專利名稱:一種安全注入系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核電廠安全注入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
安全注入系統(tǒng)又叫做應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)，其主要功能是當(dāng)核電設(shè)備一回路系統(tǒng)破裂引起失水事故時(shí)，安全注入系統(tǒng)向堆芯注水，保證淹沒(méi)和冷卻堆芯，防止堆芯熔化，保持堆芯的完整性；當(dāng)發(fā)生主蒸汽管道破裂時(shí)，反應(yīng)堆冷卻劑由于受到過(guò)度冷卻而收縮，穩(wěn)壓器水位下降，安全注入系統(tǒng)向一回路注入高濃度含硼水，重新建立穩(wěn)壓器水位，迅速停堆并防止反應(yīng)堆由于過(guò)冷而重返臨界。
為實(shí)現(xiàn)上述功能，安全注入系統(tǒng)必須能夠根據(jù)事故時(shí)一回路系統(tǒng)壓力下降的情況，在不同的壓力水平下注入?，F(xiàn)有技術(shù)中安全注入系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成
高壓安注子系統(tǒng)利用高壓安注泵106(RCV001P0、RCV002P0、RCV003P0)將硼酸溶液注入到反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)。電廠正常運(yùn)行期間，上述三臺(tái)泵中一臺(tái)作為化容系統(tǒng)上充泵正常運(yùn)行，一臺(tái)備用，一臺(tái)處于維修狀態(tài)。上充泵從容控箱吸水，提供正常上充流量以及主泵軸封水。事故工況下，切換到高壓安注模式，兩臺(tái)泵運(yùn)行，一臺(tái)備用。高壓安注泵從換料水箱101吸水，提供高壓安注。
低壓安注子系統(tǒng)事故后的直接注入階段和長(zhǎng)期冷卻階段，兩臺(tái)低壓安注泵107(RIS001P0、RIS002P0)可將含硼水注入至反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)以冷卻堆芯。低壓安注泵也作為高壓安注泵的前置泵。
安注箱注射(中壓安注)子系統(tǒng)是一個(gè)非能動(dòng)系統(tǒng)，包含三個(gè)獨(dú)立的安注箱(RIS001BA) 108、(RIS002BA) 109、(RIS003BA) 110。事故期間，當(dāng)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的壓力下降到低于安注箱壓力(4.8MPa)時(shí)，安注箱內(nèi)的含硼水自動(dòng)注射到一回路中，如圖2所示。
現(xiàn)有的安全注入系統(tǒng)還包括硼酸再循環(huán)回路，主要由濃硼酸注入箱104(RIS004BA)、硼酸波動(dòng)箱 103 (RIS021BA)、以及硼酸再循環(huán)泵 105 (RIS021P0、RIS022P0)組成。主要功能是提供高濃度含硼水(700(T9000ppm)，并且在電廠正常運(yùn)行期間循環(huán)濃硼酸溶液，防止硼結(jié)晶。
現(xiàn)有安全注入系統(tǒng)組成較為復(fù)雜，如圖I所示，其主要設(shè)備除了安注箱布置在反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)(安全殼內(nèi))，其他設(shè)備(包括高、低壓安注泵，硼酸在循環(huán)泵，濃硼酸注入箱、硼酸波動(dòng)箱以及換料水箱等)都位于燃料廠房(安全殼外)。圖I中，閥門狀態(tài)對(duì)應(yīng)RIS系統(tǒng)的備用狀態(tài)，“·Χ·”表示閥門在開(kāi)啟狀態(tài)，表示閥門在關(guān)閉狀態(tài)?，F(xiàn)有安全注入系統(tǒng)除了需要應(yīng)急電源、復(fù)雜的冷卻水和HVAC等支持系統(tǒng)外，還采用了較多的交叉管道。濃硼酸注入箱及其循環(huán)管道的設(shè)置更是大大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。系統(tǒng)的運(yùn)行也頗為復(fù)雜，不僅僅要進(jìn)行大量的閥門操作，還涉及了高壓安注泵/上充泵運(yùn)行模式的切換。如事故后，上充泵由上充模式切換至高壓安注模式，泵的吸水口由化容系統(tǒng)容控箱102切換至換料水箱；以及事故后不同階段安注水源的切換，如高低壓安注泵的吸入口由換料水箱切換至地坑。[0009]由于現(xiàn)有安全注入系統(tǒng)組成復(fù)雜，運(yùn)行繁瑣，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生人因錯(cuò)誤的可能性大大增加。而大量的實(shí)踐統(tǒng)計(jì)表明，核電站50%以上的安全重大事件和故障都是由人因錯(cuò)誤引發(fā)的。
此外，現(xiàn)有安全注入系統(tǒng)嚴(yán)重事故處理能力不足，將會(huì)成為制約其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的
重要因素。
為此，需要借鑒世界先進(jìn)核電技術(shù)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、操作步驟少、能有效減少人因故障并能顯著提高嚴(yán)重事故處理能力的核電廠安全注入系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
構(gòu)造了一種安全注入系統(tǒng)，用于緩解事故、保護(hù)核電廠堆芯的安全，包括高壓安注泵、低壓安注泵和安注箱，還包括用于容納安注水的換料水箱，其中，所述換料水箱位于核電廠的安全殼內(nèi)；
所述安注箱通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在直接壓力容器注射管線上；
所述高壓安注泵通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在所述換料水箱和直接壓力容器注射管線之間；
所述低壓安注泵通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在所述換料水箱和直接壓力容器注射管線之間。
本發(fā)明所述的安全注入系統(tǒng)，其中，所述高壓安注泵包括相互獨(dú)立的第一高壓安注泵和第二高壓安注泵，其中，
所述第一高壓安注泵通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在所述換料水箱和第一直接壓力容器注射管線之間；
所述第二高壓安注泵通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在所述換料水箱和第二直接壓力容器注射管線之間。
本發(fā)明所述的安全注入系統(tǒng)，其中，所述安注箱包括第一安注箱和第二安注箱；所述第一安注箱通過(guò)設(shè)有控制閥門的管道連接到第一直接壓力容器注射管線上；所述第二安注箱通過(guò)設(shè)有控制閥門的管道連接到第二直接壓力容器注射管線上。
本發(fā)明所述的安全注入系統(tǒng)還包括自動(dòng)卸壓子系統(tǒng)。所述自動(dòng)卸壓子系統(tǒng)包括兩個(gè)系列，每個(gè)系列包括三級(jí)并聯(lián)的卸壓閥門；所述自動(dòng)卸壓子系統(tǒng)連接所述換料水箱和穩(wěn)壓器，以將穩(wěn)壓器中的蒸汽釋放到所述換料水箱，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的快速可控卸
J 卡.O O
本發(fā)明的有益效果在于，采用直接壓力容器注射方式，減少系統(tǒng)交叉管道，使系統(tǒng)組成大為簡(jiǎn)化。換料水箱位于安全殼內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)事故后安注系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行不切換，系統(tǒng)運(yùn)行操作簡(jiǎn)化，可靠性提高。另外，為現(xiàn)有安全注入系統(tǒng)增設(shè)自動(dòng)卸壓系統(tǒng)，可以合理降低高壓安注泵的揚(yáng)程，并且能夠增強(qiáng)其嚴(yán)重事故緩解能力，提高了核電廠的安全性。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中[0025]圖I是現(xiàn)有技術(shù)中的高壓和低壓安全注入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的中壓安全注入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的安全注入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合圖示，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)介紹。
本發(fā)明實(shí)施例的核電廠的安全注入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，改進(jìn)后的安全注入系統(tǒng)與原系統(tǒng)相比，仍舊是采用了高、中、低三個(gè)壓力水平下的安全注射方式，但是系統(tǒng)的組成卻大為簡(jiǎn)化。改進(jìn)后的安全注入系統(tǒng)主要包括高壓安注泵，低壓安注泵206，安注箱， 還包括用于容納安注水的換料水箱207。其中，高壓安注泵可通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接換料水箱207和直接壓力容器注射管線，如圖3所示。低壓安注泵通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接換料水箱207和直接壓力容器注射管線。安注箱通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在直接壓力容器注射管線上。其中，直接壓力容器注射管線連接在核電廠壓力容器上。改進(jìn)后的安注系統(tǒng)采用了壓力容器直接注射方式取代原有的冷管段注射模式，將安注水打入堆芯。
本實(shí)施例中，具體可設(shè)置兩個(gè)單獨(dú)的高壓安注泵，包括第一高壓安注泵204和第二高壓安注泵205。第一高壓安注泵204通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在換料水箱207和第一直接壓力容器注射管線202之間；第二高壓安注泵205通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在換料水箱207和第二直接壓力容器注射管線203之間。其中，第一直接壓力容器注射管線202和第二直接壓力容器注射管線203均連接在壓力容器上。上述設(shè)置方式可實(shí)現(xiàn)安全注入系統(tǒng)與化容系統(tǒng)的完全獨(dú)立，事故后無(wú)需進(jìn)行泵運(yùn)行模式的切換，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)在事故后的操作。通過(guò)設(shè)置兩個(gè)單獨(dú)的高壓安注泵，能夠使得系統(tǒng)具備兩個(gè)完全獨(dú)立的系列，滿足單一故障準(zhǔn)則的要求，降低高壓安注失效的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
本實(shí)施例中，采用壓力容器直接注射方式取代原有的冷管段注射模式，事故工況下，可利用高、低壓安注泵將換料水箱207中的含硼水通過(guò)直接壓力容器注射管線打入堆芯。采用該方式可以減少母管段的采用，并可將原有系統(tǒng)的三個(gè)安注箱變?yōu)閮蓚€(gè)，即包括第一安注箱209和第二安注箱210，如圖3所示。其中，第一安注箱209通過(guò)設(shè)有控制閥門的管道連接到第一直接壓力容器注射管線202。第二安注箱210通過(guò)設(shè)有控制閥門的管道連接到第二直接壓力容器注射管線203。每個(gè)安注箱的堆芯淹沒(méi)能力由原先的50%增大到100%。這樣，安全注入系統(tǒng)就可以在提高系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的組成，同時(shí)降低了主管道的制造難度。
本實(shí)施例中，改變換料水箱207的布置方式,將其置于核電廠的安全殼內(nèi)，并使高、低壓安注泵的吸入水源始終為安全殼內(nèi)的換料水箱207，使其作為事故后高、低壓安注泵的唯一安注水源。因此，事故后無(wú)需進(jìn)行安注水源的切換，可實(shí)現(xiàn)安全注入系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行并減少事故后的操作步驟，避免了可能發(fā)生的人因錯(cuò)誤，降低了系統(tǒng)運(yùn)行模式切換導(dǎo)致安全注入系統(tǒng)失效的潛在風(fēng)險(xiǎn)，從而提供了系統(tǒng)的可靠性，增強(qiáng)了核電廠的安全性。
本實(shí)施例中，取消濃硼酸注入箱及其再循環(huán)回路，并適當(dāng)提高換料水箱207中的硼濃度，保證系統(tǒng)在未能緊急停堆的預(yù)期瞬態(tài)(ATWS)事件中，提供足夠的硼化能力，在保證電廠安全性的前提下，大大簡(jiǎn)化電廠正常運(yùn)行期間安全注入系統(tǒng)的操作。[0034]為提高系統(tǒng)嚴(yán)重事故處理能力，本實(shí)施例的安全注入系統(tǒng)在穩(wěn)壓器208和安全殼內(nèi)換料水箱207之間增設(shè)自動(dòng)卸子系統(tǒng)201，如圖3所示。自動(dòng)卸壓子系統(tǒng)201由兩個(gè)系列組成，每個(gè)系列包括三級(jí)并聯(lián)的卸壓閥門，每個(gè)系列均連接在所述換料水箱207和穩(wěn)壓器208之間，用于提供安全級(jí)的排放通道，將穩(wěn)壓器208、壓力容器上封頭或者反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)高點(diǎn)的不凝結(jié)氣體或蒸汽。事故工況下通過(guò)該系統(tǒng)將穩(wěn)壓器208內(nèi)的蒸汽排放至安全殼內(nèi)換料水箱207，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的快速、可控卸壓。該系統(tǒng)與高壓安注泵共同作用，可以在喪失全部給水的超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故或嚴(yán)重事故中，快速實(shí)現(xiàn)一回路泄補(bǔ)，避免嚴(yán)重事故中一回路高壓情況下安注失效，保證安注流量及時(shí)有效的注入堆芯，從而緩解事故進(jìn)程，防止安全殼的 早期失效。同時(shí)，采用上述技術(shù)還降低了對(duì)高壓安注子系統(tǒng)注射壓力的要求，可合理降低高壓安注泵的性能要求。
本實(shí)施例可以在核電廠一回路發(fā)生破口事故時(shí)，根據(jù)一回路系統(tǒng)壓力下降的情況，實(shí)現(xiàn)不同的壓力水平下向堆芯注水。如一回路大破口事故工況下，一經(jīng)接收到安注信號(hào)，系統(tǒng)將執(zhí)行以下操作
I)高壓安注子系統(tǒng)啟動(dòng)高壓安注泵，打開(kāi)高壓安注泵吸入管道上的隔離閥以及高壓安注泵與直接壓力容器注射管線之間的主隔離閥，使換料水箱中的含硼水經(jīng)過(guò)高壓安注泵增壓后通過(guò)直接壓力容器注射管線進(jìn)入壓力容器；
2)中壓安注子系統(tǒng)當(dāng)一回路壓力下降到低于安注箱壓力時(shí)，安注箱內(nèi)的含硼水就會(huì)在加壓氮?dú)獾淖饔孟伦詣?dòng)注射到一回路中；
3)低壓安注子系統(tǒng)啟動(dòng)低壓安注泵，打開(kāi)低壓安注泵吸入管道上的隔離閥以及低壓安注泵與直接壓力容器注射管線之間的主隔離閥，使換料水箱中的含硼水經(jīng)過(guò)低壓安注泵增壓后通過(guò)直接壓力容器注射管線進(jìn)入壓力容器，實(shí)現(xiàn)低壓注射；
4)事故后12小時(shí)，運(yùn)行人員可以建立熱管段和直接壓力容器注射管線同時(shí)注射，防止硼酸在堆芯內(nèi)結(jié)晶。
采用上述技術(shù)方案后，安全注入系統(tǒng)取消與化容系統(tǒng)的設(shè)備兼用，設(shè)置獨(dú)立的高壓安注泵，并采用直接壓力容器注射方式，減少交叉管道，系統(tǒng)組成大為簡(jiǎn)化。改進(jìn)后的安全注入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)運(yùn)行，而不用切換安注水源，系統(tǒng)運(yùn)行操作簡(jiǎn)化，可靠性提高。另外，由于增設(shè)自動(dòng)卸壓子系統(tǒng)，能夠增強(qiáng)安全注入系統(tǒng)的嚴(yán)重事故緩解能力，并且可以合理降低高壓安注泵的揚(yáng)程。改進(jìn)后的安全注入系統(tǒng)滿足URD要求。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求
的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種安全注入系統(tǒng)，用于緩解事故、保護(hù)核電廠堆芯的安全，包括高壓安注泵、低壓安注泵(206)和安注箱，還包括用于容納安注水的換料水箱(207)，其特征在于，所述換料水箱(207)位于核電廠的安全殼內(nèi)； 所述安注箱通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在直接壓力容器注射管線上； 所述高壓安注泵通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在所述換料水箱(207)和直接壓力容器注射管線之間； 所述低壓安注泵(206)通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在所述換料水箱(207)和直接壓力容器注射管線之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的安全注入系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓安注泵包括相互獨(dú)立的第一高壓安注泵(204)和第二高壓安注泵(205)，其中， 所述第一高壓安注泵(204)通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在所述換料水箱(207)和第一直接壓力容器注射管線(202)之間； 所述第二高壓安注泵(205)通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在所述換料水箱(207)和第二直接壓力容器注射管線(203)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的安全注入系統(tǒng)，其特征在于，所述安注箱包括第一安注箱(209)和第二安注箱(210);所述第一安注箱(209)通過(guò)設(shè)有控制閥門的管道連接到第一直接壓力容器注射管線(202)上；所述第二安注箱(210)通過(guò)設(shè)有控制閥門的管道連接到第二直接壓力容器注射管線(203)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的安全注入系統(tǒng)，其特征在于，所述安全注入系統(tǒng)還包括自動(dòng)卸壓子系統(tǒng)(201);所述自動(dòng)卸壓子系統(tǒng)(201)包括兩個(gè)系列，每個(gè)系列包括三級(jí)并聯(lián)的卸壓閥門；所述自動(dòng)卸壓子系統(tǒng)連接在所述換料水箱(207)和穩(wěn)壓器(208)之間，用于將穩(wěn)壓器(208)中的蒸汽釋放到所述換料水箱(207)。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種安全注入系統(tǒng)，用于緩解事故、保護(hù)核電廠堆芯的安全，包括高壓安注泵、低壓安注泵和安注箱，還包括用于容納安注水的換料水箱。其中，所述換料水箱位于核電廠的安全殼內(nèi)；所述安注箱通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在直接壓力容器注射管線上；所述高壓安注泵通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在所述換料水箱和直接壓力容器注射管線之間；所述低壓安注泵通過(guò)設(shè)置有控制閥門的管道連接在所述換料水箱和直接壓力容器注射管線之間。本發(fā)明的有益效果在于，減少了系統(tǒng)交叉管道，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行操作簡(jiǎn)化，同時(shí)增強(qiáng)系統(tǒng)嚴(yán)重事故緩解能力，提高了核電廠的安全性。
文檔編號(hào)G21C15/18GKCN101847451SQ200910108230
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2009年6月19日
發(fā)明者張恒明 申請(qǐng)人:中國(guó)廣東核電集團(tuán)有限公司, 中廣核工程有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan非專利引用 (1),