[發(fā)明專利]一種事故工況下壓力容器堆頂排氣控制策略的設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010311422.6
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111755139A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 易珂;王雨琪;孫濤;劉海宇;趙俠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G21D3/06
• 分類號: G21D3/06;G21C9/004
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

1.一種事故工況下壓力容器堆頂排氣控制策略的設(shè)計方法，用于核電廠的反應(yīng)堆的安全殼的壓力容器堆頂排氣的控制，包括如下步驟：

步驟S1：基于所述壓力容器堆頂排氣設(shè)計來分析所述壓力容器堆頂排氣的后果及影響；

步驟S2：根據(jù)所述步驟S1的分析結(jié)論，制定壓力容器堆頂排氣熱工控制準(zhǔn)則；

步驟S3：根據(jù)所述步驟S1的分析結(jié)論，制定安全殼排氫控制準(zhǔn)則；

步驟S4：根據(jù)所述步驟S1的分析結(jié)論，制定安全殼壓力控制準(zhǔn)則；

步驟S5：根據(jù)所述步驟S2、所述步驟S3、所述步驟S4，制定壓力容器堆頂排氣開啟條件；

步驟S6：確定壓力容器堆頂排氣控制策略。

2.如權(quán)利要求1所述的事故工況下壓力容器堆頂排氣控制策略的設(shè)計方法，其特征是，在所述步驟S1中，所述壓力容器堆頂排氣的后果及影響包括兩方面：

反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)熱工條件影響，包括：反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力、堆芯出口過冷裕度、一回路水裝量；

安全殼完整性影響，包括：安全殼壓力和安全殼內(nèi)氫氣濃度。

3.如權(quán)利要求2所述的事故工況下壓力容器堆頂排氣控制策略的設(shè)計方法，其特征是，在所述步驟S2中，根據(jù)所述步驟S1中的所述反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)熱工條件影響，制定所述壓力容器堆頂排氣熱工控制準(zhǔn)則，包括：

第一，設(shè)定針對反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力的第一設(shè)定限值，當(dāng)所述反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力下降超過所述第一設(shè)定限值，則終止所述壓力容器堆頂排氣；

第二，設(shè)定針對堆芯出口過冷裕度的第二設(shè)定限值，當(dāng)所述堆芯出口過冷裕度低于所述第二設(shè)定限值，則終止所述壓力容器堆頂排氣；

第三，設(shè)定針對穩(wěn)壓器水位的第三設(shè)定限值，當(dāng)所述穩(wěn)壓器水位低于第三設(shè)定限值，則終止所述壓力容器堆頂排氣。

4.如權(quán)利要求3所述的事故工況下壓力容器堆頂排氣控制策略的設(shè)計方法，其特征是，在所述步驟S3中，根據(jù)所述壓力容器堆頂排氣的操作對所述安全殼氫氣濃度的影響，通過以下方法制定所述安全殼排氫控制準(zhǔn)則：

第一，根據(jù)如下理想氣體狀態(tài)方程確定標(biāo)準(zhǔn)溫度壓力下的安全殼容積V₁：

其中：V₀/P₀/T₀代表安全殼的當(dāng)前容積/壓力/溫度；

V₁/P₁/T₁代表安全殼的標(biāo)準(zhǔn)容積/壓力/溫度；

第二，假設(shè)安全殼內(nèi)所允許的最大氫氣濃度上限為3％，則安全殼內(nèi)允許排放的最大氫氣體積V_H如下所示：

V_H＝(3％-C_H)*V₁

其中：C_H代表當(dāng)前安全殼內(nèi)的氫氣濃度；

第三，根據(jù)堆頂排氣管道進(jìn)出口處的壓差、堆頂排氣系統(tǒng)本身的管道尺寸及阻力系數(shù)、當(dāng)前排放氣體的含氫率，即可得到堆頂排氫流量隨反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力的變化值Q_H；

第四，得到最長堆頂排氣時間：

其中：ρ為氫氣密度。

5.如權(quán)利要求4所述的事故工況下壓力容器堆頂排氣控制策略的設(shè)計方法，其特征是：在所述步驟S4中，根據(jù)所述安全殼完整性影響確定所述安全殼壓力的上限，作為所述安全殼壓力控制準(zhǔn)則。

6.如權(quán)利要求5所述的事故工況下壓力容器堆頂排氣控制策略的設(shè)計方法，其特征是：在所述步驟S5中，根據(jù)所述壓力容器堆頂排氣熱工控制準(zhǔn)則、所述安全殼排氫控制準(zhǔn)則、所述安全殼壓力控制準(zhǔn)則制定所述壓力容器堆頂排氣開啟條件，制定所述壓力容器堆頂排氣開啟條件需要確定的內(nèi)容包括：反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)熱段溫度、堆芯出口過冷裕度、穩(wěn)壓器水位、安全殼氫氣濃度和壓力。

7.如權(quán)利要求6所述的事故工況下壓力容器堆頂排氣控制策略的設(shè)計方法，其特征是，在所述步驟S6中，所述壓力容器堆頂排氣控制策略的內(nèi)容為：

當(dāng)滿足下列任一準(zhǔn)則時，則終止所述壓力容器堆頂排氣：

所述反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力下降超過所述第一設(shè)定限值；

所述堆芯出口過冷裕度低于所述第二設(shè)定限值；

所述穩(wěn)壓器水位低于所述第三設(shè)定限值；

達(dá)到所述最長堆頂排氣時間；

所述安全殼壓力超過所述安全殼壓力的上限；

所述壓力容器堆頂排氣終止后仍需判斷壓力容器汽腔是否已完全消失，通過檢查所述穩(wěn)壓器水位的變化及壓力容器上封頭是否滿水來確定；若所述穩(wěn)壓器水位變化不正常或壓力容器上封頭未達(dá)滿水狀態(tài)，則將一回路升壓至所述壓力容器堆頂排氣操作前的壓力值，并重復(fù)所述步驟S2至所述步驟S6的所述壓力容器堆頂排氣操作，直至所述壓力容器汽腔完全消失。