一种核电厂安全注入及余热排出系统的制作方法

本发明属于核安全控制技术领域，涉及一种核电厂安全注入及余热排出系统。

背景技术：

安全注入系统属于核电厂专设安全设施，在反应堆冷却剂系统发生失水事故或主蒸汽系统发生管道破裂等事故时，其完成堆芯应急冷却功能，防止堆芯熔毁，保证核电厂的安全。该系统只有在核电厂发生事故时使用。

关于安全注入系统，现有技术中有一些报道。

例如中国专利申请201310301651.x公开了一种使用安全注入箱的非能动安全注入系统。非能动安全注入系统包括：安全壳；反应堆，其安装在安全壳中；安全注入箱，其安装在安全壳中；安全注入管线，其在反应堆或反应堆冷却剂系统与每个安全注入箱之间，以当由于发生冷却剂损失事故而使反应堆中的水位降低时将存储在安全注入箱中的水引导到反应堆中；以及压力平衡管线，其在反应堆或反应堆冷却剂系统与安全注入箱之间，以当发生冷却剂损失的事故时将来自反应堆的高温蒸汽引导到安全注入箱。安全注入管线在其上具有节流孔与止回阀，并且压力平衡管线在其上具有节流孔与隔离阀。安全注入箱中的水向反应堆中稳定地流入数小时。

又如中国专利申请201510272061.8公开了安全注入系统，包括中压安注子系统、低压安注子系统和安注箱注入子系统，中压安注子系统和低压安注子系统的一端通过设置在安全壳内的换料水箱取水，另一端向一回路冷段和热段供水；中压安注子系统和低压安注子系统各包括a列和b列；中压安注子系统的a列和低压安注子系统的a列分别包括设置在安全壳外的a1中压安注泵和a2低压安注泵及连接管线；中压安注子系统的b列和低压安注子系统的b列分别包括设置在安全壳外的b1中压安注泵和b2低压安注泵及连接管线。

余热排出系统主要功能是在核电厂停堆期间，在经蒸汽发生器初步冷却和降压后，从堆芯和反应堆冷却剂系统排出热量。

关于余热排出系统，现有技术中也有一些报道。

例如中国专利申请201710213255.x公开了一种核反应堆用余热排出系统，该余热排出系统包括一回路非安全级余热排出子系统，一回路安全级余热排出子系统以及包容体非能动冷却子系统，三个子系统之间并联，按照安全事故等级进行工作，无事故下的正常停堆是依靠一回路非安全级余热排出子系统进行余热导出，当反应堆二回路发生事故或全厂断电时，无法使用非安全级余热排出系统，此时一回路安全级余热排出子系统排出投入使用，当事故严重时，此时触发包容体非能动冷却子系统的工作。

又如中国专利申请201811343185.0公开了一种余热排出系统，包括反应堆压力容器、反应堆冷却剂泵和余热排出冷却器，反应堆压力容器内的热水流入反应堆冷却剂泵经冷却后再流回反应堆压力容器，反应堆冷却剂泵的冷段管道还同时和余热排出冷却器的流入管道连接，余热排出冷却器的流出管道和反应堆压力容器的热段管道相连。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种核电厂安全注入及余热排出系统，以能够在反应堆发生事故时保证核电厂的安全，大大提高核电厂的安全性，同时兼顾反应堆启停堆时的余热排出系统功能，从而大大节省核电厂的投资，提高核电厂的经济性。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种核电厂安全注入及余热排出系统，所述的系统包括高压安注箱注入回路、安注箱注入回路、安注泵注入回路(余热排出回路)、反应堆压力容器，

所述的高压安注箱注入回路包括依次连接的高压安注箱入口管线、高压安注箱(小破口事故时为一回路进行小流量补水)、高压安注箱出口管线，所述的高压安注箱顶部通过所述的高压安注箱入口管线与反应堆冷却剂系统冷管段相连接，所述的高压安注箱底部通过所述的高压安注箱出口管线与所述的反应堆压力容器连接或与反应堆冷却剂系统冷管段连接；

所述的安注箱注入回路包括彼此连接的安注箱(大、中破口事故时为一回路进行大流量补水)、安注箱出口管线，所述的安注箱底部通过所述的安注箱出口管线与所述的反应堆压力容器连接或与反应堆冷却剂系统冷管段连接；

所述的安注泵注入回路(余热排出回路)包括依次连接的安注泵入口管线、安注泵(为反应堆提供长期冷却)、安注泵出口管线，以及内置换料水箱和热交换器(用于在系统执行安全注入以及余热排出功能时导出堆芯热量)，所述的安注泵入口管线连接所述的内置换料水箱与反应堆冷却剂系统热管段，所述的安注泵出口管线在连接所述的热交换器冷却后与所述的反应堆压力容器连接或与反应堆冷却剂系统热管段和冷管段连接。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂安全注入及余热排出系统，其中所述的高压安注箱注入回路、安注箱注入回路、安注泵注入回路(余热排出回路)各为一列或多列。

在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂安全注入及余热排出系统，其中每列所述的高压安注箱注入回路、安注箱注入回路、安注泵注入回路(余热排出回路)均通过独立的电源供电，并配备独立的应急柴油机。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂安全注入及余热排出系统，其中所述的安注箱内部顶部充有高压氮气。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂安全注入及余热排出系统，其中所述的高压安注箱出口管线、安注箱出口管线、安注泵出口管线两两之间或三者之间共用部分管线。

在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂安全注入及余热排出系统，其中所述的高压安注箱注入回路还包括：

在所述的高压安注箱出口管线非共用部分上并联设置的常闭的第一电动阀和第二电动阀，以及第一止回阀；

在所述的高压安注箱入口管线上设置的常开的第三电动阀。

在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂安全注入及余热排出系统，其中所述的安注箱注入回路还包括：

在所述的安注箱出口管线非共用部分上串联设置的常开的第四电动阀和第二止回阀。

在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂安全注入及余热排出系统，其中所述的安注泵注入回路还包括：

在所述的安注泵入口管线上设置的常闭的第五电动阀和常开的第六电动阀；

在所述的安注泵出口管线非共用部分上串联设置的常开的第七电动阀、第四止回阀和第五止回阀。

在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂安全注入及余热排出系统，其中所述的系统还包括在所述的高压安注箱出口管线与所述的安注箱出口管线共用部分上设置的第三止回阀。

本发明的有益效果在于，本发明的核电厂安全注入及余热排出系统采用了非能动高压安注箱、安注箱注入回路和能动安注泵注入回路，能够在反应堆发生事故时保证核电厂的安全，大大提高核电厂的安全性，同时兼顾反应堆启停堆时的余热排出系统功能，从而大大节省核电厂的投资，提高核电厂的经济性。

附图说明

图1为示例性的本发明的核电厂安全注入及余热排出系统的组成图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

示例性的本发明的核电厂安全注入及余热排出系统的组成如图1所示，包括高压安注箱注入回路、安注箱注入回路、安注泵注入回路(余热排出回路)、反应堆压力容器5、蒸汽发生器6、主泵7。

核电站运行时，反应堆压力容器5内的高温冷却剂经过主回路热管段进入蒸汽发生器6被冷却，冷却之后通过过渡段经由主泵7重新返回反应堆压力容器5。

高压安注箱注入回路包括依次连接的高压安注箱入口管线11、高压安注箱12(小破口事故时为一回路进行小流量补水)、高压安注箱出口管线13，高压安注箱12顶部通过高压安注箱入口管线11与反应堆冷却剂系统冷管段相连接，高压安注箱12底部通过高压安注箱出口管线13与反应堆压力容器5连接或与反应堆冷却剂系统冷管段连接。

安注箱注入回路包括彼此连接的安注箱21(大、中破口事故时为一回路进行大流量补水)、安注箱出口管线22，安注箱21内部顶部充有高压氮气，安注箱21底部通过安注箱出口管线22与反应堆压力容器5连接或与反应堆冷却剂系统冷管段连接。

安注泵注入回路(余热排出回路)包括依次连接的安注泵入口管线31、安注泵32(为反应堆提供长期冷却)、安注泵出口管线33，以及内置换料水箱34和热交换器35(用于在系统执行安全注入以及余热排出功能时导出堆芯热量)，安注泵入口管线31连接内置换料水箱34与反应堆冷却剂系统热管段，安注泵出口管线33在连接热交换器35冷却后与反应堆压力容器5连接或与反应堆冷却剂系统热管段和冷管段连接。

上述高压安注箱注入回路、安注箱注入回路、安注泵注入回路(余热排出回路)各为1-4列。每列高压安注箱注入回路、安注箱注入回路、安注泵注入回路(余热排出回路)均通过独立的电源供电，并配备独立的应急柴油机。

高压安注箱出口管线13、安注箱出口管线22共用部分管线，在共用部分管线上设置第三止回阀18(防止反应堆冷却剂反向流入高压安注箱12、安注箱21以及保证核电厂正常运行期间反应堆冷却剂系统的密封性)。

在高压安注箱出口管线13非共用部分上并联设置常闭的第一电动阀14和第二电动阀15(保证高压安注箱12与反应堆冷却剂系统的隔离)，以及第一止回阀16(防止反应堆冷却剂反向流入高压安注箱12以及保证核电厂正常运行期间反应堆冷却剂系统的密封性)。在高压安注箱入口管线11上设置常开的第三电动阀17(使高压安注箱12顶部与反应堆冷却剂系统联通)。

在安注箱出口管线22非共用部分上串联设置常开的第四电动阀23(保证反应堆冷却剂系统发生事故时能够及时的将安注箱21内的液体注入反应堆冷却剂系统)和第二止回阀24(防止反应堆正常运行时反应堆冷却剂倒流入安注箱21以及保证核电厂正常运行期间反应堆冷却剂系统的密封性)。

在安注泵入口管线31上设置常闭的第五电动阀36(在系统执行正常余热排出功能时打开该阀门，并同时关安注泵32与内置换料水箱34之间的第六电动阀37，将反应堆冷却剂从反应堆冷却及系统热管段抽出，并经过热交换器35冷却后注入反应堆压力容器5或冷管段)和常开的第六电动阀37(保证事故后安注泵32能够直接从内置换料水箱34取水，及时实现堆芯冷却)。在安注泵出口管线33上串联设置常开的第七电动阀38(用于系统设备的隔离检修)、第四止回阀39和第五止回阀30(串联的止回阀用于保证核电厂正常运行期间反应堆冷却剂系统的密封性)。

上述系统的主要优点在于：在发生诸如主回路(主回路热段、过渡段以及冷段等部位)破口的事故工况时，在主回路压力较高时可以通过高压安注箱实现主回路补水，在压力降低至安注箱的注入压力时，通过安注箱向主回路注水，当压力降低至安注泵的注入压头时，通过安注泵将安全壳内置换料时水箱内的水注入主回路，从而保证反应堆的安全；同时通过安注泵出口的热交换器，将堆芯热量导出安全壳外，从而控制事故后安全壳内的压力和温度；在反应堆正常停堆时，可以通过安注泵及其出口的热交换器，将堆芯热量导出，从而实现正常余热排出功能。

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。上述实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。