[發(fā)明專利]壓水堆非能動保護系統(tǒng)以及壓差自力閥

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610237161.1
• 申請日: 2016-04-15
• 公開（公告）號: CN105741890B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田力;徐剛;邱清
• 申請（專利權(quán)）人: 新核（北京）能源科技有限公司
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18;F16K7/18
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉洪勛

本發(fā)明公開了一種壓水堆非能動保護系統(tǒng)，包括余熱冷卻系統(tǒng)：其至少由反應(yīng)堆一回路以及用于在反應(yīng)堆一回路停堆后對壓水堆堆水余熱冷卻的堆芯余熱冷卻系統(tǒng)構(gòu)成；安全注水系統(tǒng)：其包括高壓注水系統(tǒng)、中壓注水系統(tǒng)和低壓注水系統(tǒng)，三者均與壓力殼的進出口連通用于反應(yīng)堆一回路停堆降壓后對壓力殼內(nèi)注水；該三個注水系統(tǒng)與壓力殼連通的注水管路上均設(shè)置非能動壓差自力閥，所述壓差自力閥閥門外殼內(nèi)部的入口端內(nèi)壁上設(shè)有閥瓣膜，閥瓣膜具有向下彎曲的弧度使閥瓣膜的縱切面為倒置的“人”字形，閥瓣膜上端固定在閥門內(nèi)壁上，底端設(shè)有密封塞；以及安全殼冷卻系統(tǒng)用于反應(yīng)堆一回路停堆后冷卻安全殼內(nèi)的堆芯余熱。完全非能動，停堆作業(yè)安全性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核能設(shè)備的安全設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及壓水堆安全保護設(shè)備，具體為壓水堆非能動保護系統(tǒng)。

背景技術(shù)

反應(yīng)堆的突出特點之一就是停堆后剩余發(fā)熱量很大，在堆芯失冷水的條件下注定發(fā)生堆芯熔毀事故，因而停堆后對堆芯剩余發(fā)熱的安全冷卻刻不容緩，絕不容許有任何失誤發(fā)生。但是現(xiàn)有核電站的安全冷卻普遍采用能動系統(tǒng)設(shè)備，其一定的失效失誤概率從本質(zhì)上說與停堆冷卻絕對確定無誤的要求是不相容的，因而在半個多世紀的核電發(fā)展史中曾數(shù)次出現(xiàn)過堆芯融化事故。

縱觀美國三里島核電站事故、前蘇聯(lián)切爾諾貝利石墨慢化大功率管式壓水堆的反應(yīng)堆爆炸事故以及日本福島輕水堆核電站的堆芯熔毀事故，明顯可以看出，在反應(yīng)堆安全冷卻系統(tǒng)中，人因錯誤與能動設(shè)備失效是造成稀有嚴重事故的決定性因素，是與核電確定無誤的堆芯余熱冷卻安全要求是絕對不能相容的。

為了提高核電的安全性，從其安全冷卻系統(tǒng)中排出具有失誤概率的不確定因素，從上世紀八十年代起，在核科技與工程界內(nèi)逐漸對反應(yīng)堆非能動安全冷卻給予了越耒越多的關(guān)注，其中最有代表性的是AP1000壓水堆核電站(西屋公司)設(shè)計。其堆芯余熱冷卻、一回路安全注水及安全殼冷卻系統(tǒng)的運行都采用了非能動方式，因而在一定程度上提高了壓水堆的安全性，將堆芯熔毀及向環(huán)境釋放大量放射性物質(zhì)的嚴重事故概率比第二代壓水堆又降低了約兩個數(shù)量級。

但是在AP1000核電站中對這些安全冷卻系統(tǒng)的啟動仍然依靠自動控制系統(tǒng)發(fā)出的安全指令，用以去打開某種能動閥門(AP1000堆芯余熱冷卻系統(tǒng)中的常關(guān)氣動閥門以及安全注水系統(tǒng)與安全殼冷卻系統(tǒng)中的爆破閥)。然而自動控制系統(tǒng)與能動閥門都不可避免具有一定的失誤或失效概率，因而在AP1000核電站中尚不能將嚴重事故的發(fā)生概率降為零。其原因即在于AP1000核電站的安全冷卻系統(tǒng)中只是部分地實現(xiàn)了非能動原則(非能動的運行方式與能動的啟動方式)，因而AP1000核電站的安全仍是概率性質(zhì)的。盡管其嚴重事故的發(fā)生概率極低，但因其后果完全不可接受，所以其風險仍是不可忽視的，而且這一風險也正是一些國家公眾反對核電的根本原因。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種完全非能動的壓水堆保護系統(tǒng)，利用熱能有高溫區(qū)向低溫區(qū)傳遞，勢能由高能區(qū)向低能區(qū)擴展的自然規(guī)律，將壓水堆內(nèi)的高溫高壓破壞潛力轉(zhuǎn)化為動力，用以將堆芯余熱自然地由堆芯傳至最終熱阱，不需借助于自動控制系統(tǒng)、能動設(shè)備以及人為操作等這些含有一定失誤概率的不定因素的介入。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：

一種壓水堆非能動保護系統(tǒng)，包括

余熱冷卻系統(tǒng)：其至少由反應(yīng)堆一回路以及用于在反應(yīng)堆一回路停堆后對壓水堆堆水余熱冷卻的堆芯余熱冷卻系統(tǒng)構(gòu)成，反應(yīng)堆一回路和堆芯余熱冷卻系統(tǒng)之間能夠通過單向閥連通；

安全注水系統(tǒng)：其包括高壓注水系統(tǒng)、中壓注水系統(tǒng)和低壓注水系統(tǒng)，三者均與壓力殼的進出口連通用于反應(yīng)堆一回路停堆降壓后對壓力殼內(nèi)注水；該三個注水系統(tǒng)與壓力殼連通的注水管路上均設(shè)置非能動壓差自力閥，所述壓差自力閥閥門外殼內(nèi)部的入口端內(nèi)壁上設(shè)有閥瓣膜，閥瓣膜具有向下彎曲的弧度使閥瓣膜的縱切面為倒置的“人”字形，閥瓣膜上端固定在閥門內(nèi)壁上，底端設(shè)有密封塞；以及