一种全范围非能动安注系统技术方案

本发明专利技术涉及一种全范围非能动安注系统，包括与反应堆一回路连接的堆芯补水箱、安注箱、内置换料水箱，所述堆芯补水箱和内置换料水箱的位置均高于一回路管道标高；在布置主设备的房间设置防水层，事故后形成淹没水池，从一回路破口喷出的反应堆冷却剂和安注水汇集于所述淹没水池，成为提供堆芯长期冷却的再循环水源。本发明专利技术针对现有大型压水堆提出了具有普适性的全范围非能动安注系统设计方案，实现事故后的应急堆芯冷却、补水和硼化功能，该系统能够在核电厂发生事故后，提供高、中、低压和长期阶段的非能动安全注入，以实现维持一回路水装量、导出堆芯余热和长期非能动再循环注入。导出堆芯余热和长期非能动再循环注入。导出堆芯余热和长期非能动再循环注入。

【技术实现步骤摘要】
一种全范围非能动安注系统


[0001]本专利技术属于核电厂设计技术，具体涉及一种全范围非能动安注系统。

技术介绍

[0002]传统核电厂通常采用功能更强大、运行更可控的能动设备(例如泵、阀门、风机等)实现所需的流体传输功能。非能动技术在先进核电技术中重新得到重视，一度代表着更先进的技术发展潮流。非能动系统相比能动系统最主要的优点是简化，取消了能动设备，一般不需要复杂(冗余的和多样化的)的控制系统或外部动力源，能够很大程度上简化系统的建造、运行和维护。非能动系统对于安全性也有贡献，例如能够降低对操纵员干预的依赖，提供了更充裕的响应时间，也减少了人因失误对电厂的危害；非能动系统能够消除与能动设备故障、动力源丧失相关的事故场景。因此非能动系统提供了在无需过多增加成本的前提下进一步提高安全性的解决方案。
[0003]非能动安全系统中，非能动余热导出系统和非能动安全壳热量导出系统的设计研发较为成熟，而非能动安注系统的实现制约条件较多，一直是研发设计的重点。目前大型商用压水堆中，只有美国西屋的AP1000机组实现了全范围非能动安注。然而，AP1000的非能动安注系统存在应用对象及场景受限、工程可实施性差的缺陷。首先，AP1000的非能动安注只能在一回路采用二环路和屏蔽式主泵的紧凑布置方案下实现，这种布置方式下一回路占地面积小，能够布置容积较大的低压安注水源(内置换料水箱)，同时需要淹没的面积也比较小，能形成较高的淹没水位。同时AP1000的长期非能动再循环的实现，也依赖其采用的钢制安全壳，可以将整个安全壳作为热交换器，蒸汽冷凝回流的效率更高，且AP1000用IVR(熔融物压力容器内滞留)方案冷却堆芯熔融物，无需保持干燥的堆腔。而目前我国的压水堆核电机组，除AP1000的配置方案外，仍有大量堆型采用三环路或者四环路配置、轴封式主泵、混凝土安全壳的设计，堆芯熔融物方案除IVR之外，也有采用EVR(熔融物压力容器外滞留)的方案。这类压水堆的环路数、主泵及安全壳形式更为普遍，然而由于环路数较多，且主泵和蒸汽发生器有各自的支撑，主泵和蒸汽发生器之间有连接管道，因此一回路占地面积大，全范围非能动所需的淹没水量比较大；同时混凝土安全壳的蒸汽冷凝回流速度有限；且采用了堆芯捕集器冷却堆芯熔融物，需要在淹没一回路的同时必须保持堆腔基本干燥。因此AP1000的非能动安注系统设计无法在除AP1000之外的堆型上实现推广应用，应用场景限制条件较多、局限性较大。且AP1000的工程实施过程中，也暴露了其工程可实施性较差的缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有普适性的全范围非能动安注系统设计，在核电厂发生事故后，能够提供高、中、低压和长期阶段的非能动安全注入，以实现维持一回路水装量、导出堆芯余热和长期非能动再循环注入。
[0005]本专利技术的技术方案如下：一种全范围非能动安注系统，包括与反应堆一回路连接
的堆芯补水箱、安注箱、内置换料水箱，所述堆芯补水箱和内置换料水箱的位置均高于一回路管道标高；在布置主设备的房间设置防水层，事故后形成淹没水池，从一回路破口喷出的反应堆冷却剂和安注水汇集于所述淹没水池，成为提供堆芯长期冷却的再循环水源。
[0006]进一步，如上所述的全范围非能动安注系统，其中，所述的淹没水池通过冗余的再循环管线与压力容器直接注入(DVI)管线相连，淹没水池的淹没水位高于压力容器直接注入(DVI)管线。
[0007]更进一步，所述再循环管线上设置常开的电动阀及止回阀，并在吸入口设置滤网。
[0008]进一步，如上所述的全范围非能动安注系统，其中，在所述淹没水池与反应堆压力容器外壁之间设有防止水向堆腔及更低处泄漏的隔水装置。
[0009]进一步，如上所述的全范围非能动安注系统，其中，在高于主设备层的隔间中设置带有倾角的导流沟槽，使非能动安全壳热量导出系统换热器高位冷凝水向下流动的过程中不断向中心汇集。
[0010]进一步，如上所述的全范围非能动安注系统，其中，反应堆压力容器及一回路主管道的标高相对于传统压水堆核电机组降低一个楼层，使所述淹没水池处于安全壳大空间内更低的位置。
[0011]进一步，如上所述的全范围非能动安注系统，其中，所述堆芯补水箱有两个，每个堆芯补水箱通过入口压力平衡管线和出口注入管线与一回路连接。
[0012]更进一步，所述堆芯补水箱的出口注入管线通过两个并联的常闭气动隔离阀和两个串联的止回阀与压力容器直接注入(DVI)管线相连。
[0013]进一步，如上所述的全范围非能动安注系统，其中，所述安注箱有两个，每个安注箱的出口管线通过一个常开的电动隔离阀和两个串联的止回阀与压力容器直接注入(DVI)管线相连。
[0014]进一步，如上所述的全范围非能动安注系统，其中，所述内置换料水箱的注入管线通过两个并联的隔离阀和两个串联的止回阀与压力容器直接注入(DVI)管线相连。
[0015]本专利技术的有益效果如下：
[0016](1)本专利技术针对现有大型压水堆提出了具有普适性的全范围非能动安注系统设计方案，实现事故后的应急堆芯冷却、补水和硼化功能；
[0017](2)本专利技术通过设置淹没水池、导流沟槽和隔水装置等措施，突破了现有非能动安注系统应用场景和对象的限制，面向各类压水堆设计均可实现在壳内布置足够低压安注水源，实现长期非能动再循环注入；
[0018](3)本专利技术通过取消能动设备，取消复杂(冗余的和多样化的)的控制系统或外部动力源，实现简化系统的建造、运行和维护来提高机组经济性，同时保证机组的安全性和自动化水平。
附图说明
[0019]图1为本专利技术全范围非能动安注系统的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术全范围非能动安注系统的非能动长期再循环注入方案示意图。
[0021]图中，1.压力容器2.堆芯3.稳压器4.蒸汽发生器5.冷段6.热段7.内壳8.堆芯补水箱9.安注箱10.高位内置换料水箱11.快速卸压阀12.内置换料水箱滤网13.再循环滤网14.
压力容器直接注入(DVI)管线15.淹没水池16.长期淹没水位17.导流沟槽18.隔水装置
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0023]本专利技术提供的全范围非能动安注系统与传统安全系统的功能相同，都需要实现LOCA事故下的应急堆芯冷却和非LOCA事故下的应急硼化和补水功能，一般包括若干个子系统实现不同一回路背压下的注入能力，其中长期的低压再循环注入是非能动安注系统实现的难点，也是本专利技术的创新点。
[0024]为了实现上述功能，非能动安注系统包括以下水源，在事故后分阶段自动向反应堆提供应急注水和硼化：
[0025](1)两个堆芯补水箱提供较长时间、较大流量的高压安注流；
[0026](2)两个安注箱在数分钟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全范围非能动安注系统，其特征在于，包括与反应堆一回路连接的堆芯补水箱(8)、安注箱(9)、内置换料水箱(10)，所述堆芯补水箱(8)和内置换料水箱(10)的位置均高于一回路管道标高；在布置主设备的房间设置防水层，事故后形成淹没水池(15)，从一回路破口喷出的反应堆冷却剂和安注水汇集于所述淹没水池(15)，成为提供堆芯长期冷却的再循环水源。2.如权利要求1所述的全范围非能动安注系统，其特征在于，所述的淹没水池(15)通过冗余的再循环管线与压力容器直接注入管线(14)相连，淹没水池(15)的淹没水位高于压力容器直接注入管线。3.如权利要求2所述的全范围非能动安注系统，其特征在于，所述再循环管线上设置常开的电动阀及止回阀，并在吸入口设置滤网(13)。4.如权利要求1
‑
3中任意一项所述的全范围非能动安注系统，其特征在于，在所述淹没水池(15)与反应堆压力容器外壁之间设有防止水向堆腔及更低处泄漏的隔水装置(18)。5.如权利要求1所述的全范围非能动安注系统，其特征在于，在高于主设备层的隔间中设置带有倾角的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王诚诚，荆春宁，吴宇翔，李京彦，谌登华，王振中，马佳鹏，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：