多阶段安全注入装置和具有该装置的无源安全注入系统制造方法及图纸

一种多阶段安全注入装置和包括该装置的无源安全注入系统，多阶段安全注入装置包括：安全注入水箱，容纳发生反应堆容器的压力或水位下降的事故时通过重力水头注入反应堆容器内的冷却剂；压力平衡管线，连接至反应堆容器和安全注入水箱，以在反应堆容器和安全注入水箱之间形成压力平衡状态；安全注入管线，连接至安全注入水箱下端部和反应堆容器，以在反应堆容器和安全注入水箱之间压力平衡状态下，将冷却剂注入反应堆容器；流量控制管线，从安全注入管线延伸至安全注入水箱内部，并具有各安全注入端口，各端口分别以预定高度被注入冷却剂，以根据安全注入水箱的水位降低，逐步降低注入反应堆容器的冷却剂流速，以多阶段向反应堆容器注入冷却剂。

【技术实现步骤摘要】
多阶段安全注入装置和具有该装置的无源安全注入系统
本公开涉及一种多阶段安全注入装置，该装置使用能够在反应堆中发生事故时，一步一步地将冷却剂注入反应堆容器内的流量控制管线，并且涉及一种具有该装置的无源安全注入系统。
技术介绍
能够根据安全系统的构造或主要组件的安装位置对反应堆分类。根据安全系统的特性，反应堆能够被分为：i）有源反应堆，其使用有源力，诸如泵等等；和ii）无源反应堆，其使用无源力，诸如重力、压力等等。并且也根据主要组件（蒸汽发生器、加压器和反应堆冷却剂泵）的安装位置，反应堆能够被分为：i）循环式反应堆，其中主要组件被安装在反应堆容器外；和ii）集成反应堆，其中主要组件被安装在反应堆容器内。当在反应堆中发生事故时，使用各种类型的无源水箱，从而将应急冷却水供应给反应堆容器。i）氮加压安全注入水箱（储压器）在许多商用循环式水反应堆中使用，以在大破口失水冷却剂事故期间，将冷却剂快速供应给反应堆，在这种事故中，大管线破裂，流出大量冷却剂；和ii）在美国西屋公司（Westinghouse）的无源循环式反应堆，诸如AP600、AP1000等等中，除了氮加压安全注入水箱之外，还使用堆芯补水箱，其在使得反应堆和水箱之间压力平衡之后使用重力水头。在集成反应堆中，与商用循环式水反应堆不同，在反应堆容器内安装主要组件，诸如泵和蒸汽发生器等等，因而不存在用于连接主要组件的大管线。因此，连接反应堆容器和诸如化学和容积系统、安全注入系统、停机冷却系统、安全阀等等系统的管线在集成反应堆中具有小尺寸。由于这些特征，基本地消除了其中大管线破裂的大冷却剂破口失水事故。此外，在集成反应堆（SMART反应堆：韩国，mPower：B&W公司，NuScale：NS动力公司（NuScalePower），WEC-SMR：西屋电气公司（WestinghouseElectricCompany））中，主要组件安装在反应堆容器中，其中存在大量冷却剂。因此，当在集成反应堆中发生事故（由于破裂、诸如管线断裂等等产生的冷却剂损失事故）时，与循环式反应堆相比，集成反应堆中的压力和水位缓慢下降。反应堆中的无源安全系统涉及这样一种系统，该系统用于在发生事故时，不使用有源装置，诸如泵，甚至无操作者动作或者诸如应急柴油发电机的安全额定AC动力，仅使用系统中所含的自然力，在超过反应堆所需的一定时间段（当前要求72小时）安全地维持反应堆。即使集成反应堆也具有这种特性，通常，集成反应堆要求i）在其中堆芯液位相对快速降低的事故的初始阶段，高流速地安全注入；ii）在其中由于反应堆容器的高压，反应堆的冷却剂排出流速相对高的事故的早期和中间阶段，中等水平量（中流速）地安全注入；和iii）在其中由于反应堆容器的压力降低，冷却剂排出流速极大下降的事故的中间和后期阶段，相对少量（低流速）地安全注入。应注意，与商业循环式反应堆中所需的流速相比，集成反应堆的高流速小很多。虽然安全注入的绝对量与集成反应堆极大不同，但是从事故初始阶段快速供应许多流体的情况，至事故的最后阶段连续地供应少量流体的情况，现有技术中的循环式反应堆也要求各种安全注入特性。现有技术中的氮加压安全注入水箱通常被设计成，当反应堆容器的内部压力快速下降时，以安全方式快速地注入高流速冷却剂，因而主要被用作处理大冷却剂破口失水事故的设施。此外，现有技术中的堆芯补水箱被设计成，通过使得反应堆容器和堆芯补水箱之间压力平衡后的重力水头，实施具有一注入特征的安全注入，并且其主要用于在发生非冷却剂损失事故时，以相对高压注入应急硼酸溶液。如上所述，不能通过一种安全水箱满足各种安全注入特征，因而以复杂方式使用各种系统，从而满足事故期间单个反应堆中的所需安全注入特征。例如，i）诸如AP600、AP1000等等的无源加压水反应堆的无源安全系统中以复杂方式使用压力平衡堆芯补水箱（高压下安全注入）、加压安全注入水箱（中压下安全注入）、安全壳内补水储水箱（低压下安全注入），等等；和ii）在有源安全系统中以复杂方式使用的加压安全注入水箱（中压下安全注入）、高压安全注入泵、低压安全注入泵。因此，需要研发一种用于以复杂方式构造的安全注入设施的装置，其根据安全注入到反应堆中的所需特征以有效注入冷却剂。
技术实现思路
本公开的一方面在于简化已经以复杂方式构造的安全注入设施。本专利技术的另一方面在于，提供一种安全注入设施，其中冷却剂注入流速根据事故发生时到反应堆中安全注入的所需特征而变化。为了实现上述方面，根据本公开实施例的多阶段安全注入装置可包括：安全注入水箱，其形成为容纳在发生事故时通过重力水头注入到反应堆容器内的冷却剂，在该事故中，反应堆容器的压力或水位下降；压力平衡管线，其连接至反应堆容器和安全注入水箱，以在反应堆容器和安全注入水箱之间形成压力平衡状态；安全注入管线，其连接至安全注入水箱的下端部分和反应堆容器，从而在反应堆容器和安全注入水箱之间的压力平衡状态，将冷却剂注入至反应堆容器；和流量控制管线，其从安全注入管线延伸至安全注入水箱的内部部分，并且具有各安全注入端口，各安全注入端口分别以各预定高度被注入冷却剂，以根据安全注入水箱的水位降低，一步一步地降低注入反应堆容器内的冷却剂流速。根据本公开的实例，各安全注入端口可形成预定流动阻力，以根据安全注入水箱的水位降低，一步一步地降低通过流量控制管线和安全注入管线注入反应堆容器的冷却剂流速。基于下列原理，其中总汇合通道的流动阻力，在通过两个汇合安全注入端口而非仅一个安全注入端口安全注入时降低，并且在三个汇合安全端口而非两个汇合安全端口时进一步降低。根据本公开的另一实例，各安全注入端口可包括：第一安全注入端口，其形成在流量控制管线的下端部分处，以连续提供用于将安全注入水箱内填充的冷却剂注入到反应堆容器中的注入通道；和至少一个第二安全注入端口，其形成在离第一安全注入端口的预定高度处，以在安全注入水箱的水位变得低于预定水位之前提供用于冷却剂的注入通道。根据本公开的另一实例，多阶段安全注入装置还可包括多个孔口，多个孔口安装在每个安全注入端口处，以调节穿过任一安全注入端口的冷却剂在与穿过另一安全注入端口的冷却剂汇合之前的冷却剂流速，并且该多个孔口被配置成分别对各安全注入端口形成预定流动阻力，以便根据反应堆中的所需安全注入特征，一步一步地实施冷却剂注入。根据本公开的另一实例，该多阶段安全注入装置还可包括隔离阀，其被安装在压力平衡管线处，以在正常设备运行期间，阻断流体从反应堆容器注入安全注入水箱，并且被指定为在事故发生时通过控制信号开启，以通过重力水头在反应堆容器和安全注入水箱之间的压力平衡状态中实施冷却剂注入。根据本公开的另一实例，该多阶段安全注入装置还可包括隔离阀，其被安装在安全注入管线处，以在正常设备运行期间，在反应堆容器在压力平衡状态中阻断从安全注入水箱至反应堆容器的冷却剂流动，并且被指定为发生事故时通过控制信号开启以实施从安全注入水箱至反应容器的冷却剂注入。此外，为了实施上述任务，根据本公开，公开了一种无源安全注入系统。该无源安全注入系统可包括：堆芯补水箱，其被连接至反应堆容器，以与反应堆容器保持压力平衡状态，并且在发生事故时将冷却剂注入反应堆容器，在事故中，反应堆容器的压力或水位降低；和多阶段安全注本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多阶段安全注入装置，包括：安全注入水箱，所述安全注入水箱形成为容纳在发生事故时通过重力水头注入到反应堆容器内的冷却剂，在所述事故中，所述反应堆容器的压力或水位下降；压力平衡管线，所述压力平衡管线连接至所述反应堆容器和所述安全注入水箱，以在所述反应堆容器和所述安全注入水箱之间形成压力平衡状态；安全注入管线，所述安全注入管线被连接至所述安全注入水箱的下端部分和所述反应堆容器，从而在所述反应堆容器和所述安全注入水箱之间的压力平衡状态下，将冷却剂注入至所述反应堆容器；和流量控制管线，所述流量控制管线从所述安全注入管线延伸至所述安全注入水箱的内部部分，并且设有各安全注入端口，所述各安全注入端口分别以预定高度被注入冷却剂，以根据所述安全注入水箱的水位降低，一步一步地降低注入所述反应堆容器内的冷却剂流速。

【技术特征摘要】
2013.02.14 KR 10-2013-00160011.一种多阶段安全注入装置，包括：安全注入水箱，所述安全注入水箱形成为容纳在发生事故时通过重力水头注入到反应堆容器内的冷却剂，在所述事故中，所述反应堆容器的压力或水位下降；压力平衡管线，所述压力平衡管线连接至所述反应堆容器和所述安全注入水箱，以在所述反应堆容器和所述安全注入水箱之间形成压力平衡状态；安全注入管线，所述安全注入管线被连接至所述安全注入水箱的下端部分和所述反应堆容器，从而在所述反应堆容器和所述安全注入水箱之间的压力平衡状态下，将冷却剂注入至所述反应堆容器；和流量控制管线，所述流量控制管线从所述安全注入管线延伸至所述安全注入水箱的内部部分，并且设有各安全注入端口，所述各安全注入端口分别以预定高度被注入冷却剂，以根据所述安全注入水箱的水位降低，一步一步地降低注入所述反应堆容器内的冷却剂流速，其中所述各安全注入端口形成预定流动阻力，以根据所述安全注入水箱的所述水位降低，一步一步地降低通过所述流量控制管线和所述安全注入管线注入所述反应堆容器的冷却剂流速。2.根据权利要求1所述的多阶段安全注入装置，其特征在于，所述安全注入端口包括：第一安全注入端口，所述第一安全注入端口形成在所述流量控制管线的下端部分处，以连续提供用于将所述安全注入水箱内填充的冷却剂注入到所述反应堆容器中的注入通道；和至少一个第二安全注入端口，所述第二安全注入端口形成在离所述第一安全注入端口的预定高度处，以在所述安全注入水箱的水位变得低于预定水位之前提供用于冷却剂的注入通道。3.一种多阶段安全注入装置，包括：安全注入水箱，所述安全注入水箱形成为容纳在发生事故时通过重力水头注入到反应堆容器内的冷却剂，在所述事故中，所述反应堆容器的压力或水位下降；压力平衡管线，所述压力平衡管线连接至所述反应堆容器和所述安全注入水箱，以在所述反应堆容器和所述安全注入水箱之间形成压力平衡状态；安全注入管线，所述安全注入管线被连接至所述安全注入水箱的下端部分和所述反应堆容器，从而在所述反应堆容器和所述安全注入水箱之间的压力平衡状态下，将冷却剂注入至所述反应堆容器；流量控制管线，所述流量控制管线从所述安全注入管线延伸至所述安全注入水箱的内部部分，并且设有各安全注入端口，所述各安全注入端口分别以预定高度被注入冷却剂，以根据所述安全注入水箱的水位降低，一步一步地降低注入所述反应堆容器内的冷却剂流速；和多个孔口，所述多个孔口安装在每个安全注入端口处，从而调节穿过任何一个注入端口的冷却剂在与穿过另一安全注入端口的冷却剂汇合之前的流速，并且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金荣仁，金亘九，朴天台，柳承烨，裴英民，文周亨，慎秀宰，姜汉玉，李俊，李元载，金泰完，朴根培，尹周铉，
申请(专利权)人：韩国原子力研究院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR