一種抑壓及安全注射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抑壓及安全注射系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：安全殼，所述安全殼內設有：抑壓水池、堆芯補水箱、安注箱、壓力容器集水坑、一回路卸壓裝置、反應堆壓力容器；其中，所述抑壓水池用于吸收事故下反應堆系統(tǒng)釋放出的熱量，并且所述抑壓水池中的水依靠重力注入堆芯，實現低壓注射功能；所述堆芯補水箱用于為非能動高壓安全注射提供水源；所述安注箱用于為非能動中壓安全注射提供水源；所述壓力容器集水坑用于收集由安全殼冷卻系統(tǒng)冷凝的凝結水，為再循環(huán)長期冷卻提供水源，并實現壓力容器內熔融物滯留，實現了反應堆安全系統(tǒng)設計合理，系統(tǒng)配置簡單，安全殼尺寸較小，經濟性較好，且滿足壓力容器內熔融物滯留的要求的技術效果。
【專利說明】
一種抑壓及安全注射系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及核電廠安全領域，尤其涉及一種抑壓及安全注射系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]反應堆安全殼是為防止核反應堆在運行或發(fā)生事故時放射性物質外逸的密閉容器，也稱反應堆保護外殼，核電站反應堆發(fā)生事故時會大量釋放放射性物質，安全殼作為最后一道核安全屏障，能防止放射性物質擴散污染周圍環(huán)境。同時，也常兼作反應堆廠房的圍護結構，保護反應堆設備系統(tǒng)免受外界的不利影響，它是一種體態(tài)龐大的特種容器結構。
[0003]在現有技術中，為了降低安全殼壓力，設置有安全殼噴淋系統(tǒng)，為了實現堆芯應急冷卻，設置有安全注入系統(tǒng)，為了滿足壓力容器內熔融物滯留的要求，設置有堆腔注水系統(tǒng)，導致系統(tǒng)配置一般都較為復雜，安全殼尺寸較大，成本較高，經濟性較差。
[0004]綜上所述，本申請發(fā)明人在實現本申請實施例中發(fā)明技術方案的過程中，發(fā)現上述技術至少存在如下技術問題:
在現有技術中，為了降低安全殼壓力，設置有安全殼噴淋系統(tǒng)，為了實現堆芯應急冷卻，設置有安全注入系統(tǒng)，為了滿足壓力容器內熔融物滯留的要求，設置有堆腔注水系統(tǒng)，所以，現有的安全系統(tǒng)配置復雜，安全殼尺寸較大，經濟性較差的技術問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供了一種抑壓及安全注射系統(tǒng)，解決了現有的安全系統(tǒng)配置復雜，安全殼尺寸較大，經濟性較差的技術問題，實現了安全系統(tǒng)設計合理，系統(tǒng)配置簡單，安全殼尺寸較小，經濟性較好，且滿足壓力容器內熔融物滯留的要求的技術效果。
[0006]為解決上述技術問題，本申請實施例提供了一種抑壓及安全注射系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
安全殼，所述安全殼內設有:抑壓水池、堆芯補水箱、安注箱、壓力容器集水坑、一回路卸壓裝置、反應堆壓力容器;其中，所述抑壓水池用于吸收事故下反應堆系統(tǒng)釋放出的熱量，并且所述抑壓水池中的水依靠重力注入堆芯，實現低壓注射功能;所述堆芯補水箱用于為非能動高壓安全注射提供水源;所述安注箱用于為非能動中壓安全注射提供水源;所述壓力容器集水坑用于收集由安全殼冷卻系統(tǒng)冷凝的凝結水，為再循環(huán)長期冷卻提供水源，并實現壓力容器內熔融物滯留。
[0007]其中，所述系統(tǒng)還包括凝結水收集槽，所述凝結水收集槽用于收集凝結水。
[0008]其中，所述抑壓水池上設有排放管，所述抑壓水池通過所述一回路卸壓裝置與所述反應堆壓力容器上端連接，所述抑壓水池下端通過直接注入管線與所述反應堆壓力容器連接。
[0009]其中，所述反應堆壓力容器放置于所述壓力容器集水坑中，所述壓力容器集水坑內還設有再循環(huán)濾網。
[0010]其中，所述抑壓水池的底面位于所述直接注入管線與所述反應堆壓力容器連接處的上方。
[0011]其中，所述堆芯補水箱、所述安注箱均通過所述直接注入管線與所述反應堆壓力容器連接。
[0012]其中，所述安全殼的尺寸為第一預設尺寸，且所述安全殼采用鋼材制成。
[0013]其中，所述一回路卸壓裝置用于排放所述反應堆壓力容器的熱量并進行降壓。
[0014]其中，所述堆芯補水箱用于為非能動高壓安全注射提供水源，具體為:所述堆芯補水箱依靠密度差和高度差實現非能動高壓安全注射功能，為非能動高壓安全注射提供水源。
[0015]其中，所述壓力容器集水坑用于收集凝結水，并維持淹沒水位，為長期再循環(huán)冷卻提供水源，并實現壓力容器內熔融物滯留。
[0016]本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點:
由于采用了抑壓及安全注射系統(tǒng)來保護反應堆，且系統(tǒng)包括:安全殼，所述安全殼內設有:兩個抑壓水池、兩臺堆芯補水箱、兩臺安注箱、壓力容器集水坑、一回路卸壓裝置、反應堆壓力容器;其中，所述抑壓水池用于吸收事故下反應堆系統(tǒng)釋放出的熱量，并且所述抑壓水池中的水依靠重力注入堆芯，實現低壓注射功能;所述堆芯補水箱用于為非能動高壓安全注射提供水源;所述安注箱用于為非能動中壓安全注射提供水源;所述壓力容器集水坑用于收集由安全殼冷卻系統(tǒng)冷凝的凝結水，為再循環(huán)長期冷卻提供水源，并實現壓力容器內熔融物滯留，即，鋼安全殼內設置具有足夠容量的抑壓水池，以吸收LOCA事故或蒸汽管破裂事故下反應堆系統(tǒng)釋放出的熱量，有效降低事故后安全殼內的峰值壓力，并在一回路充分降壓后，抑壓水池中的水依靠重力注入堆芯，實現低壓注射功能，安全殼內的蒸汽由安全殼冷卻系統(tǒng)冷凝后，經凝結水收集槽返回壓力容器集水坑，維持淹沒水位，以實現長期再循環(huán)冷卻，堆芯補水箱依靠密度差和位差實現非能動高壓安全注射功能，安注箱箱體上部由壓縮氮氣加壓，當一回路壓力低于箱內壓力且注入管線未被隔離時，加壓氮氣將箱內的水壓入堆芯，實現非能動中壓安全注射功能，在嚴重事故下，壓力容器集水坑的水位保證反應堆容器充分浸沒于水中，實現壓力容器內熔融物滯留，所以，有效解決了現有的安全系統(tǒng)配置復雜，安全殼尺寸較大，經濟性較差的技術問題，進而實現了安全系統(tǒng)設計合理，系統(tǒng)配置簡單，安全殼尺寸較小，經濟性較好，且滿足壓力容器內熔融物滯留的要求的技術效果。
【附圖說明】
[0017]圖1是本申請實施例一中抑壓及安全注射系統(tǒng)的結構示意圖；
其中，1-安全殼，2-反應堆壓力容器，3-—回路卸壓裝置，4-抑壓水池，5-安注箱，6-堆芯補水箱，7-再循環(huán)濾網，8-壓力容器集水坑，9-排放管，10-凝結水收集槽，11-直接注入管線。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明提供了一種抑壓及安全注射系統(tǒng)，解決了現有的安全系統(tǒng)配置復雜，安全殼尺寸較大，經濟性較差的技術問題，實現了安全系統(tǒng)設計合理，系統(tǒng)配置簡單，安全殼尺寸較小，經濟性較好，且滿足壓力容器內熔融物滯留的要求的技術效果。
[0019]本申請實施中的技術方案為解決上述技術問題。總體思路如下: 采用了抑壓及安全注射系統(tǒng)來保護反應堆，且系統(tǒng)包括:安全殼，所述安全殼內設有:兩個抑壓水池、兩臺堆芯補水箱、兩臺安注箱、壓力容器集水坑、一回路卸壓裝置、反應堆壓力容器;其中，所述抑壓水池用于吸收事故下反應堆系統(tǒng)釋放出的熱量，并且所述抑壓水池中的水依靠重力注入堆芯，實現低壓注射功能;所述堆芯補水箱用于為非能動高壓安全注射提供水源;所述安注箱用于為非能動中壓安全注射提供水源;所述壓力容器集水坑用于收集由安全殼冷卻系統(tǒng)冷凝的凝結水，為再循環(huán)長期冷卻提供水源，并實現壓力容器內熔融物滯留，即，鋼安全殼內設置具有足夠容量的抑壓水池，以吸收LOCA事故或蒸汽管破裂事故下反應堆系統(tǒng)釋放出的熱量，有效降低事故后安全殼內的峰值壓力，并在一回路充分降壓后，抑壓水池中的水依靠重力注入堆芯，實現低壓注射功能，安全殼內的蒸汽由安全殼冷卻系統(tǒng)冷凝后，經凝結水收集槽返回壓力容器集水坑，維持淹沒水位，以實現長期再循環(huán)冷卻，堆芯補水箱依靠密度差和位差實現非能動高壓安全注射功能，安注箱箱體上部由壓縮氮氣加壓，當一回路壓力低于箱內壓力且注入管線未被隔離時，加壓氮氣將箱內的水壓入堆芯，實現非能動中壓安全注射功能，在嚴重事故下，壓力容器集水坑的水位保證反應堆容器充分浸沒于水中，實現壓力容器內熔融物滯留，所以，有效解決了現有的安全系統(tǒng)配置復雜，安全殼尺寸較大，經濟性較差的技術問題，進而實現了安全系統(tǒng)設計合理，系統(tǒng)配置簡單，安全殼尺寸較小，經濟性較好，且滿足壓力容器內熔融物滯留的要求的技術效果。
[0020]為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
[0021]實施例一:
在實施例一中，提供了一種抑壓及安全注射系統(tǒng)，請參考圖1，所述系統(tǒng)包括:
安全殼I，所述安全殼I內設有:抑壓水池4、堆芯補水箱6、安注箱5、壓力容器集水坑8、一回路卸壓裝置3、反應堆壓力容器2;其中，所述抑壓水池4用于吸收事故下反應堆系統(tǒng)釋放出的熱量，并且所述抑壓水池4中的水依靠重力注入堆芯，實現低壓注射功能；所述堆芯補水箱6用于為非能動高壓安全注射提供水源;所述安注箱5用于為非能動中壓安全注射提供水源;所述壓力容器集水坑8用于收集由安全殼冷卻系統(tǒng)冷凝的凝結水，為再循環(huán)長期冷卻提供水源，并實現壓力容器2內熔融物滯留。
[0022]其中，在本申請實施例中，所述系統(tǒng)還包括凝結水收集槽10，所述凝結水收集槽10用于收集凝結水。
[0023]其中，在本申請實施例中，所述抑壓水池4上設有排放管9，所述抑壓水池4通過所述一回路卸壓裝置3與所述反應堆壓力容器2上端連接，所述抑壓水池4下端通過直接注入管線11與所述反應堆壓力容器2連接。
[0024]其中，在實際應用中，排放管可以將高壓的安全殼中的氣/汽和水的混合物排入抑壓水池中，使安全殼不會產生嚴重的升壓效應。
[0025]其中，在本申請實施例中，所述反應堆壓力容器內還設有穩(wěn)壓器。
[0026]其中，在實際應用中，穩(wěn)壓器可以穩(wěn)定反應堆壓力容器內的氣壓，保障安全。
[0027]其中，在本申請實施例中，所述反應堆壓力容器放置于所述壓力容器集水坑中，所述壓力容器集水坑內還設有再循環(huán)濾網7。
[0028]其中，在實際應用中，再循環(huán)濾網7可以對雜質進行過濾，防止堵塞。
[0029]其中，在本申請實施例中，所述抑壓水池的底面位于所述直接注入管線與所述反應堆壓力容器連接處的上方。
[0030]其中，在本申請實施例中，所述堆芯補水箱、所述安注箱均通過所述直接注入管線與所述反應堆壓力容器連接。
[0031 ]其中，在本申請實施例中，所述安全殼的尺寸為第一預設尺寸，且所述安全殼采用鋼材制成。
[0032]其中，在實際應用中，安全殼總高20500mm，安全殼內徑15000mm，與原有的安全殼尺寸相比明顯減小了尺寸。
[0033]其中，在本申請實施例中，所述一回路卸壓裝置用于在事故后進行一回路快速降壓。
[0034]其中，在本申請實施例中，所述堆芯補水箱用于為非能動高壓安全注射提供水源，具體為:所述堆芯補水箱依靠密度差和高度差實現非能動高壓安全注射功能，為非能動高壓安全注射提供水源。
[0035]其中，在本申請實施例中，所述壓力容器集水坑用于收集凝結水，并維持淹沒水位，為長期再循環(huán)冷卻提供水源。
[0036]其中，在本申請實施例中，抑壓及安全注射系統(tǒng)的結構如圖1所示，設置兩個抑壓水池，以吸收LOCA事故或蒸汽管破裂事故下反應堆系統(tǒng)釋放出的熱量，降低事故后安全殼內的峰值壓力，并在一回路充分降壓后，抑壓水池中的水依靠重力注入堆芯，實現低壓注射功能，設置兩臺堆芯補水箱為非能動高壓安全注射提供水源，設置兩臺安注箱為非能動中壓安全注射提供水源，設置一個壓力容器集水坑，收集由安全殼冷卻系統(tǒng)冷凝的凝結水，為再循環(huán)長期冷卻提供水源，并實現嚴重事故下的壓力容器內熔融物滯留。
[0037]其中，抑壓水池是實現安全殼內壓力抑制和一回路重力注射功能的設備，該水池應具有足夠的容量及安裝高度，以有效降低事故后安全殼內的峰值壓力和實現低壓安注功會K。
[0038]其中，壓力容積集水坑為再循環(huán)長期冷卻提供水源，并實現嚴重事故下的壓力容器內熔融物滯留，該集水坑該應設置一個具有足夠效率的凝結水收集槽，并進行合理的布置，以維持淹沒水位，實現設計功能。
[0039]其中，該堆芯補水箱應具有足夠的容量和安裝高度，以實現非能動安全注射的功會K。
[0040]其中，安注箱上部由壓縮氮氣加壓，當一回路壓力低于箱內壓力且注入管線未被隔離時，加壓氮氣將箱內的水壓入堆芯，實現非能動中壓安全注射的功能。
[0041 ]下面舉例對本申請實施例中的方案進行介紹，
發(fā)生LOCA事故后，觸發(fā)堆芯補水箱向反應堆注水，開始時主栗出口管段處于滿水狀態(tài)，堆芯補水箱在水循環(huán)模式下運行，在這種模式下，堆芯補水箱是滿水的。隨著事故的發(fā)展，當主栗出口管段排空時，堆芯補水箱切換到蒸汽替代模式繼續(xù)安注。自動卸壓系統(tǒng)也會隨著事故的進程開啟排放。
[0042]當一回路壓力進一步降低到一定值時，安注箱內的硼水在頂部氮氣壓力下提供快速安注，冷卻和淹沒堆芯，防止堆芯熔化。每個安注箱的出口連接到直接注入管線管線，直接注入管線接到壓力容器下降段環(huán)腔，環(huán)向的反射結構使水流向下，從而使得堆芯旁路流量保持最小化。
[0043]隨著堆芯補水箱水位的進一步降低，對一回路進行卸壓的卸壓閥逐級自動開啟。卸壓管線從穩(wěn)壓器頂部引出，并經過噴灑器進入抑壓水池。抑壓水池吸收一回路排放蒸汽釋放出的熱量，使安全殼不會產生嚴重的升壓效應。
[0044]—回路充分降壓后，抑壓水池的出口閥門自動開啟，抑壓水池的水通過重力注入堆芯。
[0045]通過卸壓閥和破口噴放的冷卻劑在鋼制安全殼冷凝，凝結水收集于抑壓水池。同時，從破口流出的冷卻劑部分直接流入壓力容器集水坑。
[0046]當壓力容器集水坑的冷卻劑水位最終淹沒至反應堆壓力容器中部以上，開啟長期冷卻再循環(huán)閥，冷卻后的冷凝水通過再循環(huán)閥依靠密度差和位差進入反應堆堆芯，經堆芯余熱加熱后又通過破口進入安全殼，從而完成堆芯一一冷凝水一一反應堆水池之間的自然循環(huán)。冷凝水和蒸汽通過鋼制安全殼壁不斷將熱量傳遞給反應堆水池，從而以非能動方式實現應急堆芯冷卻。
[0047]壓力容器集水坑水再循環(huán)的開始時間由于事故的不同而變化較大，在直接注入管線破裂時，破損安注管線使抑壓水池的水通過破口而噴出，而另一完好的直接注入管線則向冷卻劑系統(tǒng)安全注射。在這種情況下抑壓水池的排水很快，再循環(huán)可以在幾個小時后建立。在其他管線沒有破裂、系統(tǒng)自動降壓時候，抑壓水池的水位下降很慢，再循環(huán)可能在幾天后才會開始。
[0048]在嚴重事故下，壓力容器集水坑保持淹沒水位，將反應堆壓力容器下部外表面淹沒并導出熱量，防止損壞的堆芯燒穿壓力容器底部。
[0049]上述本申請實施例中的技術方案，至少具有如下的技術效果或優(yōu)點:
由于采用了抑壓及安全注射系統(tǒng)來保護反應堆，且系統(tǒng)包括:安全殼，所述安全殼內設有:兩個抑壓水池、兩臺堆芯補水箱、兩臺安注箱、壓力容器集水坑、一回路卸壓裝置、反應堆壓力容器;其中，所述抑壓水池用于吸收事故下反應堆系統(tǒng)釋放出的熱量，并且所述抑壓水池中的水依靠重力注入堆芯，實現低壓注射功能;所述堆芯補水箱用于為非能動高壓安全注射提供水源;所述安注箱用于為非能動中壓安全注射提供水源;所述壓力容器集水坑用于收集由安全殼冷卻系統(tǒng)冷凝的凝結水，為再循環(huán)長期冷卻提供水源，并實現壓力容器內熔融物滯留，即，鋼安全殼內設置具有足夠容量的抑壓水池，以吸收LOCA事故或蒸汽管破裂事故下反應堆系統(tǒng)釋放出的熱量，有效降低事故后安全殼內的峰值壓力，并在一回路充分降壓后，抑壓水池中的水依靠重力注入堆芯，實現低壓注射功能，安全殼內的蒸汽由安全殼冷卻系統(tǒng)冷凝后，經凝結水收集槽返回壓力容器集水坑，維持淹沒水位，以實現長期再循環(huán)冷卻，堆芯補水箱依靠密度差和位差實現非能動高壓安全注射功能，安注箱箱體上部由壓縮氮氣加壓，當一回路壓力低于箱內壓力且注入管線未被隔離時，加壓氮氣將箱內的水壓入堆芯，實現非能動中壓安全注射功能，在嚴重事故下，壓力容器集水坑的水位保證反應堆容器充分浸沒于水中，實現壓力容器內熔融物滯留，所以，有效解決了現有的安全系統(tǒng)配置復雜，安全殼尺寸較大，經濟性較差的技術問題，進而實現了安全系統(tǒng)設計合理，系統(tǒng)配置簡單，安全殼尺寸較小，經濟性較好，且滿足壓力容器內熔融物滯留的要求的技術效果。
[0050]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0051]顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種抑壓及安全注射系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 安全殼，所述安全殼內設有:抑壓水池、堆芯補水箱、安注箱、壓力容器集水坑、一回路卸壓裝置、反應堆壓力容器;其中，所述抑壓水池用于吸收事故下反應堆系統(tǒng)釋放出的熱量，并且所述抑壓水池中的水依靠重力注入堆芯，實現低壓注射功能;所述堆芯補水箱用于為非能動高壓安全注射提供水源;所述安注箱用于為非能動中壓安全注射提供水源;所述壓力容器集水坑用于收集由安全殼冷卻系統(tǒng)冷凝的凝結水，為再循環(huán)長期冷卻提供水源，并實現壓力容器內熔融物滯留。2.根據權利要求1所述的抑壓及安全注射系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括凝結水收集槽，所述凝結水收集槽用于收集凝結水。3.根據權利要求1所述的抑壓及安全注射系統(tǒng)，其特征在于，所述抑壓水池上設有排放管，所述抑壓水池通過所述一回路卸壓裝置與所述反應堆壓力容器上端連接，所述抑壓水池下端通過直接注入管線與所述反應堆壓力容器連接。4.根據權利要求1所述的抑壓及安全注射系統(tǒng)，其特征在于，所述反應堆壓力容器放置于所述壓力容器集水坑中，所述壓力容器集水坑內還設有再循環(huán)濾網。5.根據權利要求1所述的抑壓及安全注射系統(tǒng)，其特征在于，所述抑壓水池的底面位于所述直接注入管線與所述反應堆壓力容器連接處的上方。6.根據權利要求1所述的抑壓及安全注射系統(tǒng)，其特征在于，所述堆芯補水箱、所述安注箱均通過所述直接注入管線與所述反應堆壓力容器連接。7.根據權利要求1所述的抑壓及安全注射系統(tǒng)，其特征在于，所述安全殼的尺寸為第一預設尺寸，且所述安全殼采用鋼材制成。8.根據權利要求1所述的抑壓及安全注射系統(tǒng)，其特征在于，所述一回路卸壓裝置用于排放所述反應堆壓力容器的熱量并進行降壓。9.根據權利要求1所述的抑壓及安全注射系統(tǒng)，其特征在于，所述堆芯補水箱用于為非能動高壓安全注射提供水源，具體為:所述堆芯補水箱依靠密度差和高度差實現非能動高壓安全注射功能，為非能動高壓安全注射提供水源。10.根據權利要求1所述的抑壓及安全注射系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力容器集水坑用于收集凝結水，并維持淹沒水位，為長期再循環(huán)冷卻提供水源，并實現壓力容器內熔融物滯由ο
【文檔編號】G21C9/004GK105957564SQ201610295310
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】余小權, 曾暢, 蔡志云, 黃學孔, 趙禹, 任云
【申請人】中國核動力研究設計院