一种核电站的氮气稳压及高压安注系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型的目的在于提供一种核电站的氮气稳压及高压安注系统，所述系统包括：氮气稳压器，通过波动管与反应堆压力容器相连，其通过氮气稳压器中氮气的收缩和膨胀缓解反应堆冷却剂系统的压力；高压安注箱，通过高压安注箱安注管线与反应堆压力容器相连；平衡管，将所述氮气稳压器和所述高压安注箱相连接以实现非能动高压安注。该设计与传统核电站的稳压系统和高压安注系统不同，将氮气稳压器和高压安注箱通过平衡管结合起来，实现非能动高压安注，比传统的稳压和高压安注系统具有更为简单和可靠的优点。
【专利说明】
一种核电站的氮气稳压及高压安注系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种本实用新型涉及核电站安全保护系统。
【背景技术】
[0002]压水堆核动力装置中，一回路系统是个封闭回路，通过蒸汽稳压器或气体稳压器控制由于反应堆冷却剂产生温度变化或容积波动时引起的压力波动，维持系统正常运行，同时可以通过稳压器安全阀卸压防止系统超压。核电站的安注系统是保证反应堆在事故工况时不出现事故升级的重要专设安全设施。高压安注系统一般是单独设置的系统，配有电动安注栗，当反应堆冷却剂系统发生失水事故时，向反应堆压力容器注水，保证堆芯淹没。第三代先进核电中设计了堆芯补水箱，通过平衡管将堆芯补水箱与主管道冷段相连，当反应堆冷却剂系统发生失水事故时，堆芯补水箱通过重力向反应堆压力容器注水。
[0003]蒸汽稳压器需配置电加热器和喷雾系统，才能实现压力控制，而气体稳压器具有结构简单、维护方便等优点；采用安注栗的高压安注系统，如果丧失电源后，安注栗将无法启动，安注功能也将无法保证，最终导致堆芯损坏。若能设计一种既具有稳压功能的气体稳压系统，且具有非能动安注功能的系统，将使核电站的系统简化，且安全保护系统更加安全可靠。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型针对现有技术的不足，提出一种既实现系统稳压功能，同时具有非能动安注功能的核电站的氮气稳压及高压安注系统，所述系统包括:氮气稳压器，通过波动管与反应堆压力容器相连，其通过氮气稳压器中氮气的收缩和膨胀缓解反应堆冷却剂系统的压力；高压安注箱，通过高压安注箱安注管线与反应堆压力容器相连;平衡管，将所述氮气稳压器和所述高压安注箱相连接以实现非能动高压安注。
[0005]优选地，所述氮气稳压器底部设置有稳压器安注管线，当反应堆冷却剂系统发生失水事故时，可通过所述稳压器安注管线向所述反应堆压力容器注水;反应堆冷却剂系统正常运行时，通过高压安注箱安注管线隔离阀隔离所述高压安注箱向所述反应堆压力容器的高压安注功能，并且通过稳压器安注管线隔离阀隔离所述氮气稳压器向所述反应堆压力容器的安注功能。
[0006]优选地，所述系统还包括:高压氮气罐，通过高压氮气罐供气管线经过所述平衡管与氮气稳压器相连，当反应堆冷却剂系统压力降低超出稳压器自身调节范围时，通过所述高压氮气罐向所述氮气稳压器补充氮气，使压力恢复正常运行值;卸压箱，通过卸压管线经过所述平衡管与所述氮气稳压器相连，当反应堆冷却剂系统压力升高超出所述氮气稳压器自身调节范围时，通过向卸压箱排放氮气，使压力恢复正常运行值;空压机，设置在高压氮气罐和卸压箱之间，用于将卸压箱中的氮气加压后通过氮气返回管线返回高压氮气罐。
[0007]优选地，所述卸压箱也作为反应堆冷却剂系统卸压时存储氮气的装置。
[0008]优选地，所述系统还包括:稳压器安全阀，其设置于与所述氮气稳压器相连的稳压器安全阀卸压管线上，用于执行超压保护功能;高压氮气罐安全阀，其设置于与所述高压氮气罐相连的高压氮气罐安全阀卸压管线上，用于执行超压保护功能；以及卸压箱安全阀，其设置于与所述卸压箱相连的卸压箱安全阀卸压管线上，用于执行超压保护功能。
[0009]优选地，所述系统还包括:高压氮气罐隔离阀，其设置于与所述高压氮气罐相连的高压氮气罐供气管线上；以及卸压管线隔离阀，其设置于与所述卸压箱相连的卸压管线上；当反应堆冷却剂系统压力处于稳定状态时，所述高压氮气罐隔离阀和所述卸压管线隔离阀处于关闭状态；
[0010]优选地，当反应堆冷却剂系统压力高于所述氮气稳压器调节范围，所述卸压管线隔离阀打开，向所述卸压箱卸压；当反应堆冷却剂系统压力低于所述氮气稳压器调节范围，所述高压氮气罐隔离阀打开，向所述氮气稳压器注入高压氮气。
[0011]优选地，当所述高压氮气罐中氮气压力下降到一定值时，打开所述空压机，将所述卸压箱中的氮气加压后注入所述高压氮气罐，当所述高压氮气罐中氮气压力升高到一定值时，关闭所述空压机，从而保证所述高压氮气罐的供气能力，以及所述卸压箱的接收氮气能力。
[0012]优选地，当反应堆冷却剂系统发生失水事故时，打开所述高压安注箱安注管线隔离阀和所述稳压器安注管线隔离阀，同时关闭所述卸压管线隔离阀，并开启所述高压氮气罐隔离阀，则所述氮气稳压器和所述高压安注箱中的冷却剂在重力作用下通过所述稳压器安注管线、所述高压安注箱安注管线经过注水总管注入反应堆压力容器，维持堆芯淹没，防止堆芯裸露导致堆芯损坏。
[0013]优选地，所述系统还包括卸压箱卸压阀，其设置于与所述卸压箱安全阀相连的卸压箱卸压管线上；当反应堆冷却剂系统需要降压时，可打开所述卸压管线隔离阀和所述卸压箱卸压阀进行卸压。
[0014]优选地，如图1所示，所述系统还包括设置在氮气返回管线与空压机之间的氮气返回管线止回阀、设置在高压安注箱安注管线隔离阀与注水总管之间的高压安注箱安注管线止回阀；以及设置在稳压器安注管线隔离阀与注水总管之间的稳压器安注管线止回阀。
[0015]优选地，所述核电站的氮气稳压及高压安注系统可与其它型式的安注系统共同组成安注系统。
[0016]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0017]1.本实用新型与传统核电站的稳压系统和高压安注系统不同，将氮气稳压器和高压安注箱通过平衡管结合起来，实现非能动高压安注，比传统的稳压和高压安注系统具有更为简单和可靠的优点。
[0018]2.设置了稳压器安注管线和高压箱安注管线，用于当反应堆冷却剂系统出现失水等事故时，通过稳压器底部的安注管线和高压安注箱安注管线向反应堆压力容器注水，维持堆芯淹没，防止堆芯温度过高造成损害。
[0019]3.设置了高压氮气罐，当系统压力降低超出稳压器自身调节范围时，可通过高压氮气罐向稳压器补充氮气，使压力恢复正常运行值。
[0020]4.设置了卸压箱，当系统压力升高超出稳压器自身调节范围时，可通过向卸压箱排放氮气，使压力恢复正常运行值;卸压箱也作为系统卸压时存储氮气的装置。
[0021]5.高压氮气罐和卸压箱之间设置了空压机，可用于将卸压箱中的氮气加压后返回高压氮气罐。
【附图说明】
[0022]图1为一种核电站的氮气稳压及高压安注系统流程简图。
【具体实施方式】
[0023]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。为了更清晰的理解本实用新型，下面以核电站正常运行和发生失水事故为例，结合图1对本实用新型的核电站的氮气稳压及高压安注系统作进一步说明。
[0024]如图1所示，核电站的氮气稳压及高压安注系统包括:氮气稳压器4，通过波动管3与反应堆压力容器I相连，其通过氮气稳压器4中氮气的收缩和膨胀缓解反应堆冷却剂系统的压力；高压安注箱23，通过高压安注箱安注管线24与反应堆压力容器I相连;平衡管7，将氮气稳压器4和高压安注箱23相连接以实现非能动高压安注;将氮气稳压器4和高压安注箱23通过平衡管7结合起来，可实现非能动高压安注，比传统的稳压和高压安注系统具有更为简单和可靠的优点。
[0025]优选地，如图1所示，氮气稳压器4底部还设置有稳压器安注管线27，当反应堆冷却剂系统发生失水事故时，可通过稳压器安注管线27向反应堆压力容器I注水。反应堆冷却剂系统正常运行时，如图1所示，通过高压安注箱安注管线隔离阀25隔离高压安注箱23向反应堆压力容器I的高压安注功能，并且通过稳压器安注管线隔离阀28隔离氮气稳压器4向反应堆压力容器I的安注功能。
[0026]优选地，如图1所示，高压氮气罐12，通过高压氮气罐供气管线8经过平衡管7与氮气稳压器4相连，当反应堆冷却剂系统压力降低超出稳压器4自身调节范围时，通过高压氮气罐23向氮气稳压器4补充氮气，使压力恢复正常运行值;卸压箱16，通过卸压管线22经过平衡管7与氮气稳压器相连，当反应堆冷却剂系统压力升高超出氮气稳压器4自身调节范围时，通过向卸压箱16排放氮气，使压力恢复正常运行值;空压机15，设置在高压氮气罐12和卸压箱16之间，用于将卸压箱16中的氮气加压后通过氮气返回管线13返回高压氮气罐12。
[0027]优选地，如图1所示，卸压箱16也作为所述系统卸压时存储氮气的装置。
[0028]优选地，如图1所示，所述的核电站的氮气稳压及高压安注系统还包括:稳压器安全阀6，其设置于与氮气稳压器4相连的稳压器安全阀卸压管线5上，用于执行超压保护功能；高压氮气罐安全阀U，其设置于与高压氮气罐12相连的高压氮气罐安全阀卸压管线10上，用于执行超压保护功能；以及卸压箱安全阀18，其设置于与卸压箱16相连的卸压箱安全阀卸压管线17上，用于执行超压保护功能。
[0029]优选地，如图1所示，所述系统还包括:高压氮气罐隔离阀9，其设置于与高压氮气罐12相连的高压氮气罐供气管线8上；以及卸压管线隔离阀21，其设置于与卸压箱16相连的卸压管线22上；当反应堆冷却剂系统压力处于稳定状态时，或者通过氮气稳压器4中氮气的膨胀和收缩可以维持压力在波动范围以内时，高压氮气罐隔离阀9和卸压管线隔离阀21处于关闭状态；当反应堆冷却剂系统压力高于氮气稳压器4调节范围，卸压管线隔离阀21打开，向卸压箱16卸压，直到系统压力降低到允许范围；当反应堆冷却剂系统压力低于氮气稳压器4调节范围，高压氮气罐隔离阀9打开，向氮气稳压器4注入高压氮气。
[0030]优选地，当高压氮气罐12中氮气压力下降到一定值时，打开空压机15，将卸压箱16中的氮气加压后注入高压氮气罐12，当高压氮气罐12中氮气压力升高到一定值时，关闭空压机15，从而保证高压氮气罐12的供气能力，以及卸压箱16的接收氮气能力。
[0031]优选地，当反应堆冷却剂系统发生失水事故时，打开高压安注箱安注管线隔离阀25和稳压器安注管线隔离阀28，同时关闭卸压管线隔离阀21，并开启高压氮气罐隔离阀9，则氮气稳压器4和高压安注箱23中的冷却剂在重力作用下通过稳压器安注管线27、高压安注箱安注管线24经过注水总管30注入反应堆压力容器I，维持堆芯淹没，防止堆芯裸露导致堆芯损坏。
[0032]优选地，如图1所示，所述系统还包括卸压箱卸压阀19，其设置于与卸压箱安全阀18相连的卸压箱卸压管线20上；当反应堆冷却剂系统需要进一步降压时，可打开卸压管线隔离阀21和卸压箱卸压阀19进行卸压。
[0033]优选地，如图1所示，所述系统还包括设置在氮气返回管线13与空压机15之间的氮气返回管线止回阀14、设置在高压安注箱安注管线隔离阀25与注水总管30之间的高压安注箱安注管线止回阀26;以及设置在稳压器安注管线隔离阀28与注水总管30之间的稳压器安注管线止回阀29。
[0034]优选地，所述的核电站的氮气稳压及高压安注系统，可与其它型式的安注系统共同组成安注系统。
[0035]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0036]1.本实用新型与传统核电站的稳压系统和高压安注系统不同，将氮气稳压器和高压安注箱通过平衡管结合起来，实现非能动高压安注，比传统的稳压和高压安注系统具有更为简单和可靠的优点。
[0037]2.设置了稳压器安注管线和高压箱安注管线，用于当反应堆冷却剂系统出现失水等事故时，通过稳压器底部的安注管线和高压安注箱安注管线向反应堆压力容器注水，维持堆芯淹没，防止堆芯温度过高造成损害。
[0038]3.设置了高压氮气罐，当系统压力降低超出稳压器自身调节范围时，可通过高压氮气罐向稳压器补充氮气，使压力恢复正常运行值。
[0039]4.设置了卸压箱，当系统压力升高超出稳压器自身调节范围时，可通过向卸压箱排放氮气，使压力恢复正常运行值;卸压箱也作为系统卸压时存储氮气的装置。
[0040]5.高压氮气罐和卸压箱之间设置了空压机，可用于将卸压箱中的氮气加压后返回高压氮气罐。
[0041]所述系统在反应堆冷却剂系统正常运行时，通过稳压器中氮气的膨胀和收缩，并结合高压氮气箱和卸压箱完成压力调节。当反应堆冷却剂系统出现失水等事故时，可通过稳压器底部的安注管线和高压安注箱向反应堆压力容器注水，维持堆芯淹没，防止堆芯温度过高造成损害。上述过程利用氮气稳压器和高压安注箱，既实现系统稳压功能，同时具有非能动安注功能，防止堆芯温度过高，从而防止或减少堆芯的损害，具有良好的可行性和可靠性。
[0042]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0043]本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。
[0044]显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种核电站的氮气稳压及高压安注系统，其特征在于，所述系统包括: 氮气稳压器，通过波动管与反应堆压力容器相连，其通过氮气稳压器中氮气的收缩和膨胀缓解反应堆冷却剂系统的压力； 高压安注箱，通过高压安注箱安注管线与反应堆压力容器相连； 平衡管，将所述氮气稳压器和所述高压安注箱相连接以实现非能动高压安注。2.如权利要求1所述的核电站的氮气稳压及高压安注系统，其特征在于，所述氮气稳压器底部设置有稳压器安注管线，当反应堆冷却剂系统发生失水事故时，可通过所述稳压器安注管线向所述反应堆压力容器注水； 反应堆冷却剂系统正常运行时，通过高压安注箱安注管线隔离阀隔离所述高压安注箱向所述反应堆压力容器的高压安注功能，并且通过稳压器安注管线隔离阀隔离所述氮气稳压器向所述反应堆压力容器的安注功能。3.如权利要求1所述的核电站的氮气稳压及高压安注系统，其特征在于，所述系统还包括: 高压氮气罐，通过高压氮气罐供气管线经过所述平衡管与氮气稳压器相连，当反应堆冷却剂系统压力降低超出稳压器自身调节范围时，通过所述高压氮气罐向所述氮气稳压器补充氮气，使压力恢复正常运行值； 卸压箱，通过卸压管线经过所述平衡管与所述氮气稳压器相连，当反应堆冷却剂系统压力升高超出所述氮气稳压器自身调节范围时，通过向卸压箱排放氮气，使压力恢复正常运行值； 空压机，设置在高压氮气罐和卸压箱之间，用于将卸压箱中的氮气加压后通过氮气返回管线返回高压氮气罐。4.如权利要求3所述的核电站的氮气稳压及高压安注系统，其特征在于，所述卸压箱也作为反应堆冷却剂系统卸压时存储氮气的装置。5.如权利要求3所述的核电站的氮气稳压及高压安注系统，其特征在于，还包括: 稳压器安全阀，其设置于与所述氮气稳压器相连的稳压器安全阀卸压管线上，用于执行超压保护功能； 高压氮气罐安全阀，其设置于与所述高压氮气罐相连的高压氮气罐安全阀卸压管线上，用于执行超压保护功能； 以及卸压箱安全阀，其设置于与所述卸压箱相连的卸压箱安全阀卸压管线上，用于执行超压保护功能。6.如权利要求5所述的核电站的氮气稳压及高压安注系统，其特征在于，所述系统还包括: 高压氮气罐隔离阀，其设置于与所述高压氮气罐相连的高压氮气罐供气管线上； 以及卸压管线隔离阀，其设置于与所述卸压箱相连的卸压管线上； 当反应堆冷却剂系统压力处于稳定状态时，所述高压氮气罐隔离阀和所述卸压管线隔离阀处于关闭状态； 当反应堆冷却剂系统压力高于所述氮气稳压器调节范围，所述卸压管线隔离阀打开，向所述卸压箱卸压； 当反应堆冷却剂系统压力低于所述氮气稳压器调节范围，所述高压氮气罐隔离阀打开，向所述氮气稳压器注入高压氮气。7.如权利要求3所述的核电站的氮气稳压及高压安注系统，其特征在于，当所述高压氮气罐中氮气压力下降到一定值时，打开所述空压机，将所述卸压箱中的氮气加压后注入所述高压氮气罐，当所述高压氮气罐中氮气压力升高到一定值时，关闭所述空压机，从而保证所述高压氮气罐的供气能力，以及所述卸压箱的接收氮气能力。8.如权利要求6所述的核电站的氮气稳压及高压安注系统，其特征在于，当反应堆冷却剂系统发生失水事故时，打开所述高压安注箱安注管线隔离阀和所述稳压器安注管线隔离阀，同时关闭所述卸压管线隔离阀，并开启所述高压氮气罐隔离阀，则所述氮气稳压器和所述高压安注箱中的冷却剂在重力作用下通过所述稳压器安注管线、所述高压安注箱安注管线经过注水总管注入反应堆压力容器，维持堆芯淹没，防止堆芯裸露导致堆芯损坏。9.如权利要求6所述的核电站的氮气稳压及高压安注系统，其特征在于，所述系统还包括卸压箱卸压阀，其设置于与所述卸压箱安全阀相连的卸压箱卸压管线上；当反应堆冷却剂系统需要降压时，可打开所述卸压管线隔离阀和所述卸压箱卸压阀进行卸压。
【文档编号】G21C9/004GK205582502SQ201620006308
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年1月4日
【发明人】武心壮, 夏栓, 邱健, 施伟, 刘春丽, 王建平, 黄秀杰
【申请人】上海核工程研究设计院