CN108511095A - 一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排*** - Google Patents

一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***，其包括一回路加压子***，用于在一回路排冷却剂时向一回路反应堆主容器充入高温气体进行加压；冷却剂输送子***，包括一回路充冷却剂回路、一回路排冷却剂回路、冷却剂输送泵和冷却剂储存器，冷却剂储存器分别通过一回路充冷却剂回路和一回路排冷却剂回路与一回路反应堆主容器连接，冷却剂输送泵设置于一回路排冷却剂回路中，一回路充冷却剂回路用以向一回路反应堆主容器充入冷却剂，一回路排冷却剂回路用以将一回路反应堆主容器中的冷却剂抽出泵送至冷却剂储存器。本发明通过增加一回路气相压力配合冷却剂输送泵抽吸排出一回路高密度冷却剂的加压排冷却剂，以便于主容器内设备的检修、更换。

Description

一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***
技术领域
本发明涉及核电技术领域，具体涉及一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***。
背景技术
采用重金属或重金属合金作为冷却剂的核反应堆，其冷却剂密度较大，相同压差下，液态合金的液柱高度仅能达到水柱高度的1/10；而反应堆主容器较大，正常冷却剂液位通常高于5米；同时应避免冷却剂冲排管与主容器上开口位置低于正常液位，以避免管道破裂导致一回路冷却剂丧失带来堆芯裸露的风险。在此情况下，单纯使用泵直接对主容器内冷却剂进行抽吸的方式难以实现铅基冷却剂的排出和排尽。若不设置一回路冷却剂排出措施，将对主容器内设备的检修、更换带来困难，主容器内焊缝的检修也难以实现。
发明内容
本发明的目的在于提出一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***，以便于主容器内设备的检修、更换。
为了实现本发明目的，本发明实施例一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***，其特征在于，所述核电厂反应堆一回路冷却剂充排***包括冷却剂输送子***和一回路加压子***；所述一回路加压子***用于在一回路排冷却剂时向一回路反应堆主容器充入高温气体进行加压；
所述冷却剂输送子***包括一回路充冷却剂回路、一回路排冷却剂回路、冷却剂输送泵和冷却剂储存器，所述冷却剂储存器分别通过所述一回路充冷却剂回路和一回路排冷却剂回路与一回路反应堆主容器连接，所述冷却剂输送泵设置于所述一回路排冷却剂回路中，所述一回路充冷却剂回路用以向一回路反应堆主容器充入冷却剂，所述一回路排冷却剂回路用以将一回路反应堆主容器中的冷却剂抽出泵送至冷却剂储存器冷却剂充排管。
在某些实施例中，所述一回路加压子***包括气体供应单元、调节阀和气体加热器；所述气体供应单元、调节阀、气体加热器和反应堆主容器依次通过管道连接，所述气体供应单元的气体经过气体加热器加热的高温气体在调节阀的调节控制下进入主容器。
在某些实施例中，所述冷却剂为铅和/或铅基合金。
在某些实施例中，所述冷却剂输送泵设置在所述一回路反应堆主容器外部，所述一回路充冷却剂回路和一回路排冷却剂回路均通过冷却剂充排管与一回路反应堆主容器连接，所述冷却剂充排管穿设于所述一回路反应堆主容器侧壁，并延伸至一回路反应堆主容器内。
在某些实施例中，所述冷却剂充排管的延伸至一回路反应堆主容器内的部分管道伸入一回路反应堆主容器底部。
在某些实施例中，所述一回路充冷却剂回路的高度高于一回路反应堆主容器正常运行冷却剂液位高度。
在某些实施例中，所述气体供应单元供应的气体为高压氩气。
在某些实施例中，冷却剂储存器设置有电加热装置、冷却剂检测装置和气体监测设备，所述电加热装置用于加热冷却剂使其处于液态，所述冷却剂检测装置用于检测冷却剂质量，所述气体检测设备用于检测罐内气体质量。
在某些实施例中，所述冷却剂储存器的底部外侧壁高度高于一回路冷却剂的工作液位高度。
与现有技术相比，实施本发明实施例的核电厂反应堆一回路冷却剂充排***具有以下有益效果：
1）本发明实施例冷却剂充排***包括一回路反应堆主容器、冷却剂输送子***和一回路加压子***，利用一回路加压子***为一回路反应堆主容器充入高温气体进行加压，辅助冷却剂输送子***完成一回路排冷却剂功能采用对一回路进行加压协同冷却剂泵抽吸的方式，通过提高一回路气相压力使管道内冷却剂不会出现空化或形成真空。一回路排冷却剂时，气相压力随冷却剂液位降低而逐渐提高以维持冷却剂输送泵入口具备足够的吸入压头，以便于主容器内设备的检修、更换。
2）本发明实施例冷却剂充排***解决了铅基冷却剂的排出问题，同时规避了冷却剂充排管破裂带来堆芯裸露的风险，具备较高的安全性；重要设备均设置在一回路外，设备具备较高的可用率和可靠性，且便于维修，具备较好的经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述非能动安全壳抑压***结构示意图。
图中，一回路反应堆主容器1，堆芯吊篮11，堆芯12，冷却剂储存器2,冷却剂输送泵3，冷却剂充排管4，气体供应单元5，调节阀6，气体加热器7。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透切理解本发明实施方式。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施方式结合附图来进行说明。
图1所示为本发明实施例提供一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***，该***可以应用于采用铅基金属如铅铋合金或其他低熔点铅基合金作为一回路冷却剂的核反应堆的冷却剂的排充，下面以铅铋合金作为冷却剂为例进行详细说明。
本发明实施例所述核电厂反应堆一回路冷却剂充排***包括冷却剂输送子***和一回路加压子***；所述一回路加压子***用于在一回路排冷却剂时，对所述一回路反应堆主容器充入高温气体进行加压；具体地，一回路加压子***仅用于一回路排铅铋时，对主容器充高温氩气加压，辅助铅铋输送子***完成一回路排铅铋功能。
所述冷却剂输送子***包括一回路充冷却剂回路、一回路排冷却剂回路、冷却剂输送泵和冷却剂储存器，所述冷却剂储存器分别通过所述一回路充冷却剂回路和一回路排冷却剂回路与一回路反应堆主容器连接，所述冷却剂输送泵设置于所述一回路排冷却剂回路中，所述一回路充冷却剂回路用以向一回路反应堆主容器充入冷却剂，所述一回路排冷却剂回路用以将一回路反应堆主容器中的冷却剂抽出泵送至冷却剂储存器。其中，一回路反应堆主容器内设置有堆芯、堆芯吊篮，所述堆芯吊篮上放置堆芯，所述堆芯和一回路反应堆主容器的底部之间存在间隙，该间隙用于容纳冷却剂。
本发明实施例采用对一回路进行加压协同铅铋泵抽吸的方式，通过提高一回路气相压力使管道内铅铋不会出现空化或形成真空。
在其它实施例中，所述一回路加压子***优选包括气体供应单元、调节阀和气体加热器；所述气体供应单元、调节阀、气体加热器和反应堆主容器依次通过管道连接，所述气体供应单元用于提供加压用的高压气体，所述调节阀用于调节高压气体的流量和流速，所述气体加热器用于加热高压气体，具体地，所述气体供应单元的高压气体经过气体加热器加热的高温气体在调节阀的调节控制下进入一回路反应堆主容器内。
在其它实施例中，所述冷却剂输送泵设置在所述一回路反应堆主容器外部，所述一回路充冷却剂回路和一回路排冷却剂回路均通过冷却剂充排管与一回路反应堆主容器连接，所述冷却剂充排管穿设于所述一回路反应堆主容器侧壁，并延伸至一回路反应堆主容器内。冷却剂充排管与主容器接口高度略高于铅铋液位，以避免管道破裂导致一回路铅铋泄漏的情况出现，并减少排出铅铋所需提升的液柱高度，降低一回路加压的要求。进入主容器的管道伸入堆芯吊篮与主容器间隙。管道的布置应尽量减少对铅铋流动的不利影响。管道开口尽量靠近底部，以减少残余铅铋量。
在其它实施例中，进入反应堆主容器的管道从堆芯吊篮与主容器间隙伸入主容器底部，这样设置的目的是为了减小充冷却剂时，冷却剂对主容器的冲击，以及主容器排冷却剂时，尽可能排尽主容器内冷却剂。
在其它实施例中，所述冷却剂充排回路高于所述堆芯的顶部。
在其它实施例中，所述气体供应单元供应的气体优选为高压氩气，可以理解的是，气体供应单元供应的气体还可以是可用作一回路覆盖气体的任意气体，可能根据一回路冷却剂的不同而不同。
在其它实施例中，冷却剂储存器设置有电加热装置、冷却剂检测装置和气体监测设备，所述电加热装置用于加热冷却剂，使得冷却剂保持处于液态，所述冷却剂检测装置用于检测冷却剂质量，所述气体检测设备用于检测罐内气体质量。一回路加压***的氩气加热器采用电加热方式加热氩气分配***提供的加压氩气，保证氩气温度足够高以防止一回路铅铋冷却凝固。
冷却剂储存器可接收并储存来自一回路的铅铋，其容量足以容纳整个一回路的铅铋装量。为保证向一回路充铅铋时具有足够的势能，铅铋储存罐最低点应保证大于一回路正常液位。***管路上的设计也应保证向一回路充铅铋功能能够顺利执行。
经过氩气加热器加热的高温氩气在流量调节阀的控制下进入主容器。氩气温度应足够高，以保证一回路铅铋熔液不凝固。一回路加压子***具备根据一回路液位高度和液位变化速率调节氩气流量进而控制一回路压力随液位降低而升高的能力，以保证足够的铅铋液柱高度和铅铋输送泵入口压力以避免铅铋输送泵发生空化。
在某个实施例中，铅铋储存罐添加固体铅铋时，需要考虑操作人员的人身安全，设置气体监测装置，用于监测周围气体情况，及时提醒操作人员，避免吸入过量重金属而引发人员人身安全问题的发生，并为铅铋储存罐设置氩气吹扫和空气吹扫，以及时处理上述问题。
在一个实施例中，对于冷却剂输送泵，冷却剂充排管线上设置冷却剂输送泵，用于泵送储存在瓶内的铅铋。冷却剂输送泵具备将高温一回路冷却剂抽空并向冷却剂储存瓶内注入铅铋至满液位的能力。为了减少一回路加压程度，冷却剂充排管最高位置应尽可能低，冷却剂输送泵布置高度不应高于铅铋充排管最高位置。为保证铅铋输送的连续性，除一回路压力应保证在当前液位下足够高外，冷却剂输送泵入口冷却剂冲排管垂直段应尽可能少。
在其它实施例中，所述冷却剂储存器的底部外侧壁高度高于一回路冷却剂的工作液位高度，这样设计的目的在于使得冷却剂可以依靠自身重力作用经所述一回路充冷却剂回路输入所述一回路反应堆主容器内。
其中，所述冷却剂输送子***向一回路充铅铋时，铅铋依靠重力，在调节阀的控制下流入一回路；排出一回路铅铋时，依靠一回路加压子***对一回路充高温氩气加压，冷却剂输送子***将一回路冷却剂抽出泵送至冷却剂储存器。
通过以上描述可知，本发明实施例提出了通过增加一回路气相压力配合外部泵抽吸排出一回路高密度铅基冷却剂的加压排铅铋冷却剂方法。一回路排铅铋时，气相压力随冷却剂液位降低而逐渐提高以维持铅铋输送泵入口具备足够的吸入压头的方法。解决了铅基冷却剂的排出问题，同时规避了铅铋充排管破裂带来堆芯裸露的风险，具备较高的安全性；重要设备均设置在一回路外，设备具备较高的可用率和可靠性，且便于维修，具备较好的经济性。
本发明实施方式中***中未展开的部分，可参考以上实施方式的***的对应部分，在此不再详细展开。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***，其特征在于，所述核电厂反应堆一回路冷却剂充排***包括冷却剂输送子***和一回路加压子***；所述一回路加压子***用于在一回路排冷却剂时向一回路反应堆主容器充入高温气体进行加压；
所述冷却剂输送子***包括一回路充冷却剂回路、一回路排冷却剂回路、冷却剂输送泵和冷却剂储存器，所述冷却剂储存器分别通过所述一回路充冷却剂回路和一回路排冷却剂回路与一回路反应堆主容器连接，所述冷却剂输送泵设置于所述一回路排冷却剂回路中，所述一回路充冷却剂回路用以向一回路反应堆主容器充入冷却剂，所述一回路排冷却剂回路用以将一回路反应堆主容器中的冷却剂抽出泵送至冷却剂储存器冷却剂充排管。
2.根据权利要求1所述核电厂反应堆一回路冷却剂充排***，其特征在于，所述一回路加压子***包括气体供应单元、调节阀和气体加热器；所述气体供应单元、调节阀、气体加热器和反应堆主容器依次通过管道连接，所述气体供应单元的气体经过气体加热器加热的高温气体在调节阀的调节控制下进入主容器。
3.根据权利要求2所述的一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***，其特征在于，所述冷却剂为铅和/或铅基合金。
4.根据权利要求3所述的一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***，其特征在于，所述冷却剂输送泵设置在所述一回路反应堆主容器外部，所述一回路充冷却剂回路和一回路排冷却剂回路均通过冷却剂充排管与一回路反应堆主容器连接，所述冷却剂充排管穿设于所述一回路反应堆主容器侧壁，并延伸至一回路反应堆主容器内。
5.根据权利要求4所述的一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***，其特征在于，所述冷却剂充排管的延伸至一回路反应堆主容器内的部分管道伸入一回路反应堆主容器底部。
6.根据权利要求5所述的一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***，其特征在于，所述一回路充冷却剂回路的高度高于一回路反应堆主容器正常运行冷却剂液位高度。
7.根据权利要求6所述的一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***，其特征在于，所述气体供应单元供应的气体为高压氩气。
8.根据权利要求4所述的一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***，其特征在于，冷却剂储存器设置有电加热装置、冷却剂检测装置和气体监测设备，所述电加热装置用于加热冷却剂使其处于液态，所述冷却剂检测装置用于检测冷却剂质量，所述气体检测设备用于检测罐内气体质量。
9.根据权利要求6所述的一种核电厂反应堆一回路冷却剂充排***，其特征在于，所述冷却剂储存器的底部外侧壁高度高于一回路冷却剂的工作液位高度。
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