一种核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却系统及方法，包括主给水管道、主给水隔离阀、蒸汽发生器、主蒸汽隔离阀、排放罐、水冷壁上联箱、水冷壁下联箱、排放液回收装置、空气冷却器、高位膨胀水箱、排气阀及空冷塔，该系统及方法能够在核电站蒸汽发生器发生传热管破裂事故时，能够不依靠外部动力源将蒸汽发生器内带有放射性的高温汽水混合物迅速冷却及回收，可靠性较高。

A Kind of Nuclear Power Plant Steam Generator Passive Accident Emission and Cooling System and Method

【技术实现步骤摘要】
一种核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却系统及方法
本专利技术属于核电安全设施
，涉及一种核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却系统及方法。
技术介绍
核电站蒸汽发生器是一回路冷却剂将核蒸汽供应系统的热量传递给二回路给水，使之产生一定压力、一定温度和一定干度蒸汽的热交换设备。蒸汽发生器、压力容器和一回路管道共同构成了防止放射性裂变产物溢出的第三道安全屏障。蒸汽发生器作为连接核电站一、二回路设备的枢纽，具有汽液两相流不稳定性和沸腾传热复杂、多变的运行特点。根据压水堆核电站历年事故统计数据，蒸汽发生器传热管破裂事故在压水堆核电站各类非计划停堆事故中占首要原因。如何提高蒸汽发生器传热管破裂事故的应对措施，对整个核电站的安全可靠性有着十分重要的意义。目前，第三代大型先进压水堆和第四代球床模块式高温气冷堆作为国家科技重大专项技术，得到了国内外科研单位的广泛关注。压水堆核电站蒸汽发生器发生传热管破裂事故时，大量带有放射性的主回路冷却剂通过破口流入蒸汽发生器二次侧，引起二次侧水位升高，二次侧满水易导致放射性物质排入大气环境，造成核污染严重事故。公告号CN104538068A专利文件中公开的“一种传热管破裂事故工况下防止蒸汽发生器满溢的方法”，提出通过严格规范操纵员事故操作程序，分步骤干预来防止事故工况下蒸汽发生器二次侧的满溢；公告号CN203366766U专利文件中公开的“用于蒸汽发生器传热管破裂事故缓解的二次侧排放系统”，提出通过压水堆配套的蒸汽发生器排污系统，将传热管破裂而泄漏的漏液排放至换料水池。以上两种方案均能够在一定程度上降低放射性向大气环境释放的潜在风险，但局限于事故工况中操纵员操作熟练程度不同和蒸汽发生器排污系统容量较小，在发生蒸汽发生器传热管大面积破裂的极端情况下，无法快速排放大量的放射物，放射性事故进一步扩大的风险仍然较大。另外，高温气冷堆蒸汽发生器发生传热管破裂事故时，二回路系统汽水混合物泄入一回路，水蒸气随着氦气流入反应堆,易引起反应性增加和一回路压力升高,严重情况会导致反应堆堆芯损坏。高温气冷堆配套有蒸汽发生器排放系统，该排放系统能够在传热管破裂时，迅速将二回路系统汽水混合物排入排放罐，可以有效减少进入一回路冷却剂内的汽水量。但原配套系统并未考虑带有放射性的高温汽水混合物如何冷却和回收处理的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却系统及方法，该系统及方法能够在核电站蒸汽发生器发生传热管破裂事故时，能够不依靠外部动力源将蒸汽发生器内带有放射性的高温汽水混合物迅速冷却及回收，可靠性较高。为达到上述目的，本专利技术所述的核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却系统包括主给水管道、主给水隔离阀、蒸汽发生器、主蒸汽隔离阀、排放罐、水冷壁上联箱、水冷壁下联箱、排放液回收装置、空气冷却器、高位膨胀水箱、排气阀及空冷塔；主给水管道经主给水隔离阀与蒸汽发生器吸热侧入口相连通，蒸汽发生器的吸热侧出口与主蒸汽隔离阀相连通，蒸汽发生器的出口与排放罐的入口相连通，排放罐周围布置有水冷壁，水冷壁的管束与水冷壁上联箱及水冷壁下联箱相连通，排放罐底部的出口与排放液回收装置相连通，水冷壁上联箱的出口与空气冷却器的入口及高位膨胀水箱相连通，空气冷却器的出口与水冷壁下联箱相连通，高位膨胀水箱顶部的出口与排气阀相连通，空气冷却器、高位膨胀水箱及排气阀均设置于空冷塔内，空冷塔的侧面设置有进风百叶窗及出风百叶窗。还包括补水管路，其中，补水管道与高位膨胀水箱的补水口相连通，补水管道上设置有补水阀。排放罐底部的出口与排放液回收装置通过排放阀相连通。还包括第一排放管路及第二排放管路，其中，第一排放管道的入口及第二排放管道的入口均与蒸汽发生器的出口相连通，第一排放管路的出口及第二排放管路的出口与排放罐的入口相连通。第一排放管路上设置有第一阀门及第二阀门，第二排放管路上设置有第三阀门及第四阀门。水冷壁上联箱的出口与空气冷却器上端的管束汇流排相连通，空气冷却器的冷却管束与其上端的管束汇流排及下端的管束汇流排相连通，水冷壁下联箱与空气冷却器下端的管束汇流排相连通。本专利技术所述的核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却方法包括以下步骤：当蒸汽发生器的传热管发生破裂时，关闭主给水隔离阀及主蒸汽隔离阀，同时开启第一阀门、第二阀门、第三阀门及第四阀门，使得蒸汽发生器内的水汽混合物排入排放罐中；开启进风百叶窗及出风百叶窗，在空冷塔内形成自然循环冷源，排放罐中的汽水混合物与水冷壁中的冷却水进行换热，使得汽水混合物中的水蒸气凝结形成排放液，水冷壁中的冷却水被加热，加热后的冷却水进入到水冷壁上联箱中，然后再进入到空气冷却器中与外界的自然循环冷源进行换热，最后进入到水冷壁下联箱中，冷空气经进风百叶窗进入空冷塔的底部，然后与空气冷却器中的加热后的冷却水进行换热，最后经出风百叶窗流出；在系统启动前排放罐内为常压，随着排放罐排放过程的进行，排放罐内的压力逐渐升高，当排放罐内的压力与蒸汽发生器放热侧内的汽水混合物压力相同时，排放过程结束，此时关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门及第四阀门，再将排放罐中排放液排入排放液回收装置中。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却系统及方法在具体操作时，在核电站蒸汽发生器发生传热管破裂事故时，能够不依靠外部动力源将蒸汽发生器内带有放射性的高温汽水混合物迅速冷却及回收，具体的，在系统启动前排放罐内为常压，随着排放罐排放过程的进行，排放罐内的压力逐渐升高，当排放罐内的压力与蒸汽发生器放热侧内的汽水混合物压力相同时，排放过程结束，因此整个排放过程是依靠压力差和高度差进行的，不需要动力源；在冷却过程中，当排放罐内的汽水混合物与水冷壁内的冷却水温度均衡时，冷却过程结束，关闭进风百叶窗和出风百叶窗，冷却过程是依靠温度差进行的，不需要动力源，当排放及冷却过程结束后，则将排放罐中带有放射性的排放液排入排放液回收装置，以实现带有放射性的高温汽水混合物迅速冷却及回收，可靠性较高，避免放射性物质泄漏至外部环境中。进一步，本专利技术设置有高位膨胀水箱，可补偿运行过程中温度变化造成的水体积变化，并保持较为平稳的运行压力。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。其中，1为蒸汽发生器、2为主给水隔离阀、3为主蒸汽隔离阀、4为第一阀门、5为第三阀门、6为第二阀门、7为第四阀门、8为排放罐、9为水冷壁、10为水冷壁上联箱、11为水冷壁下联箱、12为排放阀、13为排放液回收装置、14为空气冷却器、15为空冷塔、16为高位膨胀水箱、17为补水阀、18为排气阀、19为进风百叶窗、20为出风百叶窗。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1，本专利技术所述的核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却系统包括主给水管道、主给水隔离阀2、蒸汽发生器1、主蒸汽隔离阀3、排放罐8、水冷壁上联箱10、水冷壁下联箱11、排放液回收装置13、空气冷却器14、高位膨胀水箱16、排气阀18及空冷塔15；主给水管道经主给水隔离阀2与蒸汽发生器1吸热侧入口相连通，蒸汽发生器1的吸热侧出口与主蒸汽隔离阀3相连通，蒸汽发生器1的出口与排放罐8的入口相连通，排放罐8周围布置有水冷壁9，水冷壁9的管束与水冷壁上联箱10及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却系统，其特征在于，包括主给水管道、主给水隔离阀(2)、蒸汽发生器(1)、主蒸汽隔离阀(3)、排放罐(8)、水冷壁上联箱(10)、水冷壁下联箱(11)、排放液回收装置(13)、空气冷却器(14)、高位膨胀水箱(16)、排气阀(18)及空冷塔(15)；主给水管道经主给水隔离阀(2)与蒸汽发生器(1)吸热侧入口相连通，蒸汽发生器(1)的吸热侧出口与主蒸汽隔离阀(3)相连通，蒸汽发生器(1)的出口与排放罐(8)的入口相连通，排放罐(8)周围布置有水冷壁(9)，水冷壁(9)的管束与水冷壁上联箱(10)及水冷壁下联箱(11)相连通，排放罐(8)底部的出口与排放液回收装置(13)相连通，水冷壁上联箱(10)的出口与空气冷却器(14)的入口及高位膨胀水箱(16)相连通，空气冷却器(14)的出口与水冷壁下联箱(11)相连通，高位膨胀水箱(16)顶部的出口与排气阀(18)相连通，空气冷却器(14)、高位膨胀水箱(16)及排气阀(18)均设置于空冷塔(15)内，空冷塔(15)的侧面设置有进风百叶窗(19)及出风百叶窗(20)。

【技术特征摘要】
1.一种核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却系统，其特征在于，包括主给水管道、主给水隔离阀(2)、蒸汽发生器(1)、主蒸汽隔离阀(3)、排放罐(8)、水冷壁上联箱(10)、水冷壁下联箱(11)、排放液回收装置(13)、空气冷却器(14)、高位膨胀水箱(16)、排气阀(18)及空冷塔(15)；主给水管道经主给水隔离阀(2)与蒸汽发生器(1)吸热侧入口相连通，蒸汽发生器(1)的吸热侧出口与主蒸汽隔离阀(3)相连通，蒸汽发生器(1)的出口与排放罐(8)的入口相连通，排放罐(8)周围布置有水冷壁(9)，水冷壁(9)的管束与水冷壁上联箱(10)及水冷壁下联箱(11)相连通，排放罐(8)底部的出口与排放液回收装置(13)相连通，水冷壁上联箱(10)的出口与空气冷却器(14)的入口及高位膨胀水箱(16)相连通，空气冷却器(14)的出口与水冷壁下联箱(11)相连通，高位膨胀水箱(16)顶部的出口与排气阀(18)相连通，空气冷却器(14)、高位膨胀水箱(16)及排气阀(18)均设置于空冷塔(15)内，空冷塔(15)的侧面设置有进风百叶窗(19)及出风百叶窗(20)。2.根据权利要求1所述的核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却系统，其特征在于，还包括补水管路，其中，补水管道与高位膨胀水箱(16)的补水口相连通，补水管道上设置有补水阀(17)。3.根据权利要求1所述的核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却系统，其特征在于，排放罐(8)底部的出口与排放液回收装置(13)通过排放阀(12)相连通。4.根据权利要求1所述的核电站蒸汽发生器非能动事故排放与冷却系统，其特征在于，还包括第一排放管路及第二排放管路，其中，第一排放管道的入口及第二排放管道的入口均与蒸汽发生器(1)的出口相连通，第一排放管路的出口及第二排放管路的出口与排放罐(8)的入口相连通。5.根据权利要求4所述的核电站...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊峰，韩传高，董雷，马晓珑，张卫军，余俨，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61