本發(fā)明屬于核電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種核電廠最終熱阱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前為止，國際上已有因外部突發(fā)氣象水文條件如地震、海嘯等導(dǎo)致核電站機(jī)組失去廠外電，此時(shí)若應(yīng)急電源(柴油發(fā)電機(jī))失效，必將導(dǎo)致反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)的功能全部喪失并引發(fā)事故，發(fā)生核泄漏事故。這類事件引發(fā)了關(guān)于最終熱阱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思考。除了全廠斷電事故之外，類似強(qiáng)地震引發(fā)的海嘯可能將大量雜物堆向海邊，使得廠用水系統(tǒng)取水口堵塞，從而發(fā)生喪失最終熱阱事故。

在核電廠設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)，若核電廠地處位置冬季海水溫度極低，有較長的冰凍期；上游用戶數(shù)量多，投運(yùn)狀態(tài)千差萬別，使得熱負(fù)荷和流量變化范圍大，最終熱阱系統(tǒng)難以控制；盡管通過系統(tǒng)級改進(jìn)，使得最終熱阱系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，但增加的大量設(shè)備和控制、運(yùn)行要求使得最終熱阱系統(tǒng)復(fù)雜化。

請參照圖1所示，現(xiàn)有最終熱阱系統(tǒng)包括用于上游安全級用戶10的第一安全系列和第二安全系列、一個用于非安全級用戶20的公共非安全系列，安全系列和非安全系列包括設(shè)備冷卻水系統(tǒng)(CCWS)和廠用水系統(tǒng)(SWS)，廠用水系統(tǒng)包括冷卻泵組50、過濾器組60和散熱器組40，冷卻泵組50通過水管直接與大海70連通，冷卻水經(jīng)過濾器組60和散熱器組40排至大海70，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)包括CCWS循環(huán)泵組30和管路，經(jīng)用戶后的熱水在管路中通過換熱器組40降溫后繼續(xù)對用戶進(jìn)行冷卻，此系統(tǒng)中廠用水系統(tǒng)與循環(huán)水系統(tǒng)共用取排水的設(shè)計(jì)。

這種最終熱阱系統(tǒng)當(dāng)其中一個獨(dú)立安全系列失效時(shí)，另一個獨(dú)立安全系列可以將熱量排出到環(huán)境中，雖然考慮到了第二代(包括二代加)核電廠技術(shù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)范圍內(nèi)的事故工況設(shè)計(jì)要求，但是依然存在超出第二代(包括二代加)核電廠技術(shù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的外部事件序列的可能性。在全場斷電事故疊加喪失最終熱阱的事故下，這種最終熱阱系統(tǒng)將完全失效，在大規(guī)模赤潮出現(xiàn)或臺風(fēng)導(dǎo)致大量泥沙涌入的情況下，取水構(gòu)筑物被壅塞，即便配置了過濾器組，也仍然可能迅速被堵塞，同樣造成最終熱阱系統(tǒng)完全失效。

在極端寒冷或極端炎熱地區(qū)的廠址，由于SWS系統(tǒng)與CWS系統(tǒng)共用取排水的設(shè)計(jì)，并且CWS系統(tǒng)流量遠(yuǎn)超過SWS系統(tǒng)、運(yùn)行周期與SWS系統(tǒng)存在明顯差異，因此作為非安全級的CWS系統(tǒng)反而對最終熱阱系統(tǒng)造成直接影響；而且由于用戶數(shù)量繁多，啟停規(guī)律不統(tǒng)一，造成工況繁多，熱負(fù)荷和流量變化范圍巨大，難以實(shí)施簡單的控制方案，造成最終熱阱系統(tǒng)設(shè)計(jì)包絡(luò)范圍過大，運(yùn)行方案復(fù)雜，提高了核電廠運(yùn)行成本，對核電廠安全性有負(fù)面影響。

有鑒于此，確有必要提供一種高度可靠且足夠簡化的核電廠最終熱阱系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：提供一種高度可靠且足夠簡化的核電廠最終熱阱系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種核電廠最終熱阱系統(tǒng)，包括至少一個用于非安全級用戶的非安全系列，以及至少一個用于安全級用戶的安全系列，所述非安全系列和安全系列包括設(shè)備冷卻水系統(tǒng)和廠用水系統(tǒng)，所述廠用水系統(tǒng)包括冷卻泵組和換熱器組，其中，每個系列的廠用水系統(tǒng)均成組配置冷卻水池和冷卻塔組，所述冷卻水池位于冷卻泵組上游，冷卻塔組分別與換熱器組出水口和冷卻水池連接；冷卻水池上游設(shè)有與外部水域連通的補(bǔ)水池，每個系列的冷卻水池分別與補(bǔ)水池連通。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述廠用水系統(tǒng)還包括分別與補(bǔ)水池和外部水域連通的沉淀水池。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述沉淀水池與外部水域之間設(shè)有過濾裝置。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述沉淀水池通過至少一個補(bǔ)水渠與補(bǔ)水池連通。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述冷卻水池與補(bǔ)水池連通的管道，以及補(bǔ)水渠與補(bǔ)水池連通的管道上設(shè)有閘門。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述安全系列還包括一與換熱器組出水口連接并直接通向外部水域的應(yīng)急排水通道。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述最終熱阱系統(tǒng)包括一個用于冷卻非安全級用戶的非安全系列以及兩個用于冷卻安全級用戶的安全系列。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述最終熱阱系統(tǒng)包括兩個用于冷卻非安全級用戶的非安全系列以及四個用于冷卻安全級用戶的安全系列，用于熱負(fù)荷大的機(jī)組。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述安全系列中將安全級用戶分為事故緩解組、正常停堆組和乏燃料冷卻組，所述安全系列可單獨(dú)為事故緩解組、正常停堆組和乏燃料冷卻組提供冷卻。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，在機(jī)組處于正常運(yùn)行工況時(shí)，所述安全系列帶載正常停堆組和乏燃料冷卻組，隔離事故緩解組。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，發(fā)生事故的工況時(shí)，所述安全系列帶載事故緩解組和乏燃料冷卻組，隔離正常停堆組。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述非安全系列中的冷卻泵組、換熱器組和冷卻塔組均滿足非安全級的要求。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述安全系列中的冷卻泵組、換熱器組和冷卻塔組均滿足安全級的要求。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述安全系列配備有相互獨(dú)立的廠用電源、應(yīng)急電源和獨(dú)立電源。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)具有以下有益技術(shù)效果：

通過用戶分類，可以靈活應(yīng)對多變的熱負(fù)荷和用戶變化；通過獨(dú)立可靠的水源，可以消除外部水域水位變化的影響、減小外部水溫隨季節(jié)變化的影響；通過設(shè)置沉淀水池、取水渠和補(bǔ)水池，取消一些應(yīng)對外部條件變化的設(shè)備、減少設(shè)計(jì)邊界條件的變化范圍；以大氣為最終熱阱，外部公開水域作為后備熱阱，最大限度地減少外部水文氣象條件變化的影響，從而起到抵抗外部極端條件的能力強(qiáng)、系統(tǒng)配置簡單、運(yùn)行操作和維護(hù)成本低的目的。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明，其中：

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中最終熱阱系統(tǒng)的示意圖。

圖2為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的發(fā)明目的、技術(shù)方案及其技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的具體實(shí)施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并非為了限定本發(fā)明。

請參照圖2所示，一種核電廠最終熱阱系統(tǒng)，包括一個用于冷卻非安全級用戶的非安全系列，兩個用于冷卻安全級用戶的安全系列。

安全級用戶分為事故緩解組100、正常停堆組110和乏燃料冷卻組120三類，安全系列A和安全系列B可分別單獨(dú)對事故緩解組100、正常停堆組110和乏燃料冷卻組120進(jìn)行冷卻，在機(jī)組處于正常運(yùn)行工況時(shí)，安全系列帶載正常停堆組110和乏燃料冷卻組120，隔離事故緩解組100，發(fā)生事故的工況時(shí)，安全系列帶載事故緩解組100和乏燃料冷卻組120，隔離正常停堆組110。事故緩解組100和正常停堆組110是熱負(fù)荷和冷卻流量可以相互耦合的用戶，非安全級用戶200則與機(jī)組安全無關(guān)，從而使得最終熱阱系統(tǒng)的中央換熱設(shè)備規(guī)?？s小，而且通過用戶分類設(shè)置，可以靈活應(yīng)對多變的熱負(fù)荷和用戶變化，因此核電廠最終熱阱系統(tǒng)的熱負(fù)荷設(shè)計(jì)將會得到簡化。

安全系列A和安全系列B組成相同，包括設(shè)備冷卻水系統(tǒng)和廠用水系統(tǒng)，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)包括循環(huán)泵組300和管道，對安全級用戶進(jìn)行冷卻，通過循環(huán)泵組300使冷卻水在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，對用戶進(jìn)行冷卻后的冷卻水水溫升高，通過管道經(jīng)廠用水系統(tǒng)的換熱器組400將熱量釋放溫度下降后，再用于對用戶的冷卻。

廠用水系統(tǒng)包括冷卻泵組500和換熱器組400，每個安全系列都成組配置有冷卻水池700和冷卻水塔組600，兩個冷卻水池700共用一個補(bǔ)水池800，補(bǔ)水池800為冷卻水池700的主要水源，冷卻泵組500直接從冷卻水池700中取水，冷卻塔組600與換熱器組400的出水口連接并與冷卻水池700連通。

廠用水系統(tǒng)還包括分別與補(bǔ)水池800和外部水域900連通的沉淀水池810。

沉淀水池810與外部水域900之間設(shè)置有過濾裝置，以除去水中較大的異物，沉淀水池810通過兩個補(bǔ)水渠820與補(bǔ)水池800連通，控制沉淀水池810和補(bǔ)水渠820中的水流速度，從而使水中較小的異物能得以沉淀。

冷卻水池700通過補(bǔ)水池800補(bǔ)水，補(bǔ)水池800中蓄有足夠水量，并且與外部水域900之間有足夠的保護(hù)措施，在任何情況下均可以為冷卻塔組600長時(shí)間提供冷卻水。

其中冷卻水池700與補(bǔ)水池800連通的管道，以及補(bǔ)水渠820與補(bǔ)水池800連通的管道上都安裝有閘門830，這樣冷卻水池700可以從補(bǔ)水池800中取水，也可通過關(guān)閉閘門830與補(bǔ)水池800隔離而獨(dú)立；補(bǔ)水池800與補(bǔ)水渠820之間安裝閘門830，在水質(zhì)異常的情況下，可通過關(guān)閉閘門830隔離補(bǔ)水渠820及其之外的水域，使補(bǔ)水池800相對于外部水域900成為一個獨(dú)立的水源。

冷卻水從外部水域900進(jìn)入沉淀水池810后進(jìn)行沉淀，經(jīng)由補(bǔ)水渠820進(jìn)入到補(bǔ)水池800中并達(dá)到一定存儲量，補(bǔ)水池800為冷卻水池700供應(yīng)冷卻水，冷卻泵組500直接從冷卻水池700中取水，經(jīng)換熱器組400對設(shè)備冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻后，水的溫度上升進(jìn)入冷卻塔組600，通過冷卻塔組600向大氣散熱，以大氣為常規(guī)最終熱阱，熱量釋放后的水再回到冷卻水池700中。

冷卻塔組600以機(jī)組正常運(yùn)行的熱負(fù)荷為單位，每個單位設(shè)整數(shù)臺冷卻塔；中央換熱器組以機(jī)組正常運(yùn)行的熱負(fù)荷為單位，每個單位設(shè)整數(shù)臺換熱器組400，從而保證冷卻能力可以靈活調(diào)節(jié)。

由于冷卻水源經(jīng)過沉淀池810和補(bǔ)水渠820的沉降作用，補(bǔ)水池800不必設(shè)置濾網(wǎng)、水生物捕集器等過濾設(shè)備，由于補(bǔ)水池800為主要水源，因此外部水位的影響可以消除；而且補(bǔ)水池800水質(zhì)變化影響小于外部水域900，因此廠用水系統(tǒng)的設(shè)備堵塞程度變化范圍也將大幅度縮小，可以適當(dāng)降低中央換熱器設(shè)計(jì)的裕度。沉淀水池810、補(bǔ)水渠820和補(bǔ)水池800的設(shè)置，取消了一些應(yīng)對外部條件變化的設(shè)備、減少設(shè)計(jì)邊界條件的變化范圍，從而起到抵抗外部極端條件的能力強(qiáng)、系統(tǒng)配置簡單、運(yùn)行操作和維護(hù)成本低的目的。

此外，在寒冷地區(qū)，換熱器組400出水口出來的熱水也可以不經(jīng)過冷卻塔組600回流到冷卻水池700，從而使得在寒冷地區(qū)運(yùn)行的水源溫度不至于過低。

冷卻水池700從補(bǔ)水池800中直接獨(dú)立取水，補(bǔ)水池800通過沉淀水池810和補(bǔ)水渠820從外部水域900補(bǔ)水，補(bǔ)水池800具有一定存水量，在失去補(bǔ)水的情況下可以獨(dú)立的為一個安全系列提供至少3個月冷卻水源，保證在發(fā)生地震、海嘯、赤潮、臺風(fēng)等極端氣象的條件下的機(jī)組安全。安全系列A和安全系列B中的冷卻泵組500、循環(huán)泵組300、換熱器組400以及冷卻塔組600均為安全級，滿足安全系列的要求，即便發(fā)生大飛機(jī)撞擊等嚴(yán)重外部事件的情況下，保證其中至少有一個安全系列可以正常運(yùn)行。

廠用水系統(tǒng)還包括一條應(yīng)急排水通道750，一端與換熱器組400的出水口連接，另一端直接通向外部水域900，當(dāng)安全系列A的冷卻塔組600因外部事件失效，安全系列B因其他事件故障的條件下，可以打開取水通道和應(yīng)急排水通道750，由失去冷卻塔組600的安全系列A通過應(yīng)急排水通道750直接將熱水排出到外部水域900(如大海、湖泊、水庫等)，以外部水域900作為應(yīng)急備用最終熱阱。

最終熱阱系統(tǒng)的安全系列A和安全系列B均配備有相互獨(dú)立的廠用電源、應(yīng)急電源和獨(dú)立電源。廠用電源提供機(jī)組正常運(yùn)行用電，應(yīng)急電源提供機(jī)組失去廠用電源時(shí)的供電，獨(dú)立電源是在上述電源均失去的情況下的后備，用于抵御SBO(全廠斷電事故)事故。

請參照圖2所示，用于非安全級用戶200的非安全系列包括設(shè)備冷卻水系統(tǒng)和廠用水系統(tǒng)，其中，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)和廠用水系統(tǒng)與安全系列A和安全系列B的組成相同，非安全系列中各個設(shè)備均為非安全級要求。非安全系列的設(shè)備冷卻水系統(tǒng)包括非安全級循環(huán)泵310和管道，對非安全級用戶200進(jìn)行冷卻。

非安全系列的廠用水系統(tǒng)包括非安全級冷卻泵組510和非安全級換熱器組410，以及成組的非安全級冷卻水池710和非安全級冷卻水塔組610，非安全系列與安全系列共用補(bǔ)水池800、沉淀水池810、補(bǔ)水渠820和外部水域900。

冷卻水從外部水域900經(jīng)過濾裝置后進(jìn)入沉淀水池810后進(jìn)行沉淀，經(jīng)由補(bǔ)水渠820再進(jìn)入到補(bǔ)水池800中并達(dá)到一定存儲量，補(bǔ)水池800為非安全級冷卻水池710供應(yīng)冷卻水，非安全級冷卻泵組510直接從非安全級冷卻水池710中取水，經(jīng)非安全級換熱器組410對設(shè)備冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻后，水的溫度上升進(jìn)入非安全級冷卻塔組610，通過非安全級冷卻塔組610向大氣散熱，以大氣為常規(guī)最終熱阱，熱量釋放后的水再回到非安全級冷卻水池710中。

對于熱負(fù)荷較大的機(jī)組，核電廠最終熱阱系統(tǒng)還可包括四個安全系列和兩個非安全系列，以滿足需求。

結(jié)合以上對本發(fā)明的詳細(xì)描述可以看出，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有以下有益技術(shù)效果：

通過用戶分類，可以靈活應(yīng)對多變的熱負(fù)荷和用戶變化；通過獨(dú)立可靠的水源，可以消除外部水域水位變化的影響、減小外部水溫隨季節(jié)變化的影響；通過設(shè)置沉淀水池、取水渠和補(bǔ)水池，取消一些應(yīng)對外部條件變化的設(shè)備、減少設(shè)計(jì)邊界條件的變化范圍；以大氣為最終熱阱，外部公開水域作為后備熱阱，最大限度地減少外部水文氣象條件變化的影響，從而起到抵抗外部極端條件的能力強(qiáng)、系統(tǒng)配置簡單、運(yùn)行操作和維護(hù)成本低的目的。

根據(jù)上述原理，本發(fā)明還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。