一种核电站安全壳喷淋系统启动装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核电站安全壳保护技术领域，尤其涉及一种核电站安全壳喷淋系统启动装置及方法。
【背景技术】
[0002]核电站是利用核裂变或核聚变反应所释放的能量产生电能的工厂，由于核裂变或核聚变会产生对人体有害的放射性物质，所以核电站需要通过一些建筑或设备对反应堆进行放射性屏蔽。核电站安全壳作为阻挡燃料裂变产物及一回路放射性物质进入外界环境的最后一道安全屏障，可有效限制放射性物质向环境释放。在核电站运行的过程中，安全壳会面临一些工况，例如:在发生一回路破口事故或安全壳内的主蒸汽管道破裂事故时，随着一回路或二回路冷却剂向安全壳内的质能释放(主要是高温的饱和蒸汽)，安全壳内温度和压力将升高，使得安全壳的完整性受到威胁，当安全壳内温度和压力升高到一定程度而不进行控制时，安全壳会发生破裂，进而失去其放射性屏蔽功能。可见，保证核电站安全壳的完整性对核电站安全发电起着至关重要的作用。
[0003]目前，核电站设计的安全壳喷淋系统(CSS，ContainmentSpray System)在安全壳内温度和压力迅速上升到安全壳压力阈值时，通过从安全壳顶部向安全壳内喷淋过冷水，冷凝释放到安全壳内的饱和蒸汽，使安全壳内的压力和温度降低到可接受的水平，确保安全壳的完整性。现有安全壳喷淋系统CSS启动装置的设计准则为确保事故后安全壳内的压力峰值不高于其极限承载压力，并以此为基准确定CSS自启动的安全壳压力阈值，该安全壳压力阈值主要针对破口尺寸较大的一回路破口事故或安全壳内的主蒸汽管道破裂事故，由于破口尺寸较大，在事故发生后的短期阶段一回路或二回路冷却剂的饱和蒸汽通过破口向安全壳内大量释放，安全壳内的压力迅速升高，导致安全壳墙壁承受的应力迅速升高，在安全壳内压力高于压力阈值时，CSS自启动降低安全壳内的压力，以避免安全壳完整性被破坏的风险。
[0004]然而，现有的CSS自启动装置主要考虑破口尺寸较大的一回路破口事故或主蒸汽管道破裂事故，由于事故发生后短期内安全壳内压力迅速升高，安全壳内的热量来不及通过安全壳混凝土墙壁传导到外部环境，安全壳混凝土墙壁内的温度变化较小，这种情形下，安全壳混凝土墙壁所承受的应力由安全壳内的压力所产生的压应力所主导，安全壳混凝土墙壁内的温度应力可以忽略。但是，若考虑破口尺寸较小的一回路破口事故或主蒸汽管道破裂事故，安全壳内压力升高较慢，安全壳喷淋启动需要等待较长时间，安全壳内的热量随时间不断的通过安全壳混凝土墙壁传导到外部环境，安全壳混凝土墙壁所承受的温度应力随时间而变化，有可能在安全壳内压力升高到CSS启动阈值之前，混凝土墙壁所承受的总的应力已足以破坏安全壳的密封性能。
[0005]此外，现有设计缺少对安全壳完整性程度进行监测的手段和方法，操纵员无法对事故发生后安全壳完整性受到威胁的程度实施监测。
[0006]也就是说，现有技术中存在:安全壳喷淋系统的自启动控制未考虑安全壳混凝土墙壁所承受的温度应力，可能导致安全壳喷淋系统启动之前安全壳的密封性能却已遭到破坏的现象发生，以及无法监测安全壳完整性程度的技术问题。
【发明内容】
[0007]本发明针对现有技术中存在的安全壳喷淋系统的自启动控制未考虑安全壳混凝土墙壁所承受的温度应力，可能导致安全壳喷淋系统启动之前安全壳的密封性能却已遭到破坏的现象发生，以及无法监测安全壳完整性程度的技术问题，提供一种核电站安全壳喷淋系统启动装置及方法，综合考虑发生安全壳内一回路破口事故或主蒸汽管道破裂事故后安全壳混凝土墙壁所承受的包括温度应力在内的总应力随时间的变化，依据安全壳内运行环境参数(如压力或温度)随时间的变化曲线启动喷淋系统，限制混凝土墙壁所承受的应力在安全限值之内，保证安全壳的密封性能；同时，能够对安全壳完整性程度进行监测，为操纵员及时了解安全壳的状态提供途径。
[0008]—方面，本发明方案提供了一种核电站安全壳喷淋系统启动装置，包括:
[0009]安全壳运行环境参数检测模块，用于检测获取核电站安全壳的运行环境参数；
[0010]停堆计时器，用于在反应堆停堆时统计停堆的持续时长；
[0011 ]信号处理模块，用于基于所述运行环境参数和所述持续时长，获取表示安全壳完整性程度的运行环境参数随时间的变化曲线；
[0012]启动信号输出模块，用于在所述运行环境参数随时间的变化曲线表示当前安全壳混凝土墙壁所承受的总应力在预设范围时，输出安全壳喷淋系统启动信号。
[0013]可选的，所述安全壳运行环境参数检测模块包括安全壳压力仪表;所述运行环境参数包括所述安全壳压力仪表检测获取的安全壳压力信号。
[0014]可选的，所述信号处理模块包括:
[0015]第一处理单元，用于基于所述安全壳压力信号和所述持续时长，获取表示安全壳完整性程度的压力随时间的变化曲线。
[0016]可选的，所述第一处理单元具体包括:
[0017]有效性校验子模块，用于在所述安全壳压力仪表检测获取到所述安全壳压力信号后，校验所述安全壳压力信号的有效性；
[0018]代表性数据获取子模块，用于对有效性校验后为合格的安全壳压力信号进行处理获得代表性数据；
[0019]压力时间曲线获取子模块，用于基于所述代表性数据和所述持续时长，获取表示安全壳完整性程度的压力随时间的变化曲线。
[0020]可选的，所述安全壳运行环境参数检测模块包括满足Kl类仪表鉴定要求的温度传感器;所述运行环境参数包括所述温度传感器检测获取的安全壳温度信号。
[0021]可选的，所述信号处理模块包括:
[0022]第二处理单元，用于基于所述安全壳温度信号和所述持续时长，获取表示安全壳完整性程度的温度随时间的变化曲线。
[0023]可选的，所述启动装置还包括:
[0024]闭锁开关模块，用于在核电站机组正常维修停堆时，输出闭锁信号，闭锁所述启动信号输出模块输出的安全壳喷淋系统启动信号。
[0025]可选的，所述启动装置还包括:
[0026]安全壳完整性程度指示模块，用于基于所述运行环境参数随时间的变化曲线指示当前安全壳完整性程度。
[0027]另一方面，本发明方案还提供了一种核电站安全壳喷淋系统启动方法，所述启动方法包括以下步骤:
[0028]S1、检测获取核电站安全壳的运行环境参数；
[0029]S2、在反应堆停堆时统计停堆的持续时长；
[0030]S3、基于所述运行环境参数和所述持续时长，获取表示安全壳完整性程度的运行环境参数随时间的变化曲线；
[0031]S4、在所述运行环境参数随时间的变化曲线表示当前安全壳混凝土墙壁所承受的总应力在预设范围时，输出安全壳喷淋系统启动信号。
[0032]可选的，所述步骤SI包括:通过安全壳压力仪表检测获取安全壳压力信号。
[0033]可选的，所述步骤S3包括:基于所述安全壳压力信号和所述持续时长，获取表示安全壳完整性程度的压力随时间的变化曲线。
[0034]可选的，所述步骤S3包括子步骤:
[0035]S31、在所述安全壳压力仪表检测获取到所述安全壳压力信号后，校验所述安全壳压力信号的有效性；
[0036]S32、对有效性校验后为合格的安全壳压力信号进行处理获得代表性数据；
[0037]S33、基于所述代表性数据和所述持续时长，获取表示安全壳完整性程度的压力随时间的变化曲线。
[0038]可选的，所述步骤SI包括:通过满足Kl类仪表鉴定要求的温度传感器检测获取安全壳温度信号。
[0039]可选的，所述步骤S3包括:基于所述安全壳温度信号和所述持续时长，获取表示安全壳完整性程度的温度随时间的变化曲线。
[0040]可选的，所述启动方法还包括步骤:
[0041]在核电站机组正常维修停堆时，输出闭锁信号，闭锁所述启动信号输出模块输出的安全壳喷