一種用于核電站的非能動重力安注系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種非能動重力安注系統(tǒng)，具體而言，涉及一種用于核電站的非 能動重力安注系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 安全的核電是一種高能源密度的清潔能源，對保護生態(tài)環(huán)境、調(diào)整能源結構和保 障能源安全有重要的作用。然而一旦核電站出現(xiàn)安全問題，則對工作人員、周邊居民以及生 態(tài)環(huán)境等會帶來巨大的威脅。為此核電站安全問題是人們應用核電時必須重點考慮的問 題。目前核電站傾向于采用非能動安全技術處理事故。所謂非能動安全技術是指在發(fā)生事 故情況下利用自然力完成各種冷卻功能，其中自然力可由重力、蓄壓氣體壓力、自然循環(huán)產(chǎn) 生的驅動力等來產(chǎn)生，無需泵及外部電源。因此，在提高了核電站安全可靠性的同時大大簡 化了了核電站的安全系統(tǒng)。
[0003] 現(xiàn)有技術的核電站包括主回路系統(tǒng)和與其連通的反應堆堆芯應急冷卻系統(tǒng)，反應 堆堆芯應急冷卻系統(tǒng)用于在發(fā)生事故時帶走主回路系統(tǒng)中反應堆堆芯殘余裂變產(chǎn)生的反 應堆堆芯余熱。
[0004] 圖1示出了當前非能動核電站的主回路系統(tǒng)。如圖1所示，當前非能動核電站的 主回路系統(tǒng)包括蒸汽發(fā)生器6、u型管5、主回路系統(tǒng)冷段3、主回路系統(tǒng)熱段4、主泵9、反應 堆壓力容器2、位于反應堆壓力容器2內(nèi)的反應堆堆芯1、波動管10與穩(wěn)壓器11，其中U型 管5設置在蒸汽發(fā)生器6中，U型管出口端匯集到蒸汽發(fā)生器底部的冷腔室隔間7,冷腔室 隔間7通過主泵9與主回路系統(tǒng)冷段3連通，主回路系統(tǒng)冷段3與反應堆壓力容器2連通， 反應堆壓力容器2還與主回路系統(tǒng)熱段4連通，主回路系統(tǒng)熱段4通過波動管10與穩(wěn)壓器 11連通并通過蒸汽發(fā)生器底部的熱腔室隔間8與U型管5的入口端連通，冷卻劑通過主回 路系統(tǒng)冷段3進入反應堆壓力容器2,到達反應堆堆芯1的入口，在流經(jīng)反應堆堆芯1時帶 走反應堆堆芯產(chǎn)生的核反應能量，被加熱的冷卻劑(例如溫度為大約321°C )流經(jīng)主回路系 統(tǒng)熱段4,到達蒸汽發(fā)生器底部的熱腔室隔間8并進入U型管5的入口端，通過U型管5將 熱量傳遞給蒸汽發(fā)生器6內(nèi)和U型管5外的冷卻劑，U型管5內(nèi)的冷卻劑溫度降低(例如冷 卻劑溫度為280°C)并通過U型管的出口端匯集在蒸汽發(fā)生器底部冷腔室隔間7,冷腔室隔 間內(nèi)7的冷卻劑通過主泵9泵入主回路系統(tǒng)冷段3,再次回到反應堆壓力容器2,形成主回 路系統(tǒng)的閉式冷卻循環(huán)。圖1中箭頭Fl為溫度較低的冷卻劑流向，箭頭F2為溫度較高的 冷卻劑流向。
[0005] 為了穩(wěn)定主回路系統(tǒng)的壓力，主回路系統(tǒng)熱段4通過波動管10與穩(wěn)壓器11連 通，穩(wěn)壓器11內(nèi)為飽和液與飽和蒸汽(例如為冷卻水的飽和液與飽和蒸汽)，滿足主回路系 統(tǒng)的穩(wěn)壓要求。穩(wěn)壓器11用于將主回路系統(tǒng)的壓力維持在正常運行的高壓狀態(tài)(如大約 15. 5MPa)，使得在正常工作狀態(tài)下的反應堆堆芯1反應期間，反應堆壓力容器2內(nèi)的冷卻劑 不會出現(xiàn)沸騰。經(jīng)反應堆堆芯1加熱的冷卻水在流經(jīng)U型管5時，將熱量傳遞給蒸汽發(fā)生器 6內(nèi)和U型管5外的冷卻水，使得蒸汽發(fā)生器6中的冷卻水蒸發(fā)形成蒸汽，蒸汽發(fā)生器6中 蒸汽通過主蒸汽管線12,通過常開的主蒸汽隔離閥13被輸送給蒸汽輪機（圖1中未示出）， 帶動蒸汽輪機發(fā)電，從而將反應堆堆芯產(chǎn)生的熱量轉變?yōu)殡娔堋?br>[0006] 核電站發(fā)生完全斷電的情況下，由于主蒸汽隔離閥13關閉，蒸汽發(fā)生器的二次側 (蒸汽發(fā)生器6內(nèi)和U型管5外的空間）內(nèi)的飽和水蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽無法輸送給蒸汽輪機 (圖1中未示出），蒸汽發(fā)生器的二次側無法利用正常工作方式帶走反應堆堆芯殘余裂變產(chǎn) 生的反應堆堆芯余熱。此時，非能動核電站首先依靠主回路系統(tǒng)的自然循環(huán)，將一部分反 應堆堆芯余熱通過蒸汽發(fā)生器內(nèi)的U型傳熱管傳遞給蒸汽發(fā)生器二次側，使得蒸汽發(fā)生器 二次側內(nèi)存有的飽和冷卻水不斷吸熱蒸發(fā)，導致蒸汽發(fā)生器二次側內(nèi)壓力升高，當壓力升 高到蒸汽發(fā)生器二次側泄壓閥設定的開啟壓力時(如7. 8MPa)，蒸汽發(fā)生器二次側泄壓閥開 啟，向安全殼內(nèi)排出高壓蒸汽，給蒸汽發(fā)生器二次側泄壓，當壓力降低至當蒸汽發(fā)生器二次 側泄壓閥設定的關閉壓力時(如7. 6MPa)，蒸汽發(fā)生器二次側泄壓閥關閉。蒸汽發(fā)生器二次 側泄壓閥關閉后，蒸汽發(fā)生器二次側由于U型管的持續(xù)換熱吸收反應堆堆芯余熱其內(nèi)部壓 力重新升高，蒸汽發(fā)生器二次側泄壓閥如此往復開啟關閉，排出蒸汽，直至蒸汽發(fā)生器二次 側液位降低至蒸汽發(fā)生器二次側設定的低低液位。此時，如果無法繼續(xù)帶走反應堆堆芯余 熱，則將發(fā)生事故。
[0007] 因而，需要提供一種用于核電站的非能動重力安注系統(tǒng)，在蒸汽發(fā)生器二次側液 位降低到低低液位時，對其進行可靠的非能動補水，使得蒸汽發(fā)生器二次側持續(xù)載出反應 堆堆芯余熱，降低反應堆堆芯裸露的風險，延長事故后(本實用新型主要針對的全場斷電情 況）響應時間，提高核電站的安全裕量。 【實用新型內(nèi)容】
[0008] 本實用新型的目的在于提供一種用于核電站的非能動重力安注系統(tǒng)，其能夠在核 電站完全斷電的情況下利用非能動方式對蒸發(fā)器二次側持續(xù)進行補水，使得蒸汽發(fā)生器二 次側持續(xù)載出反應堆堆芯余熱，避免發(fā)生事故。
[0009] 本實用新型的一個實施方案涉及一種用于核電站的非能動重力安注系統(tǒng)，核電站 的主回路系統(tǒng)包括放置于安全殼內(nèi)的蒸汽發(fā)生器和U型管，蒸汽發(fā)生器二次側為蒸汽發(fā)生 器內(nèi)和U型管外的空間，其特征在于，所述非能動重力安注系統(tǒng)包括放置于安全殼內(nèi)的非 能動重力安注箱、安注管、安注隔離閥、浮力自動連通器、液位連通管、壓力平衡管、汽封裝 置以及壓力平衡閥，其中壓力平衡閥處于常開狀態(tài)，非能動重力安注箱通過壓力平衡管、設 置在壓力平衡管上的鄰近非能動重力安注箱的壓力平衡閥和設置在壓力平衡管上的鄰近 蒸汽發(fā)生器的汽封裝置與與蒸汽發(fā)生器二次側連通，保證非能動重力安注箱內(nèi)部與蒸汽發(fā) 生器二次側壓力相同，在發(fā)生事故時，蒸汽發(fā)生器二次側內(nèi)的飽和水蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，使得蒸 汽發(fā)生器二次側內(nèi)的液位逐步降低至蒸汽發(fā)生器二次側設定的低低液位，此時液位連通管 內(nèi)的液位也將下降，浮力自動連通器內(nèi)的浮子將下降，使得浮子處于開啟狀態(tài)，由此重力安 注箱內(nèi)的冷卻水在重力作用下，通過安注管、設置在安注管上鄰近能動重力安注箱的安注 隔離閥以及浮子進入蒸汽發(fā)生器二次側內(nèi)，逐步淹沒U形管；當蒸汽發(fā)生器二次側內(nèi)的液 位回升到正常范圍以內(nèi)時，浮子將上升并重新處于封閉狀態(tài)，從而切斷重力安注箱與蒸汽 發(fā)生器二次側之間的連通。
[0010] 根據(jù)上述一個實施方案所述的用于核電站的非能動重力安注系統(tǒng)，其中汽封裝置 為U型蒸汽封，U型蒸汽封用于防止蒸汽發(fā)生器內(nèi)熱蒸汽持續(xù)加熱非能動重力安注箱內(nèi)的 冷卻水。
[0011] 根據(jù)上述一個實施方案所述的用于核電站的非能動重力安注系統(tǒng)，其中在正常運 行工況，安注隔離閥處于常開位置，并且浮力自動連通器內(nèi)的浮子處于封閉狀態(tài)，用于切斷 非能動重力安注箱與蒸汽發(fā)生器二次側之間的連通。
[0012] 根據(jù)上述一個實施方案所述的用于核電站的非能動重力安注系統(tǒng)，其中核電站包 括主回路系統(tǒng)和與其連通的反應堆堆芯應急冷卻系統(tǒng)，反應堆堆芯應急冷卻系統(tǒng)用于在發(fā) 生事故時帶走主回路系統(tǒng)中反應堆堆芯殘余裂變產(chǎn)生的反應堆堆芯余熱。
[0013] 根據(jù)上述一個實施方案所述的用于核電站的非能動重力安注系統(tǒng)，其中液位連通 管內(nèi)設置有上止擋件和下止擋件，浮子能夠在液位連通管內(nèi)在上止擋件和下止擋件之間運 動。
[0014] 根據(jù)本實用新型的用于核電站的非能動重力安注系統(tǒng)以非能動方式運行，始終確 保蒸發(fā)器二次側內(nèi)液位保持在正常液位范圍，使得U形管內(nèi)的冷卻劑被冷卻，蒸發(fā)器二次 側內(nèi)的飽和水加熱蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽由蒸發(fā)器二次側的泄壓閥排放到安全殼內(nèi)，非能動重力 安注箱內(nèi)的冷