(shí)，非能動(dòng)核電站首先依靠主回路系統(tǒng)的自然循環(huán)，將一部分反 應(yīng)堆堆芯余熱通過(guò)蒸汽發(fā)生器內(nèi)的U型傳熱管傳遞給蒸汽發(fā)生器二次側(cè)，使得蒸汽發(fā)生器 二次側(cè)內(nèi)存有的飽和冷卻水不斷吸熱蒸發(fā)，導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)壓力升高，當(dāng)壓力升 高到蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泄壓閥設(shè)定的開(kāi)啟壓力時(shí)(如7. 8MPa)，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泄壓閥開(kāi) 啟，向安全殼內(nèi)排出高壓蒸汽，給蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泄壓，當(dāng)壓力降低至當(dāng)蒸汽發(fā)生器二次 側(cè)泄壓閥設(shè)定的關(guān)閉壓力時(shí)(如7. 6MPa)，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泄壓閥關(guān)閉。蒸汽發(fā)生器二次 側(cè)泄壓閥關(guān)閉后，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)由于U型管的持續(xù)換熱吸收反應(yīng)堆堆芯余熱其內(nèi)部壓 力重新升高，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)泄壓閥如此往復(fù)開(kāi)啟關(guān)閉，排出蒸汽，直至蒸汽發(fā)生器二次 側(cè)液位降低至蒸汽發(fā)生器二次側(cè)設(shè)定的低低液位。此時(shí)，如果無(wú)法繼續(xù)帶走反應(yīng)堆堆芯余 熱，則將發(fā)生事故。
[0007] 因而，需要提供一種用于核電站的非能動(dòng)重力安注系統(tǒng)，在蒸汽發(fā)生器二次側(cè)液 位降低到低低液位時(shí)，對(duì)其進(jìn)行可靠的非能動(dòng)補(bǔ)水，使得蒸汽發(fā)生器二次側(cè)持續(xù)載出反應(yīng) 堆堆芯余熱，降低反應(yīng)堆堆芯裸露的風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)事故后(本實(shí)用新型主要針對(duì)的全場(chǎng)斷電情 況）響應(yīng)時(shí)間，提高核電站的安全裕量。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于核電站的非能動(dòng)重力安注系統(tǒng)，其能夠在核 電站完全斷電的情況下利用非能動(dòng)方式對(duì)蒸發(fā)器二次側(cè)持續(xù)進(jìn)行補(bǔ)水，使得蒸汽發(fā)生器二 次側(cè)持續(xù)載出反應(yīng)堆堆芯余熱，避免發(fā)生事故。
[0009] 本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案涉及一種用于核電站的非能動(dòng)重力安注系統(tǒng)，核電站 的主回路系統(tǒng)包括放置于安全殼內(nèi)的蒸汽發(fā)生器和U型管，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)為蒸汽發(fā)生 器內(nèi)和U型管外的空間，其特征在于，所述非能動(dòng)重力安注系統(tǒng)包括放置于安全殼內(nèi)的非 能動(dòng)重力安注箱、安注管、安注隔離閥、浮力自動(dòng)連通器、液位連通管、壓力平衡管、汽封裝 置以及壓力平衡閥，其中壓力平衡閥處于常開(kāi)狀態(tài)，非能動(dòng)重力安注箱通過(guò)壓力平衡管、設(shè) 置在壓力平衡管上的鄰近非能動(dòng)重力安注箱的壓力平衡閥和設(shè)置在壓力平衡管上的鄰近 蒸汽發(fā)生器的汽封裝置與與蒸汽發(fā)生器二次側(cè)連通，保證非能動(dòng)重力安注箱內(nèi)部與蒸汽發(fā) 生器二次側(cè)壓力相同，在發(fā)生事故時(shí)，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)的飽和水蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，使得蒸 汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)的液位逐步降低至蒸汽發(fā)生器二次側(cè)設(shè)定的低低液位，此時(shí)液位連通管 內(nèi)的液位也將下降，浮力自動(dòng)連通器內(nèi)的浮子將下降，使得浮子處于開(kāi)啟狀態(tài)，由此重力安 注箱內(nèi)的冷卻水在重力作用下，通過(guò)安注管、設(shè)置在安注管上鄰近能動(dòng)重力安注箱的安注 隔離閥以及浮子進(jìn)入蒸汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)，逐步淹沒(méi)U形管；當(dāng)蒸汽發(fā)生器二次側(cè)內(nèi)的液 位回升到正常范圍以內(nèi)時(shí)，浮子將上升并重新處于封閉狀態(tài)，從而切斷重力安注箱與蒸汽 發(fā)生器二次側(cè)之間的連通。
[0010] 根據(jù)上述一個(gè)實(shí)施方案所述的用于核電站的非能動(dòng)重力安注系統(tǒng)，其中汽封裝置 為U型蒸汽封，U型蒸汽封用于防止蒸汽發(fā)生器內(nèi)熱蒸汽持續(xù)加熱非能動(dòng)重力安注箱內(nèi)的 冷卻水。
[0011] 根據(jù)上述一個(gè)實(shí)施方案所述的用于核電站的非能動(dòng)重力安注系統(tǒng)，其中在正常運(yùn) 行工況，安注隔離閥處于常開(kāi)位置，并且浮力自動(dòng)連通器內(nèi)的浮子處于封閉狀態(tài)，用于切斷 非能動(dòng)重力安注箱與蒸汽發(fā)生器二次側(cè)之間的連通。
[0012] 根據(jù)上述一個(gè)實(shí)施方案所述的用于核電站的非能動(dòng)重力安注系統(tǒng)，其中核電站包 括主回路系統(tǒng)和與其連通的反應(yīng)堆堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng)，反應(yīng)堆堆芯應(yīng)急冷卻系統(tǒng)用于在發(fā) 生事故時(shí)帶走主回路系統(tǒng)中反應(yīng)堆堆芯殘余裂變產(chǎn)生的反應(yīng)堆堆芯余熱。
[0013] 根據(jù)上述一個(gè)實(shí)施方案所述的用于核電站的非能動(dòng)重力安注系統(tǒng)，其中液位連通 管內(nèi)設(shè)置有上止擋件和下止擋件，浮子能夠在液位連通管內(nèi)在上止擋件和下止擋件之間運(yùn) 動(dòng)。
[0014] 根據(jù)本實(shí)用新型的用于核電站的非能動(dòng)重力安注系統(tǒng)以非能動(dòng)方式運(yùn)行，始終確 保蒸發(fā)器二次側(cè)內(nèi)液位保持在正常液位范圍，使得U形管內(nèi)的冷卻劑被冷卻，蒸發(fā)器二次 側(cè)內(nèi)的飽和水加熱蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽由蒸發(fā)器二次側(cè)的泄壓閥排放到安全殼內(nèi)，非能動(dòng)重力 安注箱內(nèi)的冷