[發(fā)明專利]用于核電站設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故下安全殼消氫的設(shè)計(jì)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110273014.7
• 申請(qǐng)日: 2011-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN102306506A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李麗娟;劉建平;李軍;李嫦月;王曉江;于鳳云;劉江;張俊京
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)核電工程有限公司
• 主分類號(hào): G21C9/06
• 分類號(hào): G21C9/06
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，具體涉及一種用于核電站設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故下安全殼消氫的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

核電安全工作需要考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故的對(duì)策。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故都有可能產(chǎn)生和釋放大量的氫氣，因此，安全殼消氫措施是核電站設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故的對(duì)策中必須考慮的內(nèi)容。

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故下，氫氣可能由于下述原因而積累：

--冷卻劑在堆芯區(qū)和地坑區(qū)的輻照分解；

--鋯-水反應(yīng)(鋯燃料包殼在事故期間被冷卻劑或蒸汽腐蝕)；

--在安全殼內(nèi)金屬(鋁和鋅)被安全殼噴淋液腐蝕；

--反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中溶解的氫(假定在LOCA一開始立即被釋放到安全殼中)。

嚴(yán)重事故下氫氣的來(lái)源主要包括以下幾個(gè)方面：

--壓力容器內(nèi)金屬材料的氧化

壓力容器內(nèi)金屬材料的氧化主要包括：鋯包殼、格架、其他金屬構(gòu)架以及吸收材料碳化硼(B₄C)被水蒸氣氧化或被壓力容器下封頭儲(chǔ)存的水氧化。

--壓力容器外堆芯熔融物與混凝土反應(yīng)

在堆芯冷卻系統(tǒng)壓力降低情況下壓力容器下封頭失效時(shí)，堆芯熔融物跌落在堆坑混凝土底板上，將會(huì)發(fā)生熔融物-混凝土反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。

--其他可能的氫氣來(lái)源

水的輻照分解作用(容器內(nèi)或地坑中的水)和安全殼內(nèi)金屬的腐蝕(主要是Al和Zn)都會(huì)產(chǎn)生氫氣，但由于生成量很小，在嚴(yán)重事故分析中這些都可以忽略不計(jì)。

氫氣具有相對(duì)密度小，在大氣中快速上升擴(kuò)散的特點(diǎn)。氫氣的分布受混合時(shí)間很短時(shí)的強(qiáng)迫對(duì)流和混合時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的自然對(duì)流的影響。氣體的分布主要取決于氫氣、蒸汽釋放的地點(diǎn)、釋放率。因此，安全殼內(nèi)氫氣來(lái)源的位置對(duì)氫氣的分布有很大影響。

目前，核電站的安全殼消氫措施一般有兩套，一套是設(shè)在ETY系統(tǒng)的用于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的移動(dòng)式氫復(fù)合器，另一套是設(shè)在EUH系統(tǒng)的用于嚴(yán)重事故的非能動(dòng)氫復(fù)合器。ETY系統(tǒng)的移動(dòng)式氫復(fù)合器在發(fā)生設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故時(shí)啟用，將安全殼內(nèi)放射性氣體引至移動(dòng)式氫復(fù)合器消氫，然后再返回安全殼。由于移動(dòng)式氫復(fù)合器需要臨時(shí)連接，操作過(guò)程存在安全殼旁通和放射性物質(zhì)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。雖然設(shè)計(jì)了屏蔽墻，操作過(guò)程中對(duì)人員的輻照還是不可避免的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有核電站中根據(jù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故設(shè)置兩套安全殼消氫系統(tǒng)的問(wèn)題，以及用于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的移動(dòng)式氫復(fù)合器所存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種能夠包絡(luò)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故的安全殼消氫設(shè)計(jì)方法，提高運(yùn)行操作的安全性，并節(jié)約設(shè)備投資成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種用于核電站設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故下安全殼消氫的設(shè)計(jì)方法，該方法采用2臺(tái)安全級(jí)非能動(dòng)氫復(fù)合器與若干臺(tái)非安全級(jí)非能動(dòng)氫復(fù)合器組合的形式，所述的2臺(tái)安全級(jí)非能動(dòng)氫復(fù)合器設(shè)置在布置方案中最高位置的非能動(dòng)氫復(fù)合器當(dāng)中；在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故下，僅需2臺(tái)安全級(jí)非能動(dòng)氫復(fù)合器能夠啟動(dòng)進(jìn)行消氫，在嚴(yán)重事故下，所有非能動(dòng)氫復(fù)合器啟動(dòng)進(jìn)行消氫。

進(jìn)一步，如上所述的用于核電站設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故下安全殼消氫的設(shè)計(jì)方法，其中，所述的安全級(jí)非能動(dòng)氫復(fù)合器的分級(jí)如下：安全等級(jí)為L(zhǎng)S級(jí)，規(guī)范等級(jí)為NA級(jí)，抗震等級(jí)為1F級(jí)，質(zhì)保等級(jí)為Q2級(jí)。

進(jìn)一步，如上所述的用于核電站設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故下安全殼消氫的設(shè)計(jì)方法，其中，所述的非安全級(jí)非能動(dòng)氫復(fù)合器的分級(jí)如下：安全等級(jí)為NC級(jí)，規(guī)范等級(jí)為NA級(jí)，抗震等級(jí)為1I級(jí)，質(zhì)保等級(jí)為Q3級(jí)。

進(jìn)一步，如上所述的用于核電站設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故下安全殼消氫的設(shè)計(jì)方法，其中，對(duì)于60萬(wàn)千瓦壓水堆核電站，在安全殼內(nèi)+37m環(huán)形鋼平臺(tái)上的4臺(tái)非能動(dòng)氫復(fù)合器中，2臺(tái)采用安全級(jí)非能動(dòng)氫復(fù)合器，并且，所述的2臺(tái)安全級(jí)非能動(dòng)氫復(fù)合器相對(duì)布置，位置盡可能遠(yuǎn)；其余19臺(tái)非安全級(jí)非能動(dòng)氫復(fù)合器的布置方式為：穩(wěn)壓器泄壓箱間3臺(tái)，穩(wěn)壓器波動(dòng)管間1臺(tái)，穩(wěn)壓器間1臺(tái)，主冷卻劑泵間1臺(tái)，蒸汽發(fā)生器間6臺(tái)，安全殼環(huán)形區(qū)4臺(tái)，安注箱間1臺(tái)，安全殼+37m內(nèi)環(huán)形鋼平臺(tái)2臺(tái)。