[實用新型]一種用于核電站的非能動重力安注系統

有效

• 申請號: 201520302615.X
• 申請日: 2015-05-12
• 公開（公告）號: CN204991158U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 葉子申;石洋;李玉全;房芳芳;石*
• 申請（專利權）人: 國核華清（北京）核電技術研發中心有限公司;國家核電技術有限公司
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姚李英;傅永霄

技術領域

本實用新型涉及一種非能動重力安注系統，具體而言，涉及一種用于核電站的非能動重力安注系統。

背景技術

安全的核電是一種高能源密度的清潔能源，對保護生態環境、調整能源結構和保障能源安全有重要的作用。然而一旦核電站出現安全問題，則對工作人員、周邊居民以及生態環境等會帶來巨大的威脅。為此核電站安全問題是人們應用核電時必須重點考慮的問題。目前核電站傾向于采用非能動安全技術處理事故。所謂非能動安全技術是指在發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、自然循環產生的驅動力等來產生，無需泵及外部電源。因此，在提高了核電站安全可靠性的同時大大簡化了了核電站的安全系統。

現有技術的核電站包括主回路系統和與其連通的反應堆堆芯應急冷卻系統，反應堆堆芯應急冷卻系統用于在發生事故時帶走主回路系統中反應堆堆芯殘余裂變產生的反應堆堆芯余熱。

圖1示出了當前非能動核電站的主回路系統。如圖1所示，當前非能動核電站的主回路系統包括蒸汽發生器6、U型管5、主回路系統冷段3、主回路系統熱段4、主泵9、反應堆壓力容器2、位于反應堆壓力容器2內的反應堆堆芯1、波動管10與穩壓器11，其中U型管5設置在蒸汽發生器6中，U型管出口端匯集到蒸汽發生器底部的冷腔室隔間7，冷腔室隔間7通過主泵9與主回路系統冷段3連通，主回路系統冷段3與反應堆壓力容器2連通，反應堆壓力容器2還與主回路系統熱段4連通，主回路系統熱段4通過波動管10與穩壓器11連通并通過蒸汽發生器底部的熱腔室隔間8與U型管5的入口端連通，冷卻劑通過主回路系統冷段3進入反應堆壓力容器2，到達反應堆堆芯1的入口，在流經反應堆堆芯1時帶走反應堆堆芯產生的核反應能量，被加熱的冷卻劑（例如溫度為大約321℃）流經主回路系統熱段4，到達蒸汽發生器底部的熱腔室隔間8并進入U型管5的入口端，通過U型管5將熱量傳遞給蒸汽發生器6內和U型管5外的冷卻劑，U型管5內的冷卻劑溫度降低（例如冷卻劑溫度為280℃）并通過U型管的出口端匯集在蒸汽發生器底部冷腔室隔間7，冷腔室隔間內7的冷卻劑通過主泵9泵入主回路系統冷段3，再次回到反應堆壓力容器2，形成主回路系統的閉式冷卻循環。圖1中箭頭F1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。

為了穩定主回路系統的壓力，主回路系統熱段4通過波動管10與穩壓器11連通，穩壓器11內為飽和液與飽和蒸汽（例如為冷卻水的飽和液與飽和蒸汽），滿足主回路系統的穩壓要求。穩壓器11用于將主回路系統的壓力維持在正常運行的高壓狀態（如大約15.5MPa），使得在正常工作狀態下的反應堆堆芯1反應期間，反應堆壓力容器2內的冷卻劑不會出現沸騰。經反應堆堆芯1加熱的冷卻水在流經U型管5時，將熱量傳遞給蒸汽發生器6內和U型管5外的冷卻水，使得蒸汽發生器6中的冷卻水蒸發形成蒸汽，蒸汽發生器6中蒸汽通過主蒸汽管線12，通過常開的主蒸汽隔離閥13被輸送給蒸汽輪機（圖1中未示出），帶動蒸汽輪機發電，從而將反應堆堆芯產生的熱量轉變為電能。

核電站發生完全斷電的情況下，由于主蒸汽隔離閥13關閉，蒸汽發生器的二次側（蒸汽發生器6內和U型管5外的空間）內的飽和水蒸發產生的蒸汽無法輸送給蒸汽輪機（圖1中未示出），蒸汽發生器的二次側無法利用正常工作方式帶走反應堆堆芯殘余裂變產生的反應堆堆芯余熱。此時，非能動核電站首先依靠主回路系統的自然循環，將一部分反應堆堆芯余熱通過蒸汽發生器內的U型傳熱管傳遞給蒸汽發生器二次側，使得蒸汽發生器二次側內存有的飽和冷卻水不斷吸熱蒸發，導致蒸汽發生器二次側內壓力升高，當壓力升高到蒸汽發生器二次側泄壓閥設定的開啟壓力時（如7.8MPa），蒸汽發生器二次側泄壓閥開啟，向安全殼內排出高壓蒸汽，給蒸汽發生器二次側泄壓，當壓力降低至當蒸汽發生器二次側泄壓閥設定的關閉壓力時（如7.6MPa），蒸汽發生器二次側泄壓閥關閉。蒸汽發生器二次側泄壓閥關閉后，蒸汽發生器二次側由于U型管的持續換熱吸收反應堆堆芯余熱其內部壓力重新升高，蒸汽發生器二次側泄壓閥如此往復開啟關閉，排出蒸汽，直至蒸汽發生器二次側液位降低至蒸汽發生器二次側設定的低低液位。此時，如果無法繼續帶走反應堆堆芯余熱，則將發生事故。

因而，需要提供一種用于核電站的非能動重力安注系統，在蒸汽發生器二次側液位降低到低低液位時，對其進行可靠的非能動補水，使得蒸汽發生器二次側持續載出反應堆堆芯余熱，降低反應堆堆芯裸露的風險，延長事故后（本實用新型主要針對的全場斷電情況）響應時間，提高核電站的安全裕量。

實用新型內容