一种压水堆堆腔液位监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种压水堆堆腔液位监测系统，包括压力容器组件、测量组件和信号处理设备；所述测量组件包括冷却水液位监测组件；所述冷却水液位监测组件用于测量所述压力容器组件的压力容器外壁和压力容器保温层之间的堆腔流道的压差数据；所述冷却水液位监测组件将测量得到的压差数据传递给所述信号处理设备进行处理，得到堆腔流道冷却水的装量数据。本发明专利技术能够准确获得堆腔液位信息，为严重事故监管提供更为可靠全面的信息。监管提供更为可靠全面的信息。监管提供更为可靠全面的信息。

【技术实现步骤摘要】
一种压水堆堆腔液位监测系统


[0001]本专利技术属于压水堆核电站
，具体涉及一种压水堆堆腔液位监测系 统。

技术介绍

[0002]反应堆发生堆芯熔化的严重事故后，堆芯熔融物掉入反应堆压力容器下封 头，如果高温熔融物进一步熔化压力容器下封头，熔融物将与堆坑混凝土结构 发生化学反应，破坏安全壳的完整性；并且由于该反应会生成大量不可凝气体， 存在安全壳内爆炸隐患，可能造成大量放射性物质外泄的严重后果。因此，如 何在严重事故后保持压力容器下封头的完整性并避免熔融物坠入堆坑地面，是 缓解严重事故并且避免大量放射性物质外泄的关键。
[0003]法国EPR堆型和俄罗斯VVER堆型采用了熔融物容器外滞留(Inside VesselRetention,IVR)的缓解策略，即在压力容器下封头和堆腔混凝土地面之间设置 一个专用于滞留堆芯熔融物的装置，名为堆芯捕集器，用以防止堆芯熔融物坠 入堆坑区域。美国AP1000堆型和中国的华龙一号堆型则采用了另外一种解决方 案即设置堆腔注水冷却系统，用于在反应堆发生严重事故后向堆腔注水，以冷 却压力容器下封头以及堆芯熔融物。
[0004]在这一事故序列中，如何有效监测压力容器下封头的完整性，以及判断堆 腔注水策略实施的成效，也成为了严重事故管理中需要重点关注的问题。由于 国外三代堆型只关注堆腔熔融物的滞留，但未详细分析事故发展序列下的仪控 系统设计，无法判断严重事故下堆腔状态的事故进程以及堆腔注水策略启动后 的执行效果。

技术实现思路

[0005]针对设置了堆腔注水冷却系统的压水堆核电厂而言，堆腔液位信息可反映 堆腔注水冷却策略实施的成功与否，以及堆腔流道(压力容器外壁面与压力容 器保温层之间的流道)的液位淹没状态，因此堆腔液位信息作为严重事故下必 须使用的参数，为严重事故管理相关规程提供了重要的状态信息。
[0006]由于严重事故下堆腔状态复杂，为了准确获得堆腔液位信息，需要结合其 他参数信息，综合获得堆腔液位信息。对此，本专利技术提供了一种压水堆堆腔液 位监测系统，本专利技术基于差压式变送器，结合堆腔温度测量信息以及安全壳压 力信息，能够获得较为准确的堆腔液位信息。
[0007]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0008]一种压水堆堆腔液位监测系统，包括压力容器组件、测量组件和信号处理 设备；
[0009]所述测量组件包括冷却水液位监测组件；
[0010]所述冷却水液位监测组件用于测量所述压力容器组件的压力容器外壁和压 力容器保温层之间的堆腔流道的压差数据；
[0011]所述冷却水液位监测组件将测量得到的压差数据传递给所述信号处理设备 进行处理，得到堆腔流道冷却水的装量数据。
[0012]优选的，本专利技术的压力容器组件包括压力容器；
[0013]所述压力容器外侧由内至外依次设置有保温层和堆腔生物屏蔽墙；
[0014]所述压力容器外壁与所述保温层之间形成堆腔。
[0015]优选的，本专利技术的冷却水液位监测组件采用差压式变送器测量堆腔流道的 压差数据；
[0016]所述差压式变送器的正压口设置在堆腔流道底部，通过在压力容器保温层 底部设置取压管嘴实现；
[0017]所述差压式变送器的负压口设置为敞开式，用于测量安全壳内大气绝对压 力，从而获得正压口和负压口之间的压力差值。
[0018]优选的，本专利技术的差压式变送器设置在所述堆腔生物屏蔽墙的外侧，其正 压口取压管线穿过所述堆腔生物屏蔽墙伸入所述保温层底部；
[0019]采用机械贯穿件实现所述取压管线穿过所述堆腔生物屏蔽墙的导向，同时 保证所述堆腔生物屏蔽墙的生物屏蔽性能。
[0020]优选的，本专利技术的差压式变送器测量得到的压差数据通过连接电缆传送给 安全壳外侧的信号处理设备；
[0021]所述连接电缆包括安全壳内连接电缆和安全壳外连接电缆；
[0022]且所述安全壳内连接电缆和安全壳外连接电缆通过所述安全壳上的电气贯 穿件连接，所述差压式变送器测量得到的压差信号最终通过所述安全壳外连接 电缆传递给所述信号处理设备。
[0023]优选的，本专利技术的测量组件还包括堆腔水温监测组件；
[0024]所述堆腔水温监测组件用于测量堆腔内冷却水温度，实现堆腔水温变化时， 冷却水的密度补偿。
[0025]优选的，本专利技术的测量组件还包括大气压力监测组件；
[0026]所述大气压力监测组件用于测量安全壳大气压力，实现堆腔冷却水温度测 量超过安全壳饱和温度时的温度修正。
[0027]优选的，本专利技术的信号处理设备采用下式计算得到堆腔流道冷却水的装量h：
[0028]h＝ΔP/ρ
w
/g
[0029]式中，ΔP为差压式变送器测量到的压差，ρ
w
为冷却水密度，g为重力加速 度。
[0030]优选的，本专利技术的信号处理设备采用下式计算堆腔流道冷却水密度ρ
w
：
[0031]H
L
＞650，ρ
W
＝D4+D5/(H
L
‑
D6)
[0032][0033]H
L
＝H1+H2T+H3(428
‑
T
M
)+H4/(T
M
‑
399)
[0034]D1＝999.5997，D2＝2.5843825
×
10
‑4[0035]D3＝1.269508
×
10
‑
10
，D4＝1488.6338
[0036]D5＝1470385.49，D6＝3204.9245
[0037]H1＝
‑
38.3408，H2＝4.0426973
[0038]H3＝
‑
11273.08，H4＝
‑
26227.09
[0039]式中，T
M
为所述堆腔水温监测组件测量得到的堆腔冷却水温度，H1、H2、 H3、H4、D1、D2、D3、D4、D5、D6为常量，H
L
为计算用中间变量。
[0040]优选的，本专利技术的信号处理设备通过下式计算安全壳饱和温度T
SAT
：
[0041]I＝log
10
P
ABS
[0042]T
SAT
＝179.895+99.86I+24.38I2+5.67I3+0.935I4[0043]式中，P
ABS
为安全壳大气绝对压力；I为计算用中间变量；
[0044]所述信号处理设备通过下式得到用于计算冷却水密度的温度T：
[0045]T
SAT
‑
T
M
＞T
TH
，T＝T
M
[0046]T
SAT
‑
T
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压水堆堆腔液位监测系统，其特征在于，包括压力容器组件、测量组件和信号处理设备；所述测量组件包括冷却水液位监测组件(8)；所述冷却水液位监测组件(8)用于测量所述压力容器组件的压力容器外壁和压力容器保温层之间的堆腔流道的压差数据；所述冷却水液位监测组件(8)将测量得到的压差数据传递给所述信号处理设备进行处理，得到堆腔流道冷却水的装量数据。2.根据权利要求1所述的一种压水堆堆腔液位监测系统，其特征在于，所述压力容器组件包括压力容器(1)；所述压力容器外侧由内至外依次设置有保温层(6)和堆腔生物屏蔽墙(7)；所述压力容器(1)外壁与所述保温层(6)之间形成堆腔(5)。3.根据权利要求2所述的一种压水堆堆腔液位监测系统，其特征在于，所述冷却水液位监测组件(8)采用差压式变送器(12)测量堆腔流道的压差数据；所述差压式变送器(12)的正压口设置在堆腔流道底部，通过在压力容器保温层底部设置取压管嘴实现；所述差压式变送器(8)的负压口设置为敞开式，用于测量安全壳内大气绝对压力，从而获得正压口和负压口之间的压力差值。4.根据权利要求3所述的一种压水堆堆腔液位监测系统，其特征在于，所述差压式变送器(12)设置在所述堆腔生物屏蔽墙(7)的外侧，其正压口取压管线(10)穿过所述堆腔生物屏蔽墙(7)伸入所述保温层(6)底部；采用机械贯穿件实现所述取压管线(10)穿过所述堆腔生物屏蔽墙(7)的导向，同时保证所述堆腔生物屏蔽墙(7)的生物屏蔽性能。5.根据权利要求3所述的一种压水堆堆腔液位监测系统，其特征在于，所述差压式变送器(12)测量得到的压差数据通过连接电缆传送给安全壳(15)外侧的信号处理设备；所述连接电缆包括安全壳内连接电缆(13)和安全壳外连接电缆(16)；且所述安全壳内连接电缆(13)和安全壳外连接电缆(16)通过所述安全壳(15)上的电气贯穿件(14)连接，所述差压式变送器(12)测量得到的压差信号最终通过所述安全壳外连接电缆(16)传递给所述信号处理设备。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的一种压水堆堆腔液位监测系统，其特征在于，所述测量组件还包括堆腔水温监测组件(9)；所述堆腔水温监测组件(9)用于测量堆腔内冷却水温度，实现堆腔水温变化时，冷却水的密度补偿。7.根据权利要求6所述的一种压水堆堆腔液位监测系统，其特征在于，所述测量组件还包括大气压力监测组件；所述大气压力监测组件用于测量安全壳大气压力，实现堆腔冷却水温度测量超过安全壳饱和温度时的温度修正。8.根据权利要求7所述的一种压水堆堆腔液位监测系统，其特征在于，所述信号处理设备采用下式计算得到堆腔流道冷却水的装量h：h＝ΔP/ρ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：何鹏，朱加良，陈静，李小芬，徐涛，叶宇衡，秦越，何正熙，青先国，苟拓，李文平，王华金，刘昌文，李红霞，吴茜，朱毖微，吕鑫，郑嵩华，徐思捷，王雪梅，邓志光，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：