一种非能动压水堆核电站反应堆冷却剂环路布置制造技术

本发明专利技术提供一种非能动压水堆核电站反应堆冷却剂环路布置，其包括：反应堆压力容器；所述反应堆压力容器具有接管段筒体；所述接管段筒体设有反应堆冷却剂出口接管嘴和反应堆冷却剂进口接管嘴；蒸汽发生器；所述蒸汽发生器通过主管道与所述反应堆压力容器连接。本发明专利技术提供的非能动压水堆核电站反应堆冷却剂环路布置，通过对反应堆主冷却剂回路的设计改进，降低大型CAP系列核电站反应堆主管道热段制造难度和成本，并达到减小反应堆压力容器和蒸汽发生器之间的布置距离，方便主系统管道布置，控制反应堆安全壳径向尺寸，节省整个核电站建造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压水堆核电站领域，具体涉及一种非能动核电站反应堆冷却剂环路布置。
技术介绍
以CAP1000核电站为代表的CAP系列三代非能动核电站已经作为我国核电发展的主要堆型。CAP1000核电站反应堆主冷却剂系统采用两环路布置，每个环路分别由一根将反应堆冷剂从反应堆压力容器传递到蒸汽发生器的主管道热段和两根将反应堆冷却剂从反应堆主冷却剂泵(简称主泵)输送返回反应堆压力容器的主管道冷段组成。每个主泵进口接管嘴直接与蒸汽发生器出口接管嘴连接，主泵悬挂于蒸汽发生器水室封头的下部。这种布置方式巧妙地省去了连接蒸汽发生器和主泵的反应堆冷却剂管道过渡段。同时，采用一根主管道热段和两根主管道冷段设计使得每个冷却剂环路管道成对称布置，在反应堆主冷却剂环路管道热胀时，蒸汽发生器仅沿着主管道热段方向热胀，有利于蒸汽发生器横向支撑设计。但这种设计由于一个环路采用了一根主管道热段和两根主管道冷段，使得主管道热段的口径和壁厚远大于主管道冷段，造成主管道热段和冷段在制造工艺、设备和制造技术难度上差别很大，使得主管道制造难度和成本大大增加。CAP1000核电站设计将主泵倒挂于蒸汽发生器下部水室封头下部，这对主泵的要求极高，需要使用专门类型的屏蔽泵或者湿绕组泵。如果要发展比CAP1000核电站更大功率的核电站，要么将反应堆主冷却剂回路设计成个三环路，以避免研发更大功率的主泵的困难。要么研发比CAP1000核电站更大功率的主泵，以满足反应堆对冷却剂流量的要求。然而如果反应堆主冷却剂系统采用三环路设计，需要在主系统和辅助系统设计、安全壳内管道和设备布置、安全壳内厂房设计、安全壳设计、系统设备仪表和控制等多方面作全面地与CAP1000两环路布置不同，需要做大量的设计改动。同时，需要增加较多的设备，而且三环路设计需要拉大蒸汽发生器和反应堆压力容器之间的距离，进而增加核电站安全壳尺寸，同样也将加长了主管道的长度，加大了主管道热段的制造难度，将大大增加核电站建造成本。如果反应堆主冷却剂系统仍然采用CAP1000形式两环路设计，这将必然需要研发更大功率的主泵，才能满足反应堆对冷却剂流量的要求。目前国际上研制AP1000核电站主泵研制难度较大，如果要发展比AP1000更大功率的核电站，就必然需要开发研制比AP1000核电站更大功率的主泵。走这样的核电设计模式，我国要发展比CAP1000更大功率的核电站，必将进一步加大我国要研制主泵的难度。因此，研发大功率主泵已经成了限制我国发展更大型CAP系列核电站发展和建设的重大技术瓶颈。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出一种非能动压水堆核电站反应堆冷却剂环路布置。非能动压水堆核电站反应堆冷却剂环路布置包括：反应堆压力容器；所述反应堆压力容器具有接管段筒体；所述接管段筒体设有反应堆冷却剂出口接管嘴和反应堆冷却剂进口接管嘴；蒸汽发生器；所述蒸汽发生器通过所述的主管道热段与所述反应堆压力容器连接；主管道；所述主管道包括至少一根主管道短冷段、至少两根主管道长冷段和至少两根主管道热段；主管道短段布置于蒸汽发生器和反应堆压力容器连线上，用于连接主泵出口接管嘴和反应堆压力容器冷却剂进口接管嘴；所述至少两根主管道热段对称布置在所述主管道短冷段的两侧，用于连接反应堆压力容器冷却剂出口接管嘴和蒸汽发生器进口接管嘴；所述至少两根主管道长冷段对称布置在所述主管道短冷段的两侧，并位于所述主管道热段的外侧，用于连接反应堆压力容器冷却剂进口接管嘴和主泵出口接管嘴。优选地，所述蒸汽发生器的数量为两个，且对称设置于所述反应堆压力容器的两侧，每个蒸汽发生器通过两根主管道热段与反应堆压力容器连接。优选地，每个蒸汽发生器上设有三个主泵，反应堆压力容器通过一根主管道长冷段或一根主管道短冷段与其中一个主泵连接。优选地，每根主管道热段只设置一个大口径的与主管整体锻造连接的接管嘴，这些接管嘴分别为波动管接管嘴、余热派出接管嘴和两个第四级ADS接管嘴。优选地，蒸汽发生器设有两个进口接管嘴用以连接两根主管道热段和三个出口接管嘴用以连接三台主泵。优选地，所述主管道短冷段为直管段。优选地，所述主管道长冷段上设有一个70°～110°主管道长冷段弯管，主管道长冷段弯管弯曲半径等于4～6倍管径，主管道长冷段弯管两端设置第一长直管段和第一短直管段，第一长直管段连接主泵，第一短直管段连接反应堆压力容器。优选地，所述主管道热段从反应堆冷却剂出口接管嘴方向向外延伸一段距离后，通过一个弯曲半径为1.5～3倍管径，弯曲角度为50°～90°的主管道热段弯管在立体平面内转向蒸汽发生器接管嘴径向方向，与蒸汽发生器进口接管嘴连接。优选地，所述主管道热段弯管为整体弯管。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的非能动压水堆核电站反应堆冷却剂环路布置，通过对反应堆主冷却剂回路的设计改进，降低大型CAP系列核电站反应堆主管道热段制造难度和成本，并达到减小反应堆压力容器和蒸汽发生器之间的布置距离，方便主系统管道布置，控制反应堆安全壳径向尺寸，节省整个核电站建造成本。2、本专利技术提供的非能动压水堆核电站反应堆冷却剂环路布置，通过对反应堆主冷却剂回路的设计改进，打破大型CAP主泵系列核电站主泵技术发展瓶颈难题，在不使用比CAP1000核电站更大功率的主泵，甚至使用比CAP1000核电站还小功率主泵的情况下，实现两个主冷却剂环路，同时比CAP1000核电站功率更大的CAP系列非能动核电站。因而达到避实就虚，充分利用中型核电站主泵相对成熟技术，避开大型主泵研制难题，为大型CAP系列非能动核电站发展和提高核电设备国产化率提供一条简便之路。3、本专利技术提供的非能动压水堆核电站反应堆冷却剂环路布置，相对于同样功率的传统的两个环路的CAP系列核电站，具有如下技术特点：1)主泵方面本专利技术对于同样功率的核电站需要的主泵功率可以减小三分之一，有利于使用技术比较成熟的主泵。如发展1500MWe的CAP系列核电站几乎可以直接用CAP1000核电站使用的主泵，因而避免了研发大型主泵需要或者研发技术难度。2)主管道方面a)由于将一根主管道热段分成了两根主管道热段，主管道热段口径和壁厚尺寸得到了减小，用于制造主管道热段的钢锭或电渣重熔钢锭减小30％以上。可以减小主管道热段材料的冶炼设备，可以减小锻造压机吨位，可以降低机加工设备尺寸，可以减小热处理设备能力需求，因此有利于主管道热段的制造。b)由于主管道热段口径尺寸减小，有利于主管道热段锻造，使得主管道坯料能够锻透，通过锻造达到细化材料晶粒度目的，提高主管道制造质量；有利于减少主管道热段锻造回炉加热火次，防止晶粒胀大，提高材料晶粒度。c)由于主管道热段口径和壁厚尺寸减小，而且可以设计成较大的弯曲半径，有利于降低主管道弯制动力设备的能力需求，有利于减小弯制模具尺寸，有利于主管道热段弯制尺寸精度控制，有利于主管道热段弯制和测量。d)由于采用了两根主管道热段，主管道热段口径和壁厚尺寸减小，有利于提高主管道热段固溶处理效果和控制主管道固溶处理变形。e)由于每根主管道热段只需要设置一个整体锻造的接管嘴，有利于主管道锻造，有利于主管道弯制模具设计，有利于将接管嘴远离于管道弯曲部位而大大减小接管嘴结构对弯管金属材料流动的影响，有利于主管道热段弯制成形和尺寸控制。f本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非能动压水堆核电站反应堆冷却剂环路布置，其特征在于，包括：反应堆压力容器；所述反应堆压力容器具有接管段筒体；所述接管段筒体设有反应堆冷却剂出口接管嘴和反应堆冷却剂进口接管嘴；蒸汽发生器；所述蒸汽发生器通过所述主管道热段与所述反应堆压力容器连接；主管道；所述主管道包括至少一根主管道短冷段、至少两根主管道长冷段和至少两根主管道热段；主管道短段布置于蒸汽发生器和反应堆压力容器连线上，用于连接主泵出口接管嘴和反应堆压力容器冷却剂进口接管嘴；所述至少两根主管道热段对称布置在所述主管道短冷段的两侧，用于连接反应堆压力容器冷却剂出口接管嘴和蒸汽发生器进口接管嘴；所述至少两根主管道长冷段对称布置在所述主管道短冷段的两侧，并位于所述主管道热段的外侧，用于连接反应堆压力容器冷却剂进口接管嘴和主泵出口接管嘴。

【技术特征摘要】
1.一种非能动压水堆核电站反应堆冷却剂环路布置，其特征在于，包括：反应堆压力容器；所述反应堆压力容器具有接管段筒体；所述接管段筒体设有反应堆冷却剂出口接管嘴和反应堆冷却剂进口接管嘴；蒸汽发生器；所述蒸汽发生器通过所述主管道热段与所述反应堆压力容器连接；主管道；所述主管道包括至少一根主管道短冷段、至少两根主管道长冷段和至少两根主管道热段；主管道短段布置于蒸汽发生器和反应堆压力容器连线上，用于连接主泵出口接管嘴和反应堆压力容器冷却剂进口接管嘴；所述至少两根主管道热段对称布置在所述主管道短冷段的两侧，用于连接反应堆压力容器冷却剂出口接管嘴和蒸汽发生器进口接管嘴；所述至少两根主管道长冷段对称布置在所述主管道短冷段的两侧，并位于所述主管道热段的外侧，用于连接反应堆压力容器冷却剂进口接管嘴和主泵出口接管嘴。2.如权利要求1所述的非能动压水堆核电站反应堆冷却剂环路布置，其特征在于，所述蒸汽发生器的数量为两个，且对称设置于所述反应堆压力容器的两侧，每个蒸汽发生器通过两根主管道热段与反应堆压力容器连接。3.如权利要求1所述的非能动压水堆核电站反应堆冷却剂环路布置，其特征在于，每个蒸汽发生器上设有三个主泵，反应堆压力容器通过一根主管道长冷段或一根主管道短冷段与其中一个主泵连接。4.如权利要求1所述的非能动压水堆核电站反应堆冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：施永兵，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院，
类型：发明
国别省市：上海;31