CN101855675A - 核电厂一回路冷却剂主***充水及排出空气的方法,以及实施该方法的顶盖 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在核单元停堆后，用于对所述核单元的一回路冷却剂主***(1)进行水填充和排除空气的方法，所述一回路主***(1)包括位于反应堆厂房(4)池的容器(2)，一回路泵(5)，至少一个包括位于所述容器(2)上放的数个蒸汽发生器管(7)的蒸汽发生器(6)，以及稳压器(8)。

Description

核电厂一回路冷却剂主***充水及排出空气的方法，以及实施该方法的顶盖

本发明涉及一种通常在核电厂为换料而停堆之后，对核电厂一回路冷却剂主***(main primary coolant system)填充水和排出空气的方法，所述一回路冷却剂主***包括：位于反应堆厂房水池中的反应堆容器、一回路冷却剂泵、至少一个包括位于反应堆容器高度上方的多个蒸汽发生器传热管的蒸汽发生器，以及稳压器。

作为惯例，核电厂由反应堆厂房构成，厂房由包括容纳反应堆容器的混凝土浇筑的安全壳(containment)组成，所述容器容纳反应堆堆芯，该反应堆堆芯由包含核燃料的燃料组件连同核电厂的主要核部件形成。反应堆厂房由此设有一回路冷却剂主***，其中，水通过与该燃料组件接触而被加热，并且通过稳压器加压，从而防止其沸腾，并在该封闭的冷却剂***中循环。一回路冷却剂***中还设置有至少一个蒸汽发生器，从而将在该一回路冷却剂***中循环的热水接收在倒置U形的发夹形管中，由此加热二回路冷却剂***(secondarycoolant system)中的水并且转化成蒸汽。

核电站的每一个电厂必须定期停堆，以便进行维护和换料的操作。

在某些核场所(通常在申请人的场所)，用所谓的“抽空”方法对SG发夹形管填充水，通过后面详细说明的抽吸作用产生填充。当在停堆之后重新起动核电厂时执行的该抽空方法在世界上的大部分核场所不再采用，其中，U形管只是在一回路冷却剂泵起动的时刻就填充水。如此排出的空气积聚在高位点(the high points)，诸如反应堆容器的顶盖，它们随后被排出。由于设计原因，倒置的U形管位于反应堆容器高度的上方，并且形成不能被排出的高位点。该方法在于通过起动一回路冷却剂泵从SG发夹形管排出空气，并且随后在泵停止之后使空气被排出，该方法通常称作“动态排出”。

如果一回路冷却剂主***发生破裂，则某些核场所设有事故程序，根据该事故程序，并且还出于化学原因，需要在设备起动之前移除在一回路冷却剂主***中包含的空气。对于使用仪器测量反应堆容器内水位的这些场所，这是关键的因素，因为这决定该测量***的可用性。

为了能使一回路冷却剂主***在没有任何空气的情况下被重新起动，已经实施了一种方法，用于在为换料而关闭所述核电厂之后，对核电厂的一回路冷却剂主***填充水，并且用于使其空气排出。但是，当执行该方法时，必须经由利用反应堆容器中的核燃料排空一回路冷却剂主***的步骤才能通过。结果，因此不得不按照复杂的操作模式执行，核安全法规导致该操作模式在管理时间方面成本高，并且该操作模式延长了设备了关闭时间。

因此，特别优选地是执行一种简化的方法，该方法用于对核电厂的一回路冷却剂主***填充水并且使其空气排出，以便重新起动所述电厂，同时将成本减到最少并且符合核安全规程。

因此，根据本发明的第一个方面，本发明涉及一种用于在所述电站为换料被关闭之后，对该核电厂的一回路冷却剂主***填充水，以及使其空气排出的方法，所述一回路冷却剂主***包括位于反应堆厂房水池中的反应堆容器、一回路冷却剂泵、至少一个包括位于反应堆容器高度上方的多个蒸汽发生器管的蒸汽发生器以及一个稳压器，所述方法包括下述步骤：

a)对反应堆容器和水池填充水；

b)对反应堆容器装载核燃料；

c)排干所述水池，并且将用于关闭反应堆容器的顶盖放置就位；

d)调节该一回路冷却剂主***的水位到一低工作范围，从而使包含在管束内、稳压器和反应堆容器内的空气体积彼此连通；

e)通过连接到反应堆容器和稳压器上的排气口的真空泵的抽吸，抽空一回路冷却剂主***；

f)填充一回路冷却剂主***直到真空水平，并且然后通过打开排气口，使一回路冷却剂主***进入大气压力下，依靠其优势，该一回路冷却剂主***中的水排入到管束内；以及

g)该一回路冷却剂主***被填充至稳压器的顶部，从而允许核电厂起动运行以继续工作，所述方法的特征在于，在一系列步骤a)、b)和c)之前执行步骤d)、e)和f)。

因此，利用根据本发明的方法，可在装载燃料之前通过抽空使管填充水。

然而，即使该方法确实简化了对一回路冷却剂主***填充水且使其空气排出的过程，但仍需要操纵重量大于110吨的反应堆容器顶盖，并且必须将其放置就位，以便暂时密封一回路冷却剂主***，随后在抽空步骤结束时移除该顶盖，以便填充池。为了使反应堆容器顶盖本身被密封，将密封件置于该顶盖与反应堆容器结合的点处，如后面参照图4(附图标记22)将看到的，加之在顶盖上端用于堆芯仪器出口(图4中的附图标记31)的贯穿件上的封锁件。该方法由于操纵顶盖必然增加人员的放射性剂量。此外，其还包括用于处理顶盖的高劳动力成本，该顶盖的操纵延长了核电厂的停堆时间。

根据本发明第一方面，如果采用合适的密封装置，则虽然顶盖重量很重，但反应堆容器顶盖本身却因此可以被用来密封反应堆容器。

因此，为了再减少核电厂的关闭时间并且降低成本，根据本发明的方法包括在步骤d)之前，将模拟顶盖(false head)放置就位而封闭所述反应堆容器的步骤，以及使用密封装置在模拟顶盖与反应堆容器结合点处密封该模拟顶盖的步骤。

实际上，在核电厂中使用模拟顶盖是常见的做法，当反应堆容器为空时，将模拟顶盖放置到反应堆容器上就位，从而对靠近反应堆容器的操作作业提供生物屏蔽，在维护操作期间提供***的动态防泄漏的围护，防护一回路冷却剂***内不进入异物，使得允许接近以检查容器的主螺栓的螺纹，使得清洁并检验容器配合表面(vessel matingsurface)，在没有将洁净的水引入一回路冷却剂***的情况下对反应堆水池去污，以及在十年安全壳防泄漏压力测试中再覆盖反应堆容器的上部堆内构件。因此，本发明使用模拟顶盖作为顶盖，该模拟顶盖在实施该方法之前已经被放置就位，并且包括附加密封装置。

优选地，根据本发明的方法包括在步骤f)之后，移除所述用于密封模拟顶盖的装置的步骤。

优选地，可使用可移动法兰作为用于将模拟顶盖密封到反应堆容器上的装置。

根据本发明第二方面，本发明由此涉及一种用于实施上述方法的模拟顶盖，其特征在于，其包括用于密封到反应堆容器上的装置。

根据优选实施例，密封装置是法兰。

根据本发明的第三方面，本发明涉及一种供如上所述的模拟顶盖使用的法兰，其特征在于，其包括用于在模拟顶盖与反应堆容器之间密封的装置。

优选地，该法兰包括至少一个密封件。

现在，将基于下面的示意图，借助于本发明范围内的仅示意的且全部为非限定示例来描述本发明，图中：

图1示出核电厂一回路冷却剂主***的示意图；

图2示出用于实施根据本发明的方法的模拟顶盖和可移动法兰的示意性剖视图；

图3示出构成固定法兰的更简单的模拟顶盖的示意性剖视图，作为图2的变化例；以及

图4示出传统的反应堆容器顶盖，但其装配有执行本方法的适当的密封装置。

由此，图1示出核电厂的一回路冷却剂主***1的示意图，该冷却剂***包括：位于反应堆厂房4水池中的反应堆容器2(图中未示出，但其本身为已知类型)，以及能循环一回路冷却剂主***1中水的一回路冷却剂泵5。

***1还包括至少一个蒸汽发生器6和稳压器8，该蒸汽发生器6包括位于反应堆容器2的高度上方的多个蒸汽发生器管7。管7具有大致为倒置的U形，每一个管具有不能被容易地排气的高位点9(其对应于该管7的位于图1中HHL(发夹形管的高位)的发夹形管的高位)。

通常，为了使一回路冷却剂主***填充水，并且为了使其空气排出，执行下面的步骤：

a)对反应堆容器2和水池充水。优选地，反应堆容器2在该步骤中被用作在所述容器位于的池的底部，对池填充水的装置。然后，被局部填充水的管7内包含的空气在管7的发卡形的部分9中被压缩；

b)对反应堆容器2装载核燃料；

c)排干所述池，并且将用于封闭反应堆容器2的盖10放置就位。水然后与容器配合表面处于同水平面，参照图1中的VMS；

d)调节该一回路冷却剂主***的水平面到低工作范围(参照图1中的PTB)，从而使包含在管7内、稳压器8和反应堆容器2内的空气体积彼此连通；

e)通过连接到反应堆容器2和稳压器8上的排气口12、13的真空泵11的抽吸，抽空一回路冷却剂主***。该步骤产生相对于***的处于大气压下的外部800mbar的局部真空；

f)填充一回路冷却剂主***直到真空水平(参照图1中VL)，然后通过打开排气口12、13，使一回路冷却剂主***进入大气压下，依此该一回路冷却剂主***中的水进入到管7内；以及

g)填充一回路冷却剂主***1被充至稳压器8的顶部，从而允许核电厂起动运行以继续工作。

根据本发明，在一系列步骤a)、b)和c)之前执行步骤d)、e)和f)。

因此，在步骤a)中，管中的空气量相当少，因为在步骤d)、e)和f)中已经对管7进行填充。因此，根据本发明，步骤d)、e)、f)、a)、b)、c)和g)被接连地执行。

但是，在步骤d)之前，使用该方法，必须将设有密封件22和封锁件31的反应堆容器顶盖10放置就位，用于暂时密封一回路冷却剂主***1，并且然后，在用于填充池的抽空步骤结束时，随后地在步骤c)中将顶盖放回到其位置之前移除所述顶盖。因此，该顶盖10必须***纵两次，难以操作的一些事情应该被避免，因为该顶盖10重量大于110吨，并且该作业非常耗时。

因此，根据本发明的另一方面，提出使用模拟顶盖14，其被放置在具有密封装置15的反应堆容器2上的位置，由此，该密封装置15密封其上放置所述顶盖的反应堆容器2。

当核电厂处于停堆模式时，模拟顶盖14是被用作核反应堆容器2的顶盖的部件。所述模拟顶盖具有内衬或者由可去污的材料制成。

通常，模拟顶盖14被用于为靠近水池的操作作业提供生物屏蔽、在维护操作过程中使一回路冷却剂主***处于动态真空下、保护一回路冷却剂主***内不进入异物、在模拟顶盖14处于适当位置的情况下利用机械装置(所述机械装置本身属于已知类型)检查容器主螺栓的螺纹、清洁并检验容器配合表面(或者VMS)、反应堆水池去污、可选地，在十年防泄漏安全壳压力测试中再覆盖反应堆容器的上部堆内构件、可选地，存取辐照柱塞，并且当安置模拟顶盖时不损坏接管。

因此，根据本发明的方法因而包括在步骤d)之前，将模拟顶盖14放置就位的步骤，用于封闭反应堆容器2，以及使用密封装置15在该模拟顶盖14与反应堆容器2结合点密封该模拟顶盖14的步骤以及，在步骤f)之后，移除模拟顶盖14的步骤。

优选地，可设置法兰16(其是可移动的(图2)，或被固定的(图3))，以用作密封装置15，用于将模拟顶盖14密封到反应堆容器2上。

通过增加密封模拟顶盖14的步骤，由此避免了在根据本发明的填充水及排出空气的过程中处理盖的任何步骤。

图2示出了模拟顶盖14的示意性剖视图，根据本发明的可移动法兰16用于被密封地固定到该模拟顶盖14上。

该图由此示出了包括提升环17的模拟顶盖14。模拟顶盖14搁置在压紧环18上，该压紧环18放置在被设计位于反应堆容器2内部的反应堆堆芯吊篮筒19的周边上。

根据本发明的法兰16可以被直接地结合到模拟顶盖14，或者可以被设置成可移除的(如图2中所示)。在两种情形中，法兰16都必须在模拟顶盖14的突出部20和容器配合表面(或者VMS)，即，反应堆容器2的上表面21之间提供所需要的密封。

优选地，如果密封法兰16可移动，则其可通过成一体的装置而不是外部操纵装置(如，起重机)进行操作，以便与反应堆容器2进入接触，所述操作容易从而将人员工作及暴露到辐射下的时间减少到最少。另外，该可移动法兰16保持在高位置保证了不存在掉落的风险，避免了任何的人员意外或者损坏容器配合表面21的风险。

存储箱和模拟顶盖14结合的总重量必须与现场能用的提升装置相适合。在其使用的现场，模拟顶盖14要比反应堆容器2的顶盖10轻很多，使得比反应堆容器2通常的顶盖10(其重量大于110吨)更容易操纵。

总之，模拟顶盖14必须被完好地密封，从而允许执行根据本发明的方法。

还在模拟顶盖14与一回路冷却剂***1的设备接触的所有部分上提供涂敷的不锈钢外层。

模拟顶盖14优选地被设计为能够在其处于相对于大气压800mbar局部真空下时承受填充含硼酸的水直至水平面VL。为该目的，一定不能存在硼酸腐蚀模拟顶盖14的被弄湿的部分的风险。

优选地，模拟顶盖14在上部装配有两个附加法兰，从而连接真空软管(用于通过真空泵11的抽吸)，并且用于使用软管连接管材，所述管材用于测量反应堆容器2内的水位。这些连接的高度在模拟顶盖14上的水平面VL上方。密封***被设计成在下述情况下维持密封功能，即，可能因压紧环18的柔性而竖向移动几毫米使得模拟顶盖受到作用于其上的外部大气压的影响，从而模拟顶盖的高度改变的情况。

在通过抽吸减少所述管7中的压力的步骤之前，法兰16必须在反应堆容器2上被放置就位，例如，通过简单接触。所述抽吸将法兰16推压到容器2以及模拟顶盖14上。

法兰16的形状优选地符合于反应堆容器2的轮廓，以及模拟顶盖14的在法兰与该模拟顶盖结合的点处的轮廓。例如，法兰16的一部分支承在模拟顶盖14的突出部20上，而法兰16的另一部分支承在容器2的上表面21上。

优选地，使用用于将法兰16紧固到模拟顶盖14和反应堆容器2的任何装置(如果所述法兰可移动)，例如，通过夹紧固定装置或者拧紧装置，从而法兰16不会由于竖向推力或在操作中的故障而被升高。

通过置于在法兰16上提供的成形部分上的一或多个密封件22提供物理密封。所使用的密封件22可以基于固体形式(例如用于气封的编织物、片材、纸、纤维状材料，以便扁平状垫圈易于被使用或者被切割，O形环密封件或者唇状密封件)或者糊状或液体形式(密封糊剂，粘胶剂以及液封物)的聚合物、石墨、天然纤维。

此外，由于法兰16绝不能妨碍模拟顶盖14的主要功能，所以法兰16被设计成可移动，从而能够被升高到最小的高度，在该位置，其能使通常使用的工具能被用于靠近容器配合表面(VMS)，例如，从而允许存在机械装置通道，用于检查容器的主螺栓螺纹(tappings)，该机械装置本身是已知的类型。作为用于检查容器主螺栓螺纹的机械装置尺寸的示例，该机械装置具有1100mm的高度并且具有横向轮，所述横向轮横跨52mm支承在容器配合表面上。

在图2中还示出用于液位测量以及用于真空软管的连接分支出口(tap-offs)30。

图2中示出的实施例涉及一种结构，其中法兰优选地是可移动的。但是，在图3中示出的变化实施例中，法兰可以被固定，如在该图3中的附图标记22处所表示的。在图2和3中类似的元件采用了相同的附图标记。然而，图3中示出使用的该设备不能实现图2中描述的设备的所有所述功能(特别是，在停堆过程中再覆盖反应堆容器的上部堆内构件)。

由此，根据本发明的一个方面，本发明包括增加本身为已知类型的模拟顶盖14的功能，能够使一回路冷却剂主***1中的压力下降到相对于外部(外部是在大气压下)为800mbar，由此需要安装密封装置。此外，本发明还提供附加连接，用于真空软管以及用于测量反应堆容器中的水位。

本发明可以通过在反应堆容器2中有燃料的同时在一回路冷却剂主***1中为低水位的情况下，省却瞬态状态来提高操作安全等级。当其被计划时，也可以省却“动态排气”操作，而该操作是比实施本方法的操作更长的操作，由此缩短了设备处于关闭期间的时间。

虽然是优选地，但使用模拟顶盖仍然是可供选择的。这是因为其真实的顶盖可被直接安置于反应堆容器上，如图4中所示，从而执行根据本发明的方法。由此，利用真实的顶盖或者上述的模拟顶盖可执行根据本发明的通用方法。在采用真实的顶盖的情况下，密封件22，例如为弹性体类型，被置于顶盖的凹槽中。简单的封锁件31可优选地用于密封穿过顶盖的上堆芯仪器出口贯穿件，如图4中所示。

Claims (8)

1.一种用于在核电厂停堆之后，对所述核电厂的一回路冷却剂主***(1)填充水，以及使其空气排出的方法，所述一回路冷却剂主***(1)包括位于反应堆厂房(4)水池中的反应堆容器(2)、一回路冷却剂泵(5)、至少一个蒸汽发生器(6)以及稳压器(8)，所述至少一个蒸汽发生器(6)包括位于所述反应堆容器(2)高度上方的多个蒸汽发生器管(7)，所述方法包括下述步骤：

a)对所述反应堆容器(2)和所述水池填充水；

b)对所述反应堆容器(2)装载核燃料；

c)排干所述池，并且将用于封闭所述反应堆容器(2)的盖(10，14)放置就位；

d)调节所述一回路冷却剂主***的水位到一个低工作范围，从而使所述管(7)内、稳压器(8)和反应堆容器(2)内的空气体积彼此连通；

e)通过连接到所述反应堆容器(2)和所述稳压器(8)上的排气口的真空泵(11)的抽吸，抽空所述一回路冷却剂主***(1)；

f)所述一回路冷却剂主***(1)被填充直到真空水平，然后通过打开所述排气口，使所述一回路冷却剂主***(1)进入大气压下，依此所述一回路冷却剂主***(1)中的水排入到所述管(7)内；以及

g)所述一回路冷却剂主***(1)被填充至所述稳压器(8)的顶部，从而允许所述核电厂起动运行以继续工作，

所述方法特征在于，在所述一系列步骤a)、b)和c)之前执行所述步骤d)、e)和f)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤d)之前提供了放置模拟顶盖(14)就位，封闭所述反应堆容器(2)，以及使用密封装置(15)在所述模拟顶盖(14)与所述反应堆容器(2)结合点处密封所述模拟顶盖(14)的步骤。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，其还包括，在步骤f)之后，移除所述模拟顶盖(14)的步骤。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，其设置法兰(16)，被用作将所述模拟顶盖(14)密封到所述反应堆容器(2)上的装置(15)。

5.用于实施前述权利要求中任一项所述的方法的模拟顶盖，其特征在于，其包括用于密封到所述反应堆容器(2)上的装置(15)。

6.根据权利要求5所述的盖，其特征在于，所述密封装置(15)是法兰(16)。

7.用于根据权利要求5或6中任一项所述的模拟顶盖(14)的法兰(16)，其特征在于，所述法兰具有装置(22)，所述装置(22)用于在所述模拟顶盖(14)和所述反应堆容器(2)之间的密封。

8.根据前述权利要求所述的法兰(16)，其特征在于，其包括至少一个密封件(22)。

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