一种基于外部干预设计的磁感应爆破阀系统的制作方法
【专利摘要】本发明属于核电【技术领域】，具体涉及一种基于“外部干预”设计的磁感应爆破阀系统，在爆破阀起爆组件中设置磁感应雷管，在安全壳内部或外部环绕设置线圈，所述线圈与外部电源接头相连接；在事故情况下爆破阀失去所有电源时，通过外部电源接头连接线圈和外部电源使安全壳内产生感生电磁场，激发磁感应雷管中产生起爆电流，通过磁感应雷管爆炸打开爆破阀。本发明为爆破阀提供了备用的打开手段，进一步提高了核电站在事故情况下的安全性。
【专利说明】一种基于外部干预设计的磁感应爆破阀系统
【技术领域】
[0001]本发明属于核电【技术领域】，具体涉及一种基于“外部干预”设计的磁感应爆破阀系统。
【背景技术】
[0002]爆破阀在核电厂非能动安全系统中得到广泛应用，其优势在于，在核电厂正常运行工况下零泄漏，事故工况下相较于传统阀门能够更加可靠地开启，且不会出现无法关闭，而且，爆破阀的使用还能够减少设备维修和相关工作人员的辐照剂量。
[0003]爆破阀最典型的应用是在AP1000安全系统设计中，其非能动堆芯冷却系统(PXS)的管线上布置有爆破阀，主要用途包括:a.组成自动卸压系统(ADS)第四级自动卸压子系统；b.安全壳内置换料水箱的水靠重力通过两路并联爆破阀和止回阀向反应堆堆芯注水；c.再循环水一路通过爆破阀和止回阀，另一路通过爆破阀和常开直流电动阀实现安全壳再循环从而实现对堆芯的长期冷却。
[0004]爆破阀的工作原理见图1所示，起爆组件I接到信号产生爆炸，爆炸产生的膨胀气体推动活塞2向下运动将预紧螺栓3细段拉断，活塞向下顶开接管剪切帽4，打开阀门。阀门的信号电源和驱动电源来自IE级直流和不间断电源系统(IDS)。
[0005]安全壳能否卸压以及长期冷却能否最终建立取决于爆破阀的可靠性以及事故状态下的可用性，而在核电厂环境下此类涉电设备的可靠性很难保证，而且在超设计基准事故下，这些实现堆芯冷却功能的设备可能由于共模故障无法有效开启。对于直流电源，无论是水淹还是火灾都将使爆破阀无法成功打开。由于爆破阀对于堆芯冷却的关键性，需要对其进行基于“外部干预”的改进。
[0006]“外部干预”是指能够利用核电厂人力物力之外的各种资源对核电厂进行干预从而缓解事故后果的能力。基于“外部干预”思想的核电厂设计就是要在核电站设计之初就预先建立起更充分的核电厂与外部资源的联系渠道，通过这些渠道在事故发生时实现更加有效的“外部干预”。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种基于“外部干预”设计的磁感应爆破阀系统，在保持爆破阀原有设计的如提下，进一步提闻爆破阀在事故工况下的可靠性。
[0008]本发明的技术方案如下:一种基于“外部干预”设计的磁感应爆破阀系统，在爆破阀起爆组件中设置磁感应雷管，在安全壳内部或外部环绕设置线圈，所述线圈与外部电源接头相连接；在事故情况下爆破阀失去所有电源时，通过外部电源接头连接线圈和外部电源使安全壳内产生感生电磁场，激发磁感应雷管中产生起爆电流，通过磁感应雷管爆炸打开爆破阀。
[0009]进一步，如上所述的基于“外部干预”设计的磁感应爆破阀系统，其中，所述的磁感应雷管整体封装在封装套内，在封装套内设有置于绝缘树脂中的电感线圈，电感线圈连接电阻丝，所述电阻丝由起爆药包裹，起爆药一侧填装导爆药。
[0010]进一步，如上所述的基于“外部干预”设计的磁感应爆破阀系统，其中，在所述线圈外部设置保护套。
[0011 ] 进一步，如上所述的基于“外部干预”设计的磁感应爆破阀系统，其中，所述的外部电源接头接入交流电。
[0012]本发明的有益效果如下:本发明基于“外部干预”设计理念，考虑到爆破阀能否成功打开的关键在于爆破阀触发装置的可靠性，利用最简单的电磁感应原理实现对其打开的控制，其优点在于两个方面:首先，感应线圈作为信号发射装置可以布置在安全的地方；其次，电磁感应如同重力、自然循环一样属于自然物理现象具有天然的可靠性。本发明为爆破阀提供了备用的打开手段，进一步提高了核电站在事故情况下的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为AP1000爆破阀的工作原理示意图；
[0014]图2为本发明具有“外部干预”能力的磁感应爆破阀系统的布置结构示意图；
[0015]图3为本发明磁感应雷管的结构示意图；
[0016]图4为本发明安全壳线圈的布置示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0018]本发明基于电磁感应原理,整个系统由磁感应雷管5和线圈6构成,如图2所不，磁感应雷管5作为爆破阀起爆组件中的一部分与该组件中原有的电线起爆装置安装在一起，安全壳内部或外部周围环绕线圈6，线圈6与外部电源接头7相连接。在超设计基准事故下，由直流电源供电的导线起爆组件无法启动时，通过外部电源接头接入交流电，在磁感应雷管中产生足够大的感生电流触发磁感应雷管进而打开爆破阀。
[0019]磁感应雷管是电感线圈与传统电雷管的结合，具体结构见图3所示，电感线圈52连接电阻丝54，电感线圈52封装在绝缘树脂53中，电阻丝54由起爆药55包裹，起爆药为ASA复合物，起爆药55之下为填装TNT的导爆药56，整个雷管封装在结实的封装套51中与安全壳内环境相隔绝，这种方式能够保证电感线圈的可靠性，而且，水淹也不能对其造成伤害，提高其可靠性和可用性。根据设计中所使用的爆破阀级数，可确定每一级电磁阀中所设置的磁感应雷管的起爆电流和起爆电压的强度，根据该起爆电流和起爆电压的强度可计算出设置该磁感应雷管爆破阀所处空间位置所需的感生磁场的强度，根据该空间位置的感生磁场强度可计算出环绕安全壳线圈的绕组数和外接电源所需的电流强度。本实施例中，起爆电压和电流的建议值分别为1.2伏特和15毫安。
[0020]安全壳周围设置线圈的作用是在厂房制造感生电磁场，如图4所示，线圈6的构成是金属线圈环绕安全壳，反应堆8设置在安全壳内，线圈的绕组数应达到能够在磁感应雷管中产生起爆电流的感生磁场，本实施例中，在厂房的设置高度为135’3”，线圈外部设置保护罩，同时预留外接电源接头。在超设计基准事故下，通过外接电源接头接入交流电，在安全壳内产生电磁场。[0021 ] 当严重事故情况下阀门失去所有电源(包括直流电源)，通过外部电源接口将线圈连接外接电源，通过电磁感应起爆磁感应雷管打开爆破阀。
[0022]通过改变输入电流强度，可以依次打开所需要的多组爆破阀。磁感应线圈可以封装在安全壳内外侧，不影响安全壳的结构强度。而且，由于磁感应雷管要求较高的起爆电流，所以核岛内的电磁干扰不足以触发磁感应雷管，继而避免了爆破阀的误触发。
[0023]应该注意到爆破阀原有的直流电触发装置应予以保留，线圈的设计仅仅是提供一个外部干预的手段，其优势在于触发装置完全密闭封装将大大提高其抵抗各类事故以及腐蚀老化的影响。
[0024]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种基于“外部干预”设计的磁感应爆破阀系统，其特征在于:在爆破阀起爆组件中设置磁感应雷管(5)，在安全壳内部或外部环绕设置线圈(6)，所述线圈(6)与外部电源接头(7)相连接；在事故情况下爆破阀失去所有电源时，通过外部电源接头(7)连接线圈(6)和外部电源使安全壳内产生感生电磁场，激发磁感应雷管(5)中产生起爆电流，通过磁感应雷管爆炸打开爆破阀。
2.如权利要求1所述的基于“外部干预”设计的磁感应爆破阀系统，其特征在于:所述的磁感应雷管整体封装在封装套(51)内，在封装套(51)内设有置于绝缘树脂(53)中的电感线圈(52)，电感线圈(52)连接电阻丝(54)，所述电阻丝(54)由起爆药(55)包裹，起爆药(55) —侧填装导爆药(56)。
3.如权利要求1所述的基于“外部干预”设计的磁感应爆破阀系统，其特征在于:在所述线圈(6)外部设置保护套。
4.如权利要求1所述的基于“外部干预”设计的磁感应爆破阀系统，其特征在于:所述的外部电源接头(7)接入交流电。
【文档编号】F16K17/40GK104279360SQ201410384981
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】谌登华, 白晋华, 黄伟峰, 赵树峰, 贺克羽, 赵德鹏 申请人:中国核电工程有限公司