CN101483073B - 被动式止回阀*** - Google Patents
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Abstract
根据本公开的一种被动式止回阀***包括真空破坏器(104)，其可操作地将湿井(102)和干井(100)连接起来。在干井(100)中可提供水的排放池(110)。在干井(100)中提供了罩壳结构(106)，以封闭真空破坏器(104)。这种罩壳结构(106)可具有一个或多个延伸到排放池(110)中的排放管道(108)，并且排放池(110)的容积可大于所述一个或多个排放管道(108)的内部容积。
Description
技术领域
本发明公开涉及一种用于核反应堆的止回阀***。
背景技术
传统用于核反应堆的阀门***可包括真空破坏器，其可操作地将湿井和干井连接起来。干井可容纳核反应堆的反应堆压力容器。湿井可包含抑制池，其吸收释放到干井中的过剩的热量。结果，抑制池可能将来自干井的蒸汽冷凝在湿井中。当湿井的压力变得大于干井的压力时，真空破坏器即刻打开，以降低湿井的压力。然而，在反复的打开/闭合操作之后，真空破坏器可能随着时间的流逝而形成泄漏通道。因此，来自干井的热的蒸汽可能通过泄漏通道而直接流到湿井中，而非流过预期的被动式安全壳冷却***。因此，泄漏通道可能导致失水事故之后相对较高的安全壳压力。
发明内容
本发明涉及一种被动式止回阀***。在一个实施例中，这种被动式止回阀***包括真空破坏器，其可操作地将湿井和干井连接起来。在干井中可提供排放池。在干井中提供了罩壳，以封闭真空破坏器。罩壳可具有一个或多个延伸到排放池中的排放管道，并且排放池的容积可大于所述一个或多个排放管道的内部容积。
附图说明
考虑到结合附图所做的详细说明，典型实施例的特征和优势将变得更为清晰明了。附图意图描绘典型实施例，并且不应理解为其限制了权利要求的预期范围。除非明确地提到，否则不应认为附图是按比例绘制的。出于清晰的目的，可能已经放大了图中各种尺寸。
图1是根据本发明一个实施例的被动式止回阀***的示意图。
图2是根据本发明一个实施例的罩壳的透视图，其具有多个排放管道。
零部件清单：
100干井；
102湿井；
104真空破坏器；
106罩壳；
108排放管道；
110排放池；
112溢出孔；
114隔层底板；
116滤网；
118重力驱动的冷却***池；
120通风口壁；
具体实施方式
应该懂得，当称某一元件或层″位于″、″连接于″、″联接在″或″覆盖″另一元件或层时，其可直接位于、连接于、联接在或覆盖其它元件或层，或者可能存在中介元件或层。相反，当称某一元件″直接位于″、″直接连接于″或″直接联接在″另一元件或层上时，则不存在中介元件或层。在整个说明书中，相似的标号表示相似的元件。如这里所用词语″和/或″包括一个或多个相关的所列出的事物的任何和所有组合。
应该懂得，虽然在这里可使用词语″第一″、″第二″、″第三″等等来描述各种元件、构件、区域、层和/或部分，但是这些元件、构件、区域、层和/或部分不应该受到这些词语的限制。这些词语只是用于将一个元件、构件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区别开来。因而，在不脱离本发明所传授知识的条件下，下面论述的″第一″元件、构件、区域、层或部分也可表述″第二″元件、构件、区域、层或部分。
在这里可使用空间相关的词语，例如″下″、″下面″、″低于″、″高于″、″上面″等等来简化描述，以描述如图中所示的一个元件或特征相对于另一元件或特征的关系。应该懂得空间相关的词语意图包括除了图中所示的定向以外，装置在使用或操作时的不同定向。例如，如果将图中的装置倒转，那么所述位于其它元件或特征″之下″或″下面″的元件将定向在其它元件或特征的″上面″。因而，词语″下面″可包含上面和下面的定向。该装置还可进行其它定向(旋转90度或位于其它定向上)，并相应地理解这里所使用的空间相关的描述符。
这里所使用的用语仅仅是为了描述各种实施例的目的，并不意图要限制典型实施例。除非上下文中明确指出，否则如这里所用单数形式″一″、″一个″和″这个″是要包括复数形式的。还应该懂得词语″包括″当在本说明书中使用时，其指所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，而不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。
这里参照横截面图示描述了典型实施例，这些横截面图示是典型实施例的理想化的实施例(和中间结构)的示意图。因此，应预料到由于例如制造技术和/或公差而引起的形状上的变化。因而，不应将典型实施例认为受限于这里所示区域的形状，而应包括由于例如制造而引起的形状上的偏差。例如，所示为矩形的注入区域通常将在其边缘处具有圆形或弯曲的特征和/或注入浓度的梯度，而非从注入区域至非注入区域的二元变化。类似地，由注入形成的隐埋区域可在隐埋区域和发生注入所穿过的表面之间的区域形成某些注入。因而，图中所示的区域本质上是示意性的，并且其形状并不意图显示实际的装置区域的形状，并且并不意图限制典型实施例的范围。
除非作了限定，否则这里所使用的所有用语(包括技术和科学用语)都具有与这些典型实施例所属领域中的普通技术人员所领悟的相同的涵义。还应该懂得，除非在这里做了明确限定，否则词语，包括通用词典中所限定的那些词语应该被理解为具有和其在相关技术的上下文中的意思相一致的涵义，而不应该在理想化的或过度正式意义上进行理解。
图1是根据本发明一个实施例的被动式止回阀***的示意图。参看图1，经济简化的沸水核反应堆可包括与湿井102相邻的干井100。隔层底板114将湿井102的上部部分与干井100分隔开。在干井100的隔层底板114上可提供排放池110。在排放池110的上面可提供滤网116，以减少或防止碎屑进入到排放池110中。在干井100的隔层底板114上还可提供重力驱动的冷却***池118。重力驱动的冷却***可设于反应堆压力容器(未显示)的上面，从而在检测到相对较低的水位时，可将来自池118的水通过重力供给反应堆压力容器。真空破坏器104安装在隔层底板114中，从而将干井100和湿井102连接起来。罩壳106封闭了真空破坏器104，并可具有延伸到排放池110中的排放管道108。排放管道108可垂直或以某一角度延伸到排放池110中。
图2是根据本发明一个实施例的罩壳的透视图，其具有多个排放管道。参看图2，罩壳106可具有两个或更多个并行延伸的排放管道108。另外，一个或多个排放管道108可以某一角度而延伸。
干井100可包括两个容积：(1)上部干井容积，其包围反应堆压力容器(未显示)的上部部分，并包含主蒸汽和给水管道(未显示)、重力驱动的冷却***池和管道(未显示)，被动式安全壳冷却***管道(未显示)、隔离冷凝器***管道(未显示)、安全泄压阀和管道(未显示)、降压阀和管道(未显示)、干井冷却器和管道(未显示)以及其它各种***；和(2)下部干井容积，其位于反应堆压力容器支撑结构(未显示)的下面，包含反应堆压力容器(未显示)的下部部分、微动控制杆驱动装置(未显示)、其它位于反应堆压力容器(未显示)下面的各种***和设备、以及容器底部***管道(未显示)。
上部干井容积可以是一种圆柱形的钢筋混凝土结构，具有活动的钢井架(未显示)和由钢梁及混凝土填料构造而成的隔层底板114。反应堆压力容器支撑结构(未显示)可将下部干井容积与上部干井容积分隔开。在这两个干井容积之间可存在经由上部干井至下部干井的敞开的连通通道，其连接可内建在反应堆压力容器支撑结构(未显示)中的通风口(未显示)。穿过用于干井口的混凝土模板、设备舱盖、人员门锁、管道、电气线路和仪器线路的贯通口都可设有密封件和密封连接。
干井100设计成可承受与干井100内部的任何主***管道的破裂相关联的压力和温度瞬变现象。干井100还设计成可承受与安全壳降压作用相关联的负的压差，例如，干井100中的蒸汽通过被动式安全壳冷却***(未显示)、重力驱动冷却***、燃料和辅助池冷却***(未显示)以及冷水而发生冷凝，冷水是失水事故之后管道破裂对反应堆压力容器(未显示)的注水。
湿井102可包括气体容积和抑制池水容积(未显示)。湿井102可通过通风***(未显示)而连接在干井100上，该通风***具有多个垂直/水平的通风模块(例如，12个模块)。各个模块可包括一个垂直流动钢管，其具有多个(例如，三个)延伸到抑压池水(未显示)中的水平通风管道。各个通风模块可内建于通风口壁120中，其将干井100与湿井102分隔开。湿井边界是位于通风口壁120和圆柱形的安全壳壁(未显示)之间的环形区域，并且由干井隔层底板114界定上边界。湿井102中的混凝土模板的浸湿面可以是不锈钢，而其它表面可以是碳素钢。抑制池水(未显示)可定位在湿井区域的内部。垂直/水平的通风***(未显示)可将干井100连接至抑制池(未显示)上。
在干井100中发生管道破裂的情况下，干井100内部增加的压力可迫使不可凝结的气体、蒸汽和水的混合物穿过被动式安全壳冷却***(未显示)或垂直/水平的通风管道(未显示)，并进入到抑制池(未显示)中，在抑制池中可使蒸汽迅速地冷凝。随蒸汽和水输送的不可凝结的气体可包含在湿井102的游离气体空间容积中。
安全泄压阀(未显示)可通过其排放管道(装备有抑制排放装置)而将蒸汽排放到抑制池(未显示)中。安全泄压阀的操作可以是间歇的，并且阀门的闭合可产生部分真空，从而将抑制池水抽吸到排出管道(未显示)中，阀门闭合之后，蒸汽在阀门排放管道中冷凝。阀门排放管道上可提供真空减压阀(未显示)，以限制安全减压阀排放管道中的再注入水位，因而控制最大的安全减压阀排放气泡压力，其是由于后续阀门促动和放水瞬变而引起的。
在抑制池(未显示)中可有足够的水体容积，以便足够浸没上排水平的通风口(未显示)的顶部和被动式安全壳冷却***的返回通风口(未显示)。当反应堆压力容器(未显示)中的水位在失水事故之后下降至高于活性燃料(未显示)顶部大约一米时，充分浸没可能是有利的。在这种情况下，来自抑制池的水将通过反应堆压力容器(未显示)和抑制池之间的均衡管路而流到反应堆压力容器(未显示)中。包括重力驱动冷却***在内的水库存量可足以将反应堆压力容器灌注至至少高于活性燃料的顶部一米以上。
被动式安全壳冷却***(未显示)可除去失水事故之后来自干井100的衰变热。被动式安全壳冷却***可使用多个高位热交换器(例如，六个冷凝器)，其定位在大气压下的大型水池中的安全壳的外部，以使失水事故之后释放至干井100中的蒸汽冷凝。蒸汽和不可凝结的气体的混合物可引导至各冷凝器管侧的传热面上，在此处蒸汽冷凝，并且冷凝物可通过重力而返回至一个或多个重力驱动冷却***池118中。不可凝结的气体可通过通风管路(未显示)而净化至抑制池(未显示)中。被动式安全壳冷却***冷凝器可以是安全壳边界的扩展部分。被动式安全壳冷却***冷凝器可不具有隔离阀，并且可在失水事故之后立即开始操作。这些相对较低压力的被动式安全壳冷却***冷凝器可提供一种有效的去热机构。对于被动式安全壳冷却***的操作可不需要强制循环设备。由于包围被动式安全壳冷却***冷凝器的池中蒸发而产生的蒸汽，其可排放至大气中。池中的水库存量可足够处理至少72小时的衰减热去除。
在干井100和湿井102之间可提供一个或多个真空破坏器104。真空破坏器104可以是过程促动的阀门。干井-至-湿井的真空破坏器***的目的是保护位于干井100和湿井102以及干井结构和混凝土模板之间的隔层底板114和通风口壁120的完整性。真空破坏器104还可减少或防止抑制池水(未显示)回注到干井100中。可提供备用的真空破坏器***(未显示)来保护免于故障(例如，未能在需要时打开或闭合)单个的真空破坏器104。
在经济简化的沸水核反应堆的操作期间，可在干井100和湿井102上形成负的压差，使得湿井压力大于干井压力。结果，真空破坏器104可打开，使气体可从湿井102流向干井100，并使干井和湿井压力达到平衡。参看图1-2，罩壳106封闭了真空破坏器104，并引导气体流过一个或多个排放管道108。排放管道108的气体出口可浸没在排放池110中，达到池表面之下距离″h″处。排放池110可定位在隔层底板114上。滤网116可安装的排放池110的上面，以减少或防止碎屑的侵入。排放池110可用屋顶覆盖，以收集来自干井壁和天花板的冷凝物，从而保证将排放池110充分填充至溢出孔112处。
排放池110中的溢出孔112可确保排放管道108浸没在大约距离″h″处。例如，″h″可大约为4-6英寸。排放管道108的流通面积可等于或大于真空破坏器104的流通面积。例如，排放管道108的流通面积可大约为1ft2。排放管道108的长度″H″可等于或大于被动式安全壳冷却***通风管路(未显示)的浸没长度的大约2-3倍。例如，排放管道108的长度″H″可等于或大于大约2-3m。排放池110的表面积可等于或大于排放管道108的流通面积的大约40-60倍。例如，排放池110的表面积可大约为40-60ft2。另外，排放池110中的水的体积可大于排放管道108的内部容积。
如上所述，当湿井压力PWW大于干井压力PDW时，真空破坏器104可打开。当(PWW-PDW)＞(0.445psi+ρgh)时，其中ρ是水的密度，并且g是万有引力加速度，来自湿井102的气体可流过排放管道108，清除排放管道108中的水柱，并排入到干井100中。如上所述，因为″h″可大约为4-6英寸，排放管道108中的水柱可大约为4-6英寸。
另一方面，在传统的经济简化的沸水核反应堆中，当干井压力PDW大于湿井压力PWW时，如果在真空破坏器已经形成了泄漏通道，那么来自干井的气体可直接流入到湿井中。相反，利用根据本发明公开的止回阀***，当干井压力PDW大于湿井压力PWW，但(PDW-PWW)＜ρgH时，较高的干井压力可将水从排放池110推入到排放管道108中，形成具有静压头ρgx的水柱(其中h＜x＜H)。因而，水柱可抵消较高的干井压力PDW，从而防止干井100中的气体直接流入到湿井102中，尤其当在真空破坏器104中已经形成了泄漏通道时。此外，因为排放管道108的长度″H″可等于或大于2-3m，其可能是被动式安全壳冷却***通风管路的浸没长度(例如大约1m)的2-3倍，所以可使干井气体转向，以在较高的干井压力下流过被动式安全壳冷却***(未显示)，而非克服排放管道108中的静压头并流过真空破坏器104。
虽然这里已经公开了典型的实施例，但是应该懂得其它变体也是可行的。这种变体不应被认为脱离了本发明公开的典型实施例的精神和范围，并且所有对本领域中的技术人员明显可见的这种变体都将包含在权利要求的范围内。
Claims (16)
1.一种止回阀***，其包括：
真空破坏器(104)，其可操作地将湿井(102)和干井(100)连接起来；
位于所述干井(100)中的排放池(110)；和
位于所述干井(100)中的罩壳(106)，其封闭了所述真空破坏器(104)，所述罩壳(106)具有一个或多个延伸到所述排放池(110)中的排放管道(108)，并且所述排放池(110)的容积大于所述一个或多个排放管道(108)的内部容积。
2.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，所述罩壳(106)包括多个排放管道(108)。
3.根据权利要求2所述的止回阀***，其特征在于，所述多个排放管道(108)平行延伸。
4.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，所述一个或多个排放管道垂直或成角度延伸到排放池中。
5.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，所述一个或多个排放管道(108)在所述排放池(110)表面以下延伸10.2厘米到15.2厘米。
6.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，所述一个或多个排放管道在所述排放池(110)的表面下延伸10.2厘米或15.2厘米。
7.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，所述一个或多个排放管道(108)具有2米到3米的长度。
8.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，所述一个或多个排放管道具有大于2米的长度。
9.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，当所述湿井(102)的压力大于所述干井(100)的压力时，所述真空破坏器(104)打开。
10.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，所述一个或多个排放管道(108)具有等于或大于所述真空破坏器(104)流通面积的流通面积。
11.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，所述一个或多个排放管道具有0.09 m2的流通面积。
12.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，所述排放池(110)具有表面积，其是所述一个或多个排放管道(108)的流通面积的40到60倍。
13.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，所述排放池具有表面积，其至少是所述一个或多个排放管道的流通面积的40倍。
14.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，所述排放池(110)具有溢出孔(112)，其高于所述一个或多个排放管道(108)的底部开口10.2厘米到15.2厘米。
15.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，所述排放池具有溢出孔，其高于所述一个或多个排放管道的底部开口10.2厘米或15.2厘米。
16.根据权利要求1所述的止回阀***，其特征在于，还包括：
覆盖所述排放池(110)的滤网(116)。
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