一种容控箱、容控系统及化学与容积控制系统的制作方法

本发明涉及核电技术领域，具体涉及一种容控箱、容控系统及化学与容积控制系统。

背景技术：

传统大型压水堆核电站cpr1000采用连续调硼手段，设置了硼和水补给系统、以及化学与容积控制系统（rcv）用于一回路硼浓度的调节。此外，cpr1000还设置了硼回收系统，用于回收来自化容系统的过剩冷却剂中的硼酸。

化学与容积控制系统设置有容控箱，其功能为：一，吸收稳压器不能吸收的一回路水容积变化；二，作为除气塔，使一回路放射性气体从此释放，定期排往废气处理系统；三是作为上充泵的高位给水箱，为上充泵提供水源。但容控箱的容积有限，在一回路加热升温或其它瞬态，水容积增加较多时,容控箱不足以容纳其膨胀的水。此时要靠与硼回收系统连接的管线将容控箱吸收不了的水排向硼回收系统。当一回路水容积收缩或产生泄漏时，则由反应堆硼和水补给系统供水，通过上充泵给一回路补充与一回路当前硼浓度相同的硼水，使稳压器水位稳定在程控液位。

而上述技术应用于阶段调硼堆型会使硼和水补给等系统和功能变得多余，尤其是对船舶等移动平台而言，上述技术不利于系统的紧凑化设计。

技术实现要素：

本发明目的在于提出一种适用于阶段调硼堆型的容控箱、容控系统及化学与容积控制系统，使其具备大容量的硼水储存能力，可取消硼和水补给系统及其它执行硼回收功能的大量设备的设置，有利于反应堆小型化紧凑化设计，克服反应堆小型化的困难。

为了实现本发明目的，本发明第一方面实施例提供一种容控箱，包括箱体，该箱体内包括液相部分和气相部分，所述液相部分的容积包括一回路水容积控制所需容积、补偿下泄扰动所需容积、以及一个调硼周期内一回路冷却剂泄漏量；所述气相部分的容积大于所述容积控制所需容积和所述补偿下泄扰动所需容积之和。

进一步地，设容积控制所需容积为v1，补偿下泄扰动所需容积为v2，一个调硼周期内一回路冷却剂泄漏率为v3，液相部分容积为v液，气相部分的容积为v气，则有：

v液=v1+v2+v3

v气=（v1+v2）*k

其中，k为容积裕量系数。

本发明第二方面实施例提供一种容控系统，包括如第一方面实施例所述的容控箱；所述容控箱设置有第一管道接口和第二管道接口；所述第一管道接口连接用于引导除盐床的下泄流流入所述容控箱的第一管道，所述第二管道接口连接引导用于所述容控箱内水源流入上充泵的第二管道。

进一步地，所述容控箱还设置有第三管道接口，所述第三管道接口通过管道与一陆上注水接口连接；所述陆上注水接口用于停堆时与陆上基地设备连接，所述陆上基地设备用于进行一回路充冷却剂以在机组停堆期间补偿一回路水容积收缩量。

进一步地，所述陆上注水接口经第一控制阀门与所述第三管道接口通过管道连接。

进一步地，所述容控箱还设置有第四管道接口，所述第四管道接口通过管道与一陆上排水接口连接；所述陆上排水接口用于启堆时与陆上基地设备连接，所述陆上基地设备用于进行一回路排冷却剂以在机组启堆时吸收一回路水容积膨胀量。

进一步地，所述陆上排水接口经第二控制阀门与所述第四管道接口通过管道连接。

本发明第三方面实施例提供一种化学与容积控制系统，包括第一方面实施例所述的容控箱。

本发明第四方面实施例提供另一种化学与容积控制系统，包括如第二方面实施例所述的容控系统。

通过上述技术方案，本发明实施例至少可以取得如下有益效果：

1）采用阶段调硼的反应堆无需设置调硼功能，用于船舶等移动平台时，移动平台上的反应堆无需设置制硼功能、硼回收功能等。本发明实施例的容控箱具备更大的硼和水储存能力，在阶段调硼反应堆上采用本发明实施例技术方案，可取消硼和水补给系统的设置，减少了硼酸制备罐、硼酸储存罐、除盐除氧水储存罐、硼酸输送泵等设备，取消各路硼酸注入管线的设置，实现大幅简化移动平台上反应堆系统的目的，有利于反应堆紧凑化设计。

2）本发明实施例增加了容控箱的体积后，容控箱吸收水容积变化的能力增强，减少了向三废系统排放的冷却剂量，可取消硼回收系统的设置，减少了包括各类储存箱、除气器、蒸发装置、各种输送泵等大量设备，实现大幅简化移动平台上反应堆系统的目的，有利于反应堆紧凑化设计。

3）本发明实施例减少向三废系统排放冷却剂量，有利于降低硼损失，提高经济性。

4）本发明实施例设置连续的上充下泄使容控箱内储存的冷却剂不至于出现沉淀，能保证水质、化学性质与一回路冷却剂完全一致，无需为了提供与一回路水化学性质相同的冷却剂，而增加额外的搅混设备和净化回路。

5）本发明实施例在运行期间无需进行硼酸浓度调节的操作，消除了硼酸误注入或误稀释等事故发生的可能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述容控箱结构示意图；

图2为本发明实施例所述容控系统结构示意图。

附图标记：容控箱箱体-1，液相部分-11，气相部分-12，第一管道-2，第二管道-3，第一控制阀门-4，第二控制阀门-5，下泄流方向-a，上充补水方向-b，陆上注硼水方向-c，陆上排硼水方向-d。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透切理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施方式结合附图来进行说明。

如图1所示，本发明第一方面实施例提供一种容控箱，其包括容控箱箱体1，所述箱体1内包括液相部分11和气相部分12，所述液相部分11的容积包括一回路水容积控制所需容积、补偿下泄扰动所需容积、以及一个调硼周期内一回路冷却剂泄漏量；所述气相部分12的容积大于所述容积控制所需容积和所述补偿下泄扰动所需容积之和。其中，传统容控箱在长期运行中，容控箱内液位在一定范围内波动，不随运行时间的变化而变化；而本实施例的容控箱在长期运行中，由于补偿一回路泄漏的冷却剂，容控箱内液位随时间变化动态降低。

本实施例增加了容控箱的体积后，容控箱取代了硼和水补给系统，容控箱吸收一回路水容积变化的能力增强，减少了向三废系统排放的冷却剂量，有利于降低冷却剂硼损失，提高经济性。

其中，所述液相部分为一回路冷却剂；所述气相部分为气体，实际工作过程中一般为氢气。

需要说明的是，相对于现有技术中的容控箱，本实施例在容控箱箱体1内增设了一个调硼周期内一回路冷却剂泄漏量的容积，该部分容积所存储的冷却剂能够满足一个调硼周期内一回路冷却剂泄漏量的补偿，因此本实施例容控箱可以取消硼和水补给系统的设置，从而减少了硼酸制备罐、硼酸储存罐、除盐除氧水储存罐、硼酸输送泵等设备，取消各路硼酸注入管线的设置减少设备的设置，减少设备所占空间，简化核反应系统，更加有利于反应堆紧凑化的设计。

其中，一回路水容积随温度的变化而变化，以及一些不可避免的泄露，都会导致一回路水容积的变化，而一回路水容积变化会影响稳压器水位的变化，为了补偿一回路水容积的变化，本实施例容控箱的液相部分11的设计还考虑了一回路水容积控制所需容积。

在一些实施例中，所述气相部分12的容积大于所述容积控制所需容积和所述补偿下泄扰动所需容积之和，具体而言，设容积控制所需容积为v1，补偿下泄扰动所需容积为v2，一个调硼周期内一回路冷却剂泄漏率为v3，液相部分11容积为v液，气相部分12的容积为v气，则有：

v液=v1+v2+v3

v气=（v1+v2）*k

其中，k为容积裕量系数，1<k≤1.25。

作为优选，k可以设置为1.1或1.2。

需要说明的是，本实施例中k、v1、v2以及v3的具体容积根据反应堆堆型的不同来设计，对应不同的反应堆堆型，容控箱具体大小有所不同，但只需保持满足v3=（v1+v2）*k的条件即可。

如图2所示，本发明第二方面实施例还提供一种容控系统，所述容控系统包括如第一方面实施例所述的容控箱；所述容控箱设置有第一管道接口和第二管道接口；所述第一管道接口连接用于引导除盐床的下泄流流入所述容控箱的第一管道2，所述第二管道接口连接引导用于所述容控箱内水源流入上充泵的第二管道3。

其中，下泄排水用于吸收一回路水的膨胀，下泄流通过所述第一管道2排入容控箱内，下泄流方向如图中a箭头所示。通过所述第二管道3上充补水，用于补偿一回路水的收缩和泄露，上充补水方向如图中b箭头所示，流往上充泵；本实施例容控系统连续的上充下泄使容控箱内储存的冷却剂不至于出现沉淀，能保证水质、化学性质与一回路冷却剂完全一致，无需为了提供与一回路水化学性质相同的冷却剂，而增加额外的搅混设备和净化回路。

在一些实施例中，所述容控箱还设置有第三管道接口，所述第三管道接口通过管道与一陆上注水接口连接；所述陆上注水接口用于启堆时与陆上基地设备连接，所述陆上基地设备存储有冷却剂和水，用于实现一回路充冷却剂以在机组停堆期间补偿一回路水容积收缩量的功能，通过管道将冷却剂和水从陆上基地设备注入容控箱内，其中，陆上基地设备往容控箱注入冷却剂及补偿一回路水容积收缩量的方向如图中c箭头所示。

在一些实施例中，所述陆上注水接口为第一控制阀门4，其用于开闭管道和控制陆上基地的冷却剂的补充。

在一些实施例中，所述容控箱还设置有第四管道接口，所述第四管道接口通过管道与一陆上排水接口连接；所述陆上排水接口用于停堆时与陆上基地设备连接，所述陆上基地设备用于进行一回路排冷却剂以在机组启堆时吸收一回路水容积膨胀量的，冷却剂通过管道排入所述陆上基地设备。其中，所述陆上基地设备从容控箱吸收冷却剂的方向如图中d箭头所示。

在一些实施例中，所述陆上排水接口为第二控制阀门5，其用于开闭管道和控制陆上基地的冷却剂的吸收。

本实施例为了适应海上反应堆一回路冲排水的需求，为容控系统增加了陆上充水和陆上排水功能，以实现补偿一回路水容积收缩量和吸收一回路水容积膨胀量等功能。

此外，本发明第三方面实施例还提供一种化学与容积控制系统，包括第一方面实施例所述的容控箱。

此外，本发明第四方面实施例还提供另一种化学与容积控制系统，包括如第二方面实施例所述的容控系统。

通过以上实施例的描述可知，实施本发明实施例具有如下优点：

1）本发明实施例的容控箱具备更大的硼水储存能力，在阶段调硼反应堆上采用本发明实施例技术方案，可取消硼和水补给系统的设置，减少了硼酸制备罐、硼酸储存罐、除盐除氧水储存罐、硼酸输送泵等设备，取消各路硼酸注入管线的设置，实现大幅简化移动平台上反应堆系统的目的，有利于反应堆紧凑化设计。

2）本发明实施例增加了容控箱的体积后，容控箱吸收水容积变化的能力增强，减少了向三废系统排放的冷却剂量，可取消硼回收系统的设置，减少了包括各类储存箱、除气器、蒸发装置、各种输送泵等大量设备，实现大幅简化移动平台上反应堆系统的目的，有利于反应堆紧凑化设计。

3）本发明实施例减少向三废系统排放冷却剂量，有利于降低硼损失，提高经济性。

4）本发明实施例系统设备上的简化带来了系统操作上的简化，在运行期间无需进行硼酸浓度调节的操作，消除了硼酸误注入或误稀释等事故发生的可能。

需说明的是，在本文中提及“一些实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。