[發明專利]用于核反應堆的多樣化專設安全系統

有效

• 申請號: 201210050505.X
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN103295656B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 林千;司勝義;廖亮;申屠軍
• 申請（專利權）人: 上海核工程研究設計院
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司31220
• 代理人: 鄭立

技術領域

本發明涉及反應堆安全設施，具體涉及一種原理多樣、傳熱渠道多樣的專設安全系統。

背景技術

反應堆專設安全系統是保護反應堆安全的重要手段，排出堆芯余熱是專設安全系統的最重要功能之一。在發生事故情況下，通過專設安全系統的投入，排出堆芯余熱，保持堆芯的冷卻和安全殼的冷卻，從而緩解事故后果。專設安全系統根據其運行原理，可分為能動的安全系統和非能動的安全系統。能動的安全系統，是有源系統，其運行需要電源和泵提供動力；非能動安全系統的運行依靠自然循環或重力驅動等措施，不需要外部動力。

在二代核電廠中大多采用了能動的專設安全系統，比如已有的一種專設安全系統主要包括輔助給水系統、停堆冷卻系統、安全注射系統(或稱為應急堆芯冷卻系統，包括高、中、低壓安全注射子系統)、安全殼噴淋系統等，見圖1，在圖1中，附圖標記1標示反應堆壓力容器；附圖標記2標示穩壓器；附圖標記3標示蒸汽發生器；附圖標記4標示主管道；附圖標記5標示安全殼；附圖標記6標示安注箱；附圖標記7標示地坑；附圖標記8標示換料水箱；附圖標記9標示應急給水箱；附圖標記10標示高壓安注泵；附圖標記11標示低壓安注泵；附圖標記12標示應急給水泵；附圖標記13標示噴淋泵。一般來說，在非破口事故情況下，依次通過輔助給水系統、停堆冷卻系統排出堆芯余熱；在破口事故情況下，依次通過高、中、低壓安全注射子系統向反應堆注水，保持堆芯持續可冷卻；釋放到安全殼內的一回路高溫流體通過安全殼噴淋系統得到冷卻。

在某些三代核電廠中采用了非能動安全系統，比如AP1000核電廠的非能動安全系統主要包括非能動余熱排出系統、非能動安注系統(包括高、中、低壓安注)、非能動安全殼冷卻系統，見圖2，在圖2中，附圖標記1標示反應堆壓力容器；附圖標記2標示安注箱；附圖標記3標示堆芯補水箱；附圖標記4標示內置換料水箱；附圖標記5標示非能動余熱排出換熱器；附圖標記6標示自動卸壓閥；附圖標記7標示安全殼；附圖標記8標示安全殼冷卻水箱；附圖標記9標示穩壓器。AP1000核電廠在非破口事故情況下通過非能動余熱排出系統將堆芯余熱排放到內置換料水箱；在破口事故情況下，依次通過堆芯補水箱、安注箱、內置換料水箱進行非能動安注；非能動安全殼冷卻系統通過頂部冷卻水池的噴淋冷卻鋼安全殼外壁，并使得排放到安全殼內的一回路蒸汽在安全殼內壁冷凝。

三代核電廠中的非能動安全系統相對于二代核電廠中的能動安全系統，在運行過程不需要外部動力，其可靠性更高，有利于提高反應堆的安全性。

此外，申請號為201020227239.X的中國專利申請公開一種用于保證核電站安全的安全系統，其主要包括安注子系統和安全殼冷卻子系統，其安注子系統的設置與AP1000的安注系統基本相同，安全殼冷卻子系統是通過在安全殼內頂部設置噴淋水池以及在安全殼底部設置地坑吸熱水箱來進行安全殼冷卻。

申請號為201110118541.0的中國專利公開一種反應堆安全系統，其主要特征是設置內、外兩層安全殼，在兩層安全殼之間儲存冷卻水，事故情況下，將冷卻水注入壓力容器、堆腔、蒸汽發生器或噴灑到安全殼內進行冷卻。

申請號為201110037705.7的中國專利申請公開一種核電站非能動與能動相結合的專設安全系統，其主要包括非能動高壓堆芯補水箱、安注箱、低壓安注泵、換料水箱、二次側非能動余熱排出熱交換器、蒸汽冷凝水箱、安全殼噴淋系統、非能動堆腔注水系統等。其堆芯和一回路的冷卻是通過蒸汽發生器二次側非能動余熱排出熱交換器將堆芯余熱排放到安全殼內；安注系統包含高、中、低壓安注，其中高、中壓安注是非能動的，低壓安注是能動的；安全殼冷卻系統是能動的。

上述三項專利申請中的專設安全系統是各種堆芯冷卻方式和安全殼冷卻方式的不同組合方案，其主要冷源為安全殼內或安全殼外儲存的冷卻水，但實際并未建立從堆芯向最終熱阱(環境)的、長期有效的非能動余熱排出渠道，因此此類系統不能無限持續有效的運行，不能通過非能動方式保持反應堆的長期安全。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于核反應堆的多樣化專設安全系統，在堆芯與最終熱阱之間建立起多種并列冗余、原理多樣的完整余熱排出渠道，并具有持續無限運行排出余熱的能力，進一步提高反應堆的安全性。

為實現所述目的的用于核反應堆的多樣化專設安全系統，其特點是，包括一回路非能動余熱排出子系統、依靠重力注入給水的蒸汽發生器二次側非能動余熱排出子系統、全壓的能動余熱排出子系統、低壓非能動安注子系統、水淹和風冷結合的非能動安全殼冷卻子系統，其中，