核电站气液增压泵再循环安全注射系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种安全注射系统，尤其涉及一种核电站气液增压栗再循环安全注射系统。
【背景技术】
[0002]文献:[非能动安全先进核电厂AP1000/林诚格主编.北京:原子能出版社，2008.8:142-145页]是西屋公司AP1000非能动堆芯应急冷却系统，主要通过堆芯补水箱、安注箱和内置换料水箱满足不同阶段的非能动安注要求。其中堆芯补水箱依靠重力注入，安注箱依靠压缩气体膨胀而注入，内置换料水箱依靠重力注入，堆芯长期冷却依靠淹没安全壳，没有再循环过程。
[0003]文献:[柏平，谭祚.AC-600非能动安全系统设计.核动力工程，1989，05:19-23]中介绍了中国核动力研究设计院的AC600非能动安全系统，安注系统分为高、中、低三个系统。其中高压安注为非能动的全压式堆芯补水箱，除一些信号和阀门操纵机构需直流电源供电外，其余完全靠重力来实现其预期的功能。低压安注和堆芯注射的长期再循环的水源都来自安全壳地坑，避免了像在现有压水堆电厂中从注射到再循环阶段水源从换料水箱到安全壳地坑的转换。但再循环时需要用到电动安注栗，是一种能动的方式。
[0004]文献:[郑红亮，张恒明，周彬.非能动安注箱用于我国新建CPR1000核电站初步可行性]是我国与日本三菱重工合作开发拟应用于CPR1000堆型的非能动安注箱。其容积较大，在容器底部增加一个无运动零部件的水力部件。该水力部件的结构能在不同阶段给注入的含硼水流动产生很大差别的两种不同(如20倍)阻力，使得这种安注装置有两大功能:水力部件低流阻状态产生实现常规压水堆安注箱的大流量注入；随后切换到水力部件内部高度涡旋流动，产生高流阻，以小流量模式注入反应堆，其效果如同常规压水堆的低压安注栗应急投人初期一段时间的注射特性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了核电站发生失水事故后的安全注射而提供一种核电站气液增压栗再循环安全注射系统。
[0006]本发明的目的是这样实现的:反应堆系统设置安注箱，安注箱的下端经管路与一回路的冷管段相通，安注箱的上端与储气罐相连通，储气罐内装有压缩气体，所述安注箱的上端还与气液增压栗连通，气液增压栗与地坑水连通，气液增压栗的出口经余热排出冷却器与一回路的冷管段连通，所述安注箱与储气罐之间、安注箱与气液增压栗之间分别设置有流体控制单元，安装箱与一回路之间设置有截止止回阀，气动增压栗与地坑水支架的管路上设置有电动截止阀，安注箱的下封头处还设置有液位传感器。
[0007]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明适合应用于三代核电站安注系统中，具有非能动属性，依靠储气罐内压缩气体及24伏电源完成整个安注过程，包括初期大流量安注和长期的再循环安注。本发明不需要交流电动栗与阀门，尤其在全厂断电(交流电)情况下也可使用，且整体电功耗不超过100瓦，可满足失水事故后反应堆堆芯长期冷却要求。
【附图说明】
[0008]图1是本发明的结构示意图；
[0009]图中:1是安注箱，2是储气罐，3与3’均是流体控制单元，4是截止止回阀，5与5’均是压力传感器，6是液位传感器，7是稳压器，8是电动截止阀，9是余热排出冷却器，10是气液增压栗，11是地坑水，12是反应堆。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0011]结合图1，本发明分析了文献中的优缺点，提出了安注箱加气液增压栗用于核电站发生失水事故后的安全注射，主要靠大容量蓄压安注箱完成失水事故初期所需大流量冷却剂，长期安注过程依靠气液增压栗从地坑吸水注入反应堆中，气液增压栗所需压缩气体来自于多个储气罐中的高压压缩气体，压缩气体经流体控制单元减压后供给气液增压栗使用。本发明包括安注箱1、储气罐2、流体控制单元3与3’、截止止回阀4、压力传感器5与5’、液位传感器6、稳压器7、电动截止阀8、余热排出冷却器9、气液增压栗10、地坑水11和反应堆12。
[0012]所述流体控制单元是由24VDC蓄电池、控制器件PLC、执行器件电动执行器及调节阀、压力传感器组成，调节阀由于采用了节流管调控技术使得调节时非常省力。两个流体控制单元总峰值功耗不超过100瓦，运行功耗50瓦，待机功耗10瓦左右，故蓄电池可以满足失水事故后长时间安注冷却的电功耗要求。
[0013]1、本发明的系统组成
[0014](1)安注箱为一圆筒压力容器，上下两个球形封头。
[0015](2)流体控制单元2个，流体控制单元3安装在储气罐通往安注箱的管道上，流体控制单元3’安装在安注箱通往气液增压栗的管道上，其作用为将气体减压。
[0016](3)截止止回阀一个，安装在安注箱通往一回路冷管段的管道上。电动截止阀一个安装在地坑到气液增压栗之间。
[0017](4)压力传感器三个，一个压力传感器安装在储气罐内，一个压力传感器安装在安注箱顶部，一个的压力传感器位于稳压器内。
[0018](5)液位传感器一个，安装在安注箱底部。
[0019](6)气液增压栗进口处管道从地坑吸水，出口管道通往一回路冷管段，其压缩空气由安注箱内气体以及储气罐内气体通过流体控制单元3 ’输送。
[0020](7)储气罐若干个，每个储气罐储有压缩气体，其个数取决于安注压力和时间。
[0021](8)余热排出冷却器对地坑来的水进行冷却后进入主回路。
[0022]其中稳压器设置在反应堆一回路上，属于系统常规设备，不具体说明。
[0023]2、本发明的安注过程
[0024](1)安注箱安注过程
[0025]当一回路发生失水事故时，一回路压力降低至安注压力时，截止止回阀4开启，安注箱内的水被安注箱上部的压缩气体势能压入反应堆内。当安注箱内气体压力下降较多时，流体控制单元3打开，由储气罐提供压缩气体经流体控制单元减压后使用。安注箱下封头处有一液位传感器，当液面低于传感器处时，此传感器立即给流体控制单元3以及截止止回阀发出关闭信号，使流体控制单元3以及截止止回阀关闭，转入再循环安注阶段。
[0026](2)再循环安注
[0027]流体控制单元3’安装在连接安注箱顶部与气液增压栗的管道上，初始处于关闭状态。当系统接收到再循环安注信号即其启动信号为液位传感器给出安注箱水箱水位过低信号，截止阀8立即开启，流体控制单元3’立即开启，安注箱内的压缩气体便通过流体控制单元3’降压提供给气液增压栗，气液增压栗具备增压能力，将地坑水增压然后注入反应堆一回路冷管段，随着安注箱内压缩气体进入气液增压栗，安注箱内压缩气体压力便会降低，则流体控制单元3开启，使储气罐内压缩气体流向安注箱，调节安注箱内的压力在设定值。从地坑取水进行再循环安注，持续对堆芯进行长期冷却。
[0028]本发明适合应用于三代核电站安注系统中，具有非能动属性，依靠储气罐内压缩气体及24伏电源完成整个安注过程，包括初期大流量安注和长期的再循环安注。不需要交流电动栗与阀门，在全厂断电(交流电)情况下也可使用，且整体电功耗不超过100瓦。
[0029]当核电站一回路系统发生失水事故时，需要应用安全注射系统对其进行补水，保证堆芯始终处于冷却剂淹没状态，确保反应堆堆芯有效冷却。过去的设计都是采用能动的方式，即大量采用电动栗与核级阀门，系统设备量大而复杂。第三代核电的典型特征是非能动安全系统的广泛应用，利用自然循环、重力、压缩气体膨胀等简单的原理，来实现堆芯冷却和安全壳的热量排出，且设计简化，较少了大量核级阀门、栗与电缆，大大降低了人因错误可能性。
【主权项】
1.核电站气液增压栗再循环安全注射系统，其特征在于:反应堆系统设置安注箱，安注箱的下端经管路与一回路的冷管段相通，安注箱的上端与储气罐相连通，储气罐内装有压缩气体，所述安注箱的上端还与气液增压栗连通，气液增压栗与地坑水连通，气液增压栗的出口经余热排出冷却器与一回路的冷管段连通，所述安注箱与储气罐之间、安注箱与气液增压栗之间分别设置有流体控制单元，安装箱与一回路之间设置有截止止回阀，气动增压栗与地坑水支架的管路上设置有电动截止阀，安注箱的下封头处还设置有液位传感器。
【专利摘要】本发明提供一种核电站气液增压泵再循环安全注射系统，反应堆系统设置安注箱，安注箱的下端经管路与一回路的冷管段相通，安注箱的上端与储气罐相连通，储气罐内装有压缩气体，所述安注箱的上端还与气液增压泵连通，气液增压泵与地坑水连通，气液增压泵的出口经余热排出冷却器与一回路的冷管段连通，所述安注箱与储气罐之间、安注箱与气液增压泵之间分别设置有流体控制单元，安装箱与一回路之间设置有截止止回阀，气动增压泵与地坑水支架的管路上设置有电动截止阀，安注箱的下封头处还设置有液位传感器。本发明不需交流电动泵与阀门，尤其在全厂断电情况下也可使用，且整体电功耗不超过100瓦，可满足失水事故后反应堆堆芯长期冷却要求。
【IPC分类】G21C15/18
【公开号】CN105427903
【申请号】CN201510939115
【发明人】杨志达, 刘春雨, 吴天昊, 周杰, 栾秀春, 王俊玲, 韩伟实, 沈明启
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月11日