[發(fā)明專利]減壓閥

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911282147.3
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN111322437A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B.D.希勒
• 申請（專利權(quán)）人: 勞斯萊斯有限公司
• 主分類號: F16K17/10
• 分類號: F16K17/10;F16K31/34;G21C9/004
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王磊;金飛

一種用于冷卻劑系統(tǒng)的減壓閥；包括：具有主閥的主腔室、先導(dǎo)管線和具有次級閥的泄放管線；主閥被定位成密封冷卻劑系統(tǒng)的冷卻劑管線。主腔室被定位在冷卻劑系統(tǒng)的下游，主腔室填充有來自冷卻劑系統(tǒng)經(jīng)由先導(dǎo)管線的流體，主腔室中的流體的壓力作用在主閥的活塞頭上，并且導(dǎo)致主閥取決于主腔室中的流體壓力而打開或關(guān)閉。流體可經(jīng)由泄放管線從主腔室逸出，其具有取決于次級閥的操作狀態(tài)可變的流體壓力，并且其中次級閥取決于冷卻劑系統(tǒng)內(nèi)的條件自動打開。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種用于核反應(yīng)堆的被動減壓閥。

背景技術(shù)

由于核反應(yīng)堆呈現(xiàn)為理想的基本負(fù)載站，核反應(yīng)堆是對電網(wǎng)的期望的添加。這是因為它們被認(rèn)為是低碳的電來源，并且不依賴于可變的天氣條件（其是其它低碳來源的限制因素）。這些特征允許它們被用作完整的電網(wǎng)的支柱。在全世界使用的最常見類型的核反應(yīng)堆中的一種是加壓水反應(yīng)堆（PWR），在其中主回路的加壓水用作冷卻劑、緩和劑以及到蒸汽發(fā)生器的熱傳輸流體。系統(tǒng)的相對簡單性為它們提供了這些系統(tǒng)可以改變規(guī)模的優(yōu)點。因此，它們適用于大規(guī)模發(fā)電廠以及小規(guī)模模塊化反應(yīng)堆兩者。然而，與所有核電站一樣，它們需要穩(wěn)定的安全系統(tǒng)來防止事故。

用于核反應(yīng)堆的現(xiàn)代安全系統(tǒng)的目標(biāo)是成為主動的和被動的兩者。主動系統(tǒng)在操作者和/或運行系統(tǒng)（諸如泵和發(fā)電機）的控制下操作，所述泵和發(fā)電機在正常操作中與緊急控制相關(guān)聯(lián)。被動安全系統(tǒng)不需要任何外部操作者輸入或主動系統(tǒng)運行以便操作。此后者的系統(tǒng)是有益的，因為其允許對不需要外部電力或用戶輸入的系統(tǒng)的自動自控制。在緊急情況下，這是期望的，因為在某些情況下，到反應(yīng)堆的電力可能被中斷，或者操作者可能不能手動地控制系統(tǒng)，在這種情況下，被動控制系統(tǒng)允許系統(tǒng)保持安全。

在加壓水反應(yīng)堆的情況下，主要的安全顧慮之一是冷卻劑損失事故（LOCA）的情況，在其中進(jìn)入到反應(yīng)堆中的冷卻水損失并且如未被改正則將導(dǎo)致核反應(yīng)堆的故障。這是因為在沒有冷卻劑的情況下，由反應(yīng)堆的燃料棒內(nèi)的放射性衰變產(chǎn)生的熱量將增加到反應(yīng)堆被損壞的點。這可能導(dǎo)致嚴(yán)重的核事件。這可發(fā)生的方式之一是如果冷卻劑沸騰，其能夠?qū)е氯剂习鼩さ娜刍土炎儺a(chǎn)物的釋放。因此，為了防止發(fā)生這種情況，核反應(yīng)堆配備有緊急冷卻系統(tǒng)，如果存在故障，該緊急冷卻系統(tǒng)可以替換冷卻水。在PWR中，防止這種情況的系統(tǒng)被稱為緊急堆芯冷卻系統(tǒng)（ECCS）。這些系統(tǒng)典型地涉及打開管道以排放本反應(yīng)堆冷卻劑。用于此的排放工程管工業(yè)設(shè)計成提供足夠的容量以去除加熱的冷卻劑，同時維持低的反應(yīng)堆回路壓力。為了替換此排放的冷卻劑，新鮮的冷卻劑在重力下被注入到系統(tǒng)中。這些排放管道通常使用隔離閥與反應(yīng)堆隔離，所述隔離閥可在檢測到LOCA時打開。典型地，這涉及用來監(jiān)控廠的參數(shù)的儀器、用來在到達(dá)設(shè)定點時生成啟動信號的控制系統(tǒng)以及用來改變閥位置的閥致動器。

在LOCA的情況下實現(xiàn)冷卻劑與冷卻流體的緊急供應(yīng)的這種隔離的系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是已知的。在正常操作期間，當(dāng)反應(yīng)堆回路中存在壓力減小時，使用累積器隔離被動閥（AIPV）來隔離處于55巴的加壓累積器和處于70巴的堆芯，該閥與位于上游的累積器和下游的反應(yīng)堆回路和堆芯之間的壓力差成比例地打開。對于AIPV，由于閥位置與壓力差成比例，所以一旦壓力均衡，由于反應(yīng)堆回路壓力的恢復(fù)或累積器壓力的排放，則閥閉合，再次隔離管線。因此，閥不會保持鎖定打開以允許完全的系統(tǒng)減壓。備選地，用于累積器減壓的自動安全閥（ASVAD）的閥可以被使用。當(dāng)由系統(tǒng)中的壓力施加的力下降到低于由作用在閥柱塞上的彈簧施加的力設(shè)定的水平時，這些被用于通過打開閥來從累積器的氣體空間排出氣體。ASVAD閥不是通常意義上的隔離閥，而是專門設(shè)計用于氣體的排出。因此，其不適合于高壓、高溫水的隔離。由于閥既不基于溫度操作，也不能在其中系統(tǒng)壓力和溫度升高的完整回路故障瞬變的情況下打開，因此需要改進(jìn)。Westinghouse的AP1000反應(yīng)堆設(shè)計的特征是用于排放加熱的冷卻劑的閥——被稱為爆管（squib）閥。爆管閥配備有用于打開閥的爆炸性填料；然而，爆管閥的謬誤操作可能導(dǎo)致較大的放射危害。因此，廠的設(shè)計的安全調(diào)整依賴于高度可靠的控制和儀器（CI）系統(tǒng)以防止謬誤操作，并且因此為廠的設(shè)計添加了顯著成本。因此，期望開發(fā)簡化的被動閥，以允許冷卻劑回路的減壓。

發(fā)明內(nèi)容