专利名称:备用堆芯冷却与堆腔充水系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及核电站的安全设备，更具体地说，涉及一种用于发生失水事故 (LOCA)时，保证核电站安全的备用堆芯冷却与堆腔充水系统。
背景技术：
随着技术的成熟核电站的安全性的不断提高，核电站的建设逐渐的成为国家发展的重要能源保障。
目前的核电站中，核反应堆的结构是在安全壳中形成反应堆堆腔，在堆腔中设置压力容器。压力容器具有冷管段和热管段，通过冷管段注入冷却剂，对压力容器(反应堆堆芯)进行常规的冷却。
为确保在核反应堆发生失水事故(LOCA)时，能向堆芯注入冷却剂而保证堆芯燃料元件的安全，需要稳定、可靠的充水系统，来为堆芯、堆腔内注水，带走热量，而确保堆芯燃料元件的安全。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种保证核电站(反应堆堆芯和安全壳) 安全的备用堆芯冷却与堆腔充水系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种备用堆芯冷却与堆腔充水系统，包括安全壳、在所述安全壳内设置的反应堆堆腔、以及设置在所述反应堆堆腔内的堆芯，还包括消防水系统以及安注系统；
所述消防水系统包括消防水源、与所述消防水源连接的消防水管、在所述消防水管上设置的消防水泵、以及在所述消防水泵上游和下游分别设置的第一消防阀门和第二消防阀门；
所述安注系统包括安注水源、与所述安注水源连接并接入到所述消防水泵上游的安注进水管、连接在所述消防水泵下游的安注出水管、以及分别在所述安注进水管和安注出水管上设置的进水阀门和出水阀门；
所述安注出水管包括为所述堆芯充水的堆芯充水管、以及为所述堆腔充水的堆腔充水管。
在本实用新型的备用堆芯冷却与堆腔充水系统中，所述安注进水管和安注出水管之间还连接有备用充水管，所述备用充水管上设有备用冷却泵以及备用冷却泵阀门；
所述备用冷却泵与所述消防水泵并联设置，并择一工作。
在本实用新型的备用堆芯冷却与堆腔充水系统中，所述安注水源为设置在所述安全壳内底部位置处的安全壳内换料水箱。
在本实用新型的备用堆芯冷却与堆腔充水系统中，所述安注水源包括设置在所述安全壳外的换料水箱。
在本实用新型的备用堆芯冷却与堆腔充水系统中，所述安注水源还包括设置在所述安全壳内位于底部位置的安全壳地坑。
在本实用新型的备用堆芯冷却与堆腔充水系统中，所述安注进水管包括与所述换料水箱连接的换料水箱进水管、以及与所述安全壳地坑连接的地坑进水管；
所述进水阀门包括分别在所述换料水箱进水管和地坑进水管上设置的换料水箱进水阀门和地坑进水阀门。
实施本实用新型具有以下有益效果在发生事故时，在需要时，接通安注水源，利用消防水泵将安注水源的冷却液充入到堆芯、堆腔内，对堆芯进行冷却；而安注水源不可用时，切换至消防水源，通过消防水泵将消防水源的水注入到堆芯、堆腔内，对堆芯进行冷却， 可以确保压力容器内的堆芯燃料元件的完整性。
另外，在消防水泵不可用时，切换至备用冷却泵，利用备用冷却泵将安注水源的冷却液充入到堆芯、堆腔内，对堆芯进行冷却，可以确保压力容器内的堆芯燃料元件的完整性，大大提高了安全性、可靠性。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中
图1是本实用新型备用堆芯冷却与堆腔充水系统第一实施例的结构示意图；
图2是本实用新型备用堆芯冷却与堆腔充水系统的消防水泵启动(从安全壳外换料水箱取水)向堆芯注水的示意图；
图3是本实用新型备用堆芯冷却与堆腔充水系统的消防水泵启动(从安全壳外换料水箱取水)同时向堆芯和堆腔注水的示意图；
图4是本实用新型备用堆芯冷却与堆腔充水系统的消防水泵启动切换至安全壳内的地坑(或者换料水箱)取水的示意图；
图5是本实用新型备用堆芯冷却与堆腔充水系统的备用冷却泵启动(从安全壳外换料水箱取水)向堆芯注水的示意图；
图6是本实用新型备用堆芯冷却与堆腔充水系统的备用冷却泵启动(从安全壳外换料水箱取水)同时向堆芯和堆腔注水的示意图；
图7是本实用新型备用堆芯冷却与堆腔充水系统的备用冷却泵启动切换至安全壳内的地坑(或者换料水箱)取水的示意图；
图8是本实用新型备用堆芯冷却与堆腔充水系统第二实施例的结构示意图；
图9是本实用新型备用堆芯冷却与堆腔充水系统的消防水泵启动(从安全壳内的地坑或者换料水箱取水)向堆芯注水的示意图；
图10是本实用新型备用堆芯冷却与堆腔充水系统的消防水泵启动(从安全壳内的地坑或者换料水箱取水)同时向堆芯和堆腔注水的示意图；
图11是本实用新型备用堆芯冷却与堆腔充水系统的备用冷却泵启动(从安全壳内换料水箱取水)向堆芯注水的示意图；
图12是本实用新型备用堆芯冷却与堆腔充水系统的备用冷却泵启动(从安全壳内换料水箱取水)同时向堆芯和堆腔注水的示意图。
具体实施方式
[0032]如图1所示，是本实用新型的备用堆芯冷却与堆腔充水系统的第一实施例，该系统包括安全壳10，在该安全壳10内设置有反应堆堆腔11，并在反应堆堆腔11内设置有堆芯12。当然还包括一些连接管路、其他的安全壳10内设备等，在此不作赘述。
该堆芯12具有冷管段13和热管段，通过冷管段13注入冷却剂，对堆芯12内部进行冷却，然后通过热管段排出。可以理解的，热管段上可以设置快速卸压阀，在事故发生时， 能够快速的降低压力容器内的压力。
如图所示，该备用堆芯冷却与堆腔充水系统包括消防水系统和安注系统，来为安全壳10内设备进行冷却。
该消防水系统包括消防水源21、与消防水源21连接的消防水管22、在消防水管22 上设置的消防水泵23、以及在消防水泵23上游和下游分别设置的第一消防阀门M和第二消防阀门25。
该安注系统包括安注水源、与安注水源连接并接入到消防水泵23上游的安注进水管、连接在消防水泵23下游的安注出水管41、以及分别在安注进水管和安注出水管41上设置的进水阀门和出水阀门42。该安注出水管41包括为堆芯12充水的堆芯充水管43、以及为堆腔11充水的堆腔充水管45 ；对应的，在堆芯充水管43和堆腔充水管45上设置有堆芯充水阀门44和堆腔充水阀门46。
如图所示，在本实施例中，该安注水源包括设置在安全壳10外的换料水箱31、以及设置在安全壳10内位于底部位置的安全壳10内的地坑(或者换料水箱》2。该换料水箱 31和安全壳10内的地坑(或者换料水箱)32内充满冷却液，如冷却水等。
该安注进水管包括与换料水箱31连接的换料水箱进水管33、以及与安全壳10内的地坑(或者换料水箱)32连接的地坑进水管34。对应的，该进水阀门包括分别在换料水箱进水管33和地坑进水管34上设置的换料水箱进水阀门35和地坑进水阀门36。
进一步的，为了在消防水泵23无法工作时，仍然能够实现事故冷却，在安注进水管和安注出水管41之间还连接有备用充水管37。该备用充水管37上设有备用冷却泵38 以及阀门39。该备用冷却泵38与消防水泵23并联设置，并择一工作，起到备用作用。
如图2至图4所示，是使用消防水泵23向堆芯12和堆腔11充水的示意图。当反应堆的其他注水系统故障时，首先打开换料水箱进水阀门35、安注出水管41的出水阀门 42、堆芯充水管43上的充水阀门44，启动消防水泵23从安全壳10外的换料水箱31抽水向堆芯12的冷管道注入冷却剂，冷却剂从冷管道流入堆芯12导出堆内热量(见图2)。
当反应堆出口温度大于600°C时，打开堆腔充水管45上的堆腔充水阀门46向堆腔 11充水，以先堆内后堆外的双向冷却方式，导出反应堆内和堆芯12外的温度，确保堆芯12 燃料元件和堆芯12的完整性(见图3)。
当安全壳10外的换料水箱31的冷却剂被抽空时，关闭换料水箱进水阀门35，打开地坑进水阀门36，消防水泵23切换到安全壳10内的地坑32抽水，继续向堆芯12和堆腔 11同时注入冷却剂，导出反应堆芯12内和堆芯12外的温度，确保堆芯12燃料元件和堆芯 12的完整性(见图4)。
当反应堆的其他注水系统和消防水泵23故障时，首先打开换料水箱进水阀门35、 冷却泵阀门39、安注出水管41的出水阀门42、堆芯充水管43上的充水阀门44，启动备用冷却泵38从安全壳10外的换料水箱31抽水向堆芯12的冷管道(或者直接向堆芯12)注入冷却剂，冷却剂从冷管道流入堆芯12导出堆内热量(见图5)。
当反应堆出口温度大于600°C时，打开堆腔11充水阀向堆腔11充水，以先堆内后堆外的双向冷却方式，导出反应堆内和堆芯12外的温度，确保堆芯12燃料元件和堆芯12 的完整性(见图6)。
当安全壳10外的换料水箱31的冷却剂被抽空时，关闭换料水箱进水阀门35，打开地坑32进水阀36，备用冷却泵38切换到安全壳10内的地坑32抽水，继续向堆芯12和堆腔11同时注入冷却剂，导出反应堆内和堆芯12外的温度，确保堆芯12燃料元件和堆芯12 的完整性(见图7)。
当换料水箱31或者地坑32故障不能使用时，打开第一消防阀门M和第二消防阀门25，可以使用消防水水源进行堆芯12冷却与堆腔11充水。
如图8所示，是本实用新型的备用堆芯冷却与堆腔充水系统的第二实施例，其与第一实施例的区别在于，安注水源为设置在安全壳210内位于底部位置处的安全壳内换料水箱232，其他结构与第一实施例基本相同，故不赘述。
当反应堆的其他注水系统故障时，首先打开安注进水管234上的进水阀门236、安注出水管241的出水阀门M2、堆芯充水管243上的充水阀门M4，启动消防水泵223从安全壳210内的换料水箱232抽水，向堆芯212的冷管道213注入冷却剂，冷却剂从冷管道213 流入堆芯212导出堆内热量(见图9)。
当反应堆出口温度大于600°C时，打开堆腔充水阀246通过堆腔充水管M5向堆腔211充水，以先堆内后堆外的双向冷却方式，导出反应堆内和堆芯212外的温度，确保堆芯燃料元件和堆芯212的完整性(见图10)。
当反应堆的其他安注系统和消防水泵223故障时，首先打开安注进水管234上的进水阀门236、安注出水管Ml的出水阀门M2、堆芯充水管243上的充水阀门244和备用冷却泵阀门239，启动备用冷却泵238，从安全壳210内的换料水箱232抽水，通过备用充水管237向堆芯212的冷管道213 (或者直接向堆芯)注入冷却剂，冷却剂从冷管道213流入堆芯212导出堆内热量(见图11)。
当反应堆出口温度大于600°C时，打开堆腔充水阀M6向堆腔211充水，以先堆内后堆外的双向冷却方式，导出反应堆内和堆芯212外的温度，确保堆芯燃料元件和堆芯212 的完整性(见图12)。
当安全壳210内的换料水箱232不能使用时，打开第一消防阀门2 和第二消防阀门225，可以使用消防水水源221通过消防管道222进行堆芯冷却与堆腔充水。
以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求
所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
权利要求
1.一种备用堆芯冷却与堆腔充水系统，包括安全壳、在所述安全壳内设置的反应堆堆腔、以及设置在所述反应堆堆腔内的堆芯，其特征在于，还包括消防水系统以及安注系统；所述消防水系统包括消防水源、与所述消防水源连接的消防水管、在所述消防水管上设置的消防水泵、以及在所述消防水泵上游和下游分别设置的第一消防阀门和第二消防阀门；所述安注系统包括安注水源、与所述安注水源连接并接入到所述消防水泵上游的安注进水管、连接在所述消防水泵下游的安注出水管、以及分别在所述安注进水管和安注出水管上设置的进水阀门和出水阀门；所述安注出水管包括为所述堆芯充水的堆芯充水管、以及为所述堆腔充水的堆腔充水管。
2.根据权利要求
1所述的备用堆芯冷却与堆腔充水系统，其特征在于，所述安注进水管和安注出水管之间还连接有备用充水管，所述备用充水管上设有备用冷却泵以及备用冷却泵阀门；所述备用冷却泵与所述消防水泵并联设置，并择一工作。
3.根据权利要求
1或2所述的备用堆芯冷却与堆腔充水系统，其特征在于，所述安注水源为设置在所述安全壳内底部位置处的安全壳内换料水箱。
4.根据权利要求
1或2所述的备用堆芯冷却与堆腔充水系统，其特征在于，所述安注水源包括设置在所述安全壳外的换料水箱。
5.根据权利要求
4所述的备用堆芯冷却与堆腔充水系统，其特征在于，所述安注水源还包括设置在所述安全壳内位于底部位置的安全壳地坑或。
6.根据权利要求
5所述的备用堆芯冷却与堆腔充水系统，其特征在于，所述安注进水管包括与所述换料水箱连接的换料水箱进水管、以及与所述安全壳地坑连接的地坑进水管；所述进水阀门包括分别在所述换料水箱进水管和地坑进水管上设置的换料水箱进水阀门和地坑进水阀门。
专利摘要
本实用新型涉及一种备用堆芯冷却与堆腔充水系统，包括设有反应堆堆腔和堆芯的。其消防水系统包括消防水源、与消防水源连接的消防水管、在消防水管上设置的消防水泵、以及在消防水泵上游和下游分别设置的第一消防阀门和第二消防阀门。安注系统包括安注水源、与安注水源连接并接入到消防水泵上游的安注进水管、连接在消防水泵下游的安注出水管、以及分别在安注进水管和安注出水管上设置的进水阀门和出水阀门。在发生事故时，消防水源仍然可用时，通过消防水泵将消防水源的水注入到堆芯、堆腔内，对堆芯进行冷却；需要时切换至安注水源，利用消防水泵将安注水源的冷却液充入到堆芯、堆腔内，对堆芯进行冷却，可以确保堆芯的完整性。
文档编号G21C15/18GKCN202102729SQ201120142446
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月6日
发明者骆邦其 申请人:中国广东核电集团有限公司, 中科华核电技术研究院有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan