一种非能动补液系统的制作方法

1.本实用新型涉及核电站安全技术领域，尤其涉及一种非能动补液系统。


背景技术：

2.在当今急需提高核电站安全性能的时代大背景下，非能动设计理念显得的格外夺目，非能动安全系统是指仅依赖于自然力(如重力，流体的自然循环、自然对流、蒸发、冷凝等)以及压缩流体、蓄电池等的蓄能，而不需要泵、风机或柴油发电机等能动部件来完成核电厂安全功能的安全保护系统。除了逆变器仪表交流电以外，安全设备和部件应由直流电供电，而不需要安全级交流电源。非能动核电厂可通过设置大容量高位冷却水箱、利用标高差/密度差/压力差等来完成事故工况下压力容器注射和冷却以及安全壳冷却，以提供压力容器和安全壳热量导出的非能动手段。
3.现有的非能动安全系统，如西屋公司ap1000核电厂的非能动安全注入系统，其补水箱的驱动力来源于密度差产生的重力驱动力，所以需要使补水箱高于反应堆设置，通过重力使冷却水进入补水箱内，该方案需要将补水箱安装在较高位置，对环境要求较高，且由于补水箱内流体温度变化大，导致密度变化也较大，驱动力会发生较大波动，使得安注流量难以保证。
4.又如现有华龙一号辅助给水系统，采用电动泵和气动泵相结合的方式实现事故工况下从补水箱抽水，并向蒸汽发生器二次侧进行补水，提高了辅助给水系统的可靠性。但是，气动泵的运行需要蒸汽发生器提供足够压力的高温蒸汽，在蒸汽管线发生破口的工况下，存在气动泵无法使用的可能性。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种非能动补液系统。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种非能动补液系统，包括补液组件，所述补液组件通过管线与反应堆系统连接；
8.所述补液组件包括箱体、活塞以及蓄能件，所述活塞设于所述箱体内，并与所述箱体内壁紧密配合，所述箱体内有冷却液体，所述活塞设于所述冷却液体的液面以上，所述蓄能件设于所述活塞背离所述冷却液体的一侧，用于带动所述活塞朝所述冷却液体一侧移动；
9.所述管线上还设有用于控制所述管线通断的隔离阀。
10.优选地，所述管线包括第一管线和第二管线，所述补液组件和所述反应堆系统通过所述第一管线和所述第二管线连通；
11.所述隔离阀包括设于所述第一管线上的第一隔离阀，以及设于所述第二管线上的第二隔离阀，所述第一隔离阀、所述第二隔离阀在初始状态下均为关闭状态。
12.优选地，所述活塞包括活塞本体以及密封圈，所述密封圈环设在所述活塞本体外
周，通过所述箱体内壁挤压所述密封圈，使所述活塞将所述箱体分割为相互隔离的两空间。
13.优选地，所述活塞将所述箱体分割为完全隔离的气空间和液空间，所述气空间用于填充空气或高压气体，所述液空间用于容纳所述冷却液体；
14.所述蓄能件设于所述气空间内。
15.优选地，所述反应堆系统包括反应容器、高温管线和低温管线，所述反应容器连接在所述高温管线和所述低温管线之间，所述高温管线与所述第一管线连接，所述低温管线与所述第二管线连接。
16.优选地，所述非能动补液系统还包括控制中心，所述反应堆系统内设有传感器，所述控制中心分别与所述传感器、所述第一隔离阀和所述第二隔离阀通信连接。
17.优选地，所述反应容器为蒸汽发生器，所述高温管线为主蒸汽管线，所述低温管线为辅助给水管线；
18.所述蒸汽发生器内设有用于产生蒸汽的液体，所述传感器为液位传感器，所述控制中心通过获取所述液位传感器检测到的低液位状态，控制所述第一隔离阀和所述第二隔离阀的开启。
19.优选地，所述反应容器为压力容器，所述高温管线为热管，所述低温管线为冷管；
20.所述反应堆系统还包括稳压器，所述稳压器通过波动管连接至所述热管上；
21.所述第一管线连接在所述稳压器上。
22.优选地，所述传感器为压力传感器，所述压力传感器设置在所述稳压器内，所述控制中心通过获取所述压力传感器检测到的低压状态，控制所述第一隔离阀和所述第二隔离阀的开启。
23.优选地，在所述控制中心的控制下，所述第一隔离阀和所述第二隔离阀依次开启，在所述第一隔离阀完全开启后，所述第二隔离阀再开始开启。
24.优选地，至少两个所述第一隔离阀并联设于所述第一管线上；
25.至少两个所述第二隔离阀并联设于所述第二管线上。
26.优选地，所述蓄能件为弹簧，所述弹簧的两端分别抵接在所述箱体的内壁以及活塞上，在初始状态下，所述活塞和所述箱体内壁压缩所述弹簧，使所述弹簧处于预紧状态。
27.优选地，所述蓄能件为重力大于所述活塞与所述箱体之间摩擦力的重物，所述气空间和所述液空间沿垂直方向排列，所述重物固定在所述活塞朝向所述气空间的一侧。
28.本实用新型具有以下有益效果：通过活塞将补液箱分隔为气空间和液空间，并在气空间内设置蓄能件，从而当补液组件开始工作时，冷却水能够在蓄能件的作用下被快速注入反应堆系统，本实用新型提供的非能动补液系统工艺简单，对布置空间的要求低，同时补水流量稳定，可调节空间大。
附图说明
29.下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
30.图1是本实用新型非能动补液系统作为辅助给水系统的一个实施例的结构示意图；
31.图2是本实用新型非能动补液系统作为辅助给水系统的另一个实施例的结构示意图；
32.图3是本实用新型非能动补液系统作为安注系统的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
33.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
34.本实用新型提供的非能动补液系统，可适用于核电厂或火电厂大部分需要进行补水操作的系统中，在事故工况下完成采用非能动手段，将压力容器和安全壳内的热量安全导出。
35.具体的，本实用新型提供的非能动补液系统，包括补液组件10，以及用于连通补液组件10和反应堆系统30的管线20。在本实用新型中，管线20上设有用于控制管线20通断的隔离阀40，在初始状态下，隔离阀40为关闭状态，当需要进行注水工作时，打开隔离阀40，通过补液组件10进行注水工作。
36.在一些实施例中，补液组件10包括箱体11、活塞12以及蓄能件13，其中，箱体11内部中空，优选呈长圆形，即上下两端为半球形，中间为圆柱状。箱体11内有用于快速补水冷却的冷却液体，优选为冷却水。活塞12设于箱体11内，与箱体11内壁紧密配合，具体的，活塞12包括活塞本体121以及密封圈122，其中，活塞本体121呈扁平的圆柱体状，该活塞本体121的直径略小于箱体11内壁的直径，密封圈122环设在活塞本体121外周，安装密封圈122后的活塞12的整体直径大于箱体11内壁直径，从而通过箱体11内壁挤压密封圈122，使活塞12将箱体11分割为相互隔离的两空间。更进一步的，活塞12设于冷却液体的液面以上，通过活塞12将箱体11分割为完全隔离的气空间和液空间，两空间相互密闭，其中，气空间用于填充空气或高压气体，液空间用于储存冷却液体。在初始状态下，为尽可能的储存冷却液体，可使液空间设置的尽量大，冷却液体在液空间内完全填满。在本实用新型中，蓄能件13设置在活塞12朝向气空间的一侧，当需进行注水操作时，通过蓄能件13向液空间一侧推动活塞12，从而挤压液空间，将箱体11内的冷却液体推出，完成注入。
37.在本实用新型中，蓄能件13可为弹簧131或重物132，在一些实施例中，参考图1，当蓄能件13为弹簧131时，弹簧131两端分别抵接箱体11内壁和活塞12，随着冷却液体注入液空间，活塞12向上移动，从而使弹簧131压缩，完成弹簧131的预紧。当需进行注水操作时，打开管线20上的隔离阀40，使弹簧131释放预紧的弹力，从而弹簧131在恢复原状的过程中，抵接活塞12朝向液空间方向移动，通过活塞12压缩液空间，进而将冷却液体推出箱体11，完成注水操作。通过压缩的弹簧131进行蓄能，从而进行快速补水，其优点在于其不依赖重力作用，使用弹簧131的非能动补液系统可很好地适应海面上摇摆和起伏环境，驱动力不会因为船体的运动状态而发生改变，甚至在船体发生倾覆的情况下，仍可执行设定的注水功能。
38.在另一些实施例中，参考图2，当蓄能件13为重物132时，气空间垂直设于液空间上方，重物132可放置在活塞12上，也可固定在活塞12上。在本实施例中，重物132的重力大于活塞12与箱体11之间摩擦力的重物132，从而在系统启动时，重物132自由落体的压力能够克服活塞12和箱体11之间的摩擦力，带动活塞12向下移动从而挤压液空间，推动冷却液体注入反应堆系统30。使用重物132的非能动补液系统的优点在于驱动力稳定，在整个注水过程中能维持相对稳定的驱动力，使得注水流量稳定、易控，特别适合于执行对注水流量稳定要求较高的安全功能，如安全注入功能。
39.进一步的，管线20包括第一管线21和第二管线22，补液组件10和反应堆系统30通过第一管线21和第二管线22连通。反应堆系统30可包括反应容器31、高温管线32和低温管线33，反应容器31连接在高温管线32和低温管线33之间。其中，第一管线21两端分别连接高温管线32和箱体11的气空间，第二管线22的两端分别连通低温管线33和箱体11的液空间。第一管线21用于将反应堆系统30内的高温气体输送至箱体11的气空间内，使气空间内的压力上升；液空间内的冷却液体通过第二管线22输送至低温管线33，进而进入反应容器31，完成冷却工作。在一些实施例中，隔离阀40包括设于第一管线21上的第一隔离阀41，以及设于第二管线22上的第二隔离阀42，第一隔离阀41、第二隔离阀42在初始状态下均为关闭状态。进一步的，为防止单个隔离阀40故障导致系统无法使用，在一些实施例中，优选至少两个第一隔离阀41并联设于第一管线21上，同时至少两个第二隔离阀42并联设于第二管线22上。
40.进一步的，非能动补液系统还可包括控制中心，反应堆系统30内设有传感器，控制中心分别与传感器、第一隔离阀41和第二隔离阀42通信连接。在控制中心的控制下，第一隔离阀41和第二隔离阀42依次开启，即在第一隔离阀41完全开启后，第二隔离阀42再开始开启。进一步的，第一隔离阀41采用慢开的方式，以减小阀门开启时的水锤效应对高温管线32造成的载荷冲击。
41.本实用新型提供的非能动补液系统可作为安注系统使用，也可作为辅助给水系统使用。下面，通过两具体实施例进行进一步的描述。
42.实施例一：
43.参考图3，当本实用新型提供的非能动补液系统作为安注系统使用时，反应容器31为压力容器，此时高温管线32为热管，低温管线33为冷管。反应堆系统30还包括稳压器34，稳压器34通过波动管35连接至热管上，在正常运行时，稳压器34中约存在50％体积的饱和水，和50％的饱和蒸汽。该非能动补液系统用于在事故工况下对压力容器进行紧急补水。其中，第一管线21连接在稳压器34上，在本实施例中，传感器为压力传感器，压力传感器设置在稳压器34内，控制中心通过获取压力传感器检测到的低压状态，控制第一隔离阀41和第二隔离阀42的开启。在执行安注工作时，压力传感器首先检测到稳压器34内的低压状态，控制中心获取到该低压状态后，首先控制第一隔离阀41缓慢开启，使稳压器34内部的高温高压蒸汽流向箱体11的气空间内，使得气空间内的压力上升，短时间内与稳压器34内压力达到平衡。随后开启第二隔离阀42，在蓄能件13的推力以及气空间内的压力作用下，使得液空间底部的压力大于冷管压力，于是，冷却液体在蓄能件13的推动下快速进入第二管线22，随后通过冷管进入压力容器。
44.实施例二：
45.参考图1及图2，当本实用新型提供的非能动补液系统作为辅助给水系统使用时，反应容器31为蒸汽发生器，蒸汽发生器内设有用于产生蒸汽的液体，此时高温管线32为主蒸汽管线，低温管线33为辅助给水管线。传感器为液位传感器，控制中心通过获取液位传感器检测到的低液位状态，来控制第一隔离阀41和第二隔离阀42的开启。具体的，在执行辅助给水工作时，液位传感器首先检测到蒸汽发生器内的低液位状态，控制中心获取到该低液位状态后，首先控制第一隔离阀41缓慢开启，使蒸汽发生器内部的高温高压蒸汽流向箱体11的气空间，使得气空间内的压力上升，在短时间内与蒸汽发生器内的压力达到平衡。在第一隔离阀41完全开启后，随后开启第二隔离阀42，在蓄能件13的推力以及气空间内的气体
压力的作用下，使得液空间底部压力大于辅助给水管线压力，于是，冷却液体在蓄能件13的作用下快速进入第二管线22，随后通过辅助给水管线被注入蒸汽发生器，完成辅助给水操作。
46.在本实用新型中，可通过改变弹簧131的弹性系数，或重物132的重量，来改变补液组件10的驱动力，达到调整注入流量的效果。
47.本实用新型提供的非能动补液系统，通过设置蓄能件13，无需在补液组件10和反应堆系统30之间设置高度差，即可实现非能动的注入效果，同时，驱动力稳定，有效提高了反应堆系统30的可靠性和经济性。
48.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。