[發明專利]置于反應堆壓力容器內部的蒸汽穩壓系統及其應用方法

有效

• 申請號: 201310348544.2
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN103440884A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 易經緯;張青平;鄧禮平;陳志輝;裴立廷
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C13/02
• 分類號: G21C13/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 譚新民

技術領域

本發明涉及壓水堆核電站中反應堆冷卻劑系統的壓力平衡設計，具體是指置于反應堆壓力容器內部的蒸汽穩壓系統及其應用方法。

背景技術

在壓水堆核電站中，一回路內的輕水冷卻劑通過位于壓力容器內的燃料組件，帶走熱量，并在蒸汽發生器傳遞給二回路水，以生產蒸汽，蒸汽通過驅動汽輪發電機發電。

為保證一回路的安全穩定運行，必須對其壓力進行控制調節。壓力控制主要手段為設置穩壓器，并通過加熱和噴淋來控制穩壓器內壓力，進而控制反應堆冷卻劑系統的壓力。當反應堆冷卻劑系統內的壓力增大時，采用噴淋方式減少穩壓器內蒸汽減低蒸汽空間的壓力，進而達到反應堆冷卻劑系統降壓的目的，當反應堆冷卻劑系統內的壓力過小時，對穩壓器內水加熱產生更多的蒸汽來增加穩壓器汽空間的壓力，使得反應堆冷卻劑系統內的壓力增大。

目前核電廠的穩壓系統采用外置蒸汽穩壓器設計，穩壓器通過波動管與反應堆冷卻劑系統相連，形成連通器。在正常運行時波動流必須通過波動管在穩壓器和反應堆冷卻劑系統之間流動。

目前穩壓系統設計，在反應堆冷卻劑系統壓力高時通過啟動穩壓器噴淋，降低系統壓力，需要設置噴淋泵以及相應的管路，系統較為復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種置于反應堆壓力容器內部的蒸汽穩壓系統。使得穩壓系統與反應堆結合，簡化整個系統，去掉波動管，避免波動管斷裂導致失水事故的風險的發生。

本發明的實現方案如下：置于反應堆壓力容器內部的蒸汽穩壓系統，包括反應堆壓力容器上封頭、安裝在反應堆壓力容器上封頭上的穩壓器殼體，穩壓器殼體和反應堆壓力容器上封頭之間設置有穩壓器分割板，穩壓器分割板開有波動孔，穩壓器分割板上方為穩壓器空間，穩壓器分割板下方為反應堆冷卻劑空間，波動孔連通反應堆冷卻劑空間和穩壓器空間。

傳統反應堆冷卻劑系統的蒸汽穩壓系統包括反應堆冷卻劑系統和與之連通的外置式蒸汽穩壓容器，它們之間通過一種波動管連通，形成連通器。當反應堆冷卻劑系統的壓力變高時，波動流通過波動管流通到蒸汽穩壓容器，為了使整個連通器系統壓力降低，采用噴淋管對蒸汽穩壓容器進行噴淋，使得蒸汽穩壓容器內壓力降低，整個連通器系統壓力變低。當反應堆冷卻劑系統的壓力變低時，波動流通過波動管流通到反應堆冷卻劑系統，為了使整個連通器系統壓力升高，采用加熱器加熱蒸汽穩壓容器內水產生蒸汽，使得蒸汽穩壓容器內壓力升高，整個連通器系統壓力升高。該種運行方式，在長時間的運行后，人們發現波動管承受的壓力和溫度始終處于變化狀態，因此波動管的應力變化較大，容易造成破裂，安全性存在隱患，經過模擬實驗發現，波動管的使用壽命較短，且，如果蒸汽穩壓容器發生故障時，不能進行變壓處理時，波導管承受的壓力會到達臨界點，因此安全問題也更加嚴峻。因此這種系統存在波動管斷裂導致失水事故的風險。本發明為了及時的解決該問題，特定提出上述結構的蒸汽穩壓系統，本發明的基本設計原理是：取消外置式設計，進行內置式結構設計，這樣將蒸汽穩壓容器與反應堆壓力容器結合成一個整體，因此，可取消原本存在的波動管，這樣波動管破裂失水的安全隱患能從根本上解決。

基于上述設計原理和技術問題，本發明提出的技術方案是：在反應堆壓力容器上封頭加設穩壓器殼體，他們之間采用穩壓器分割板進行隔離設計，造成2個不同的空間，即穩壓器分割板上方為穩壓器空間，穩壓器分割板下方為反應堆冷卻劑空間，反應堆冷卻劑空間也就是反應堆壓力容器，穩壓器空間也就是蒸汽穩壓容器，然后在穩壓器分割板上開孔，波動孔相對于波動管的功能，這樣造成連通效果，整個結構形成連通器系統。這樣波動孔結構替代波動管，結構強度極強，在極大的壓力情況下也不會爆裂。穩壓器空間去掉以前的噴淋設備進行降溫處理，這樣可簡化很多管道，因此，結構極大的簡化?；谏鲜鼋Y構，本發明的穩壓平衡原理為：升壓：在反應堆運行時，若反應堆冷卻劑空間處于低壓狀態時，啟動加熱器加熱穩壓器水空間內的水產生蒸汽，穩壓器汽空間內壓力升高，穩壓器水空間內的水通過波動孔流向反應堆冷卻劑空間，此時穩壓器汽空間、穩壓器水空間、反應堆冷卻劑空間的壓力均升高，待反應堆冷卻劑空間的壓力升高后停止加熱器加熱；降壓：在反應堆運行時，若反應堆冷卻劑空間處于過高壓狀態時，反應堆冷卻劑空間內的冷卻劑通過波動孔流向穩壓器水空間，穩壓器水空間體積變大開始壓縮穩壓器汽空間，穩壓器汽空間內的水蒸汽由汽態變為液態，反應堆冷卻劑空間內的壓力得以降低；在正常工作過程中，波動流始終在波動孔內上下流動。