CN110648770B - 一种反应堆舱超压保护*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反应堆舱超压保护***，包括泄压管、多级泄压组件、抑压组件和污水槽，所述泄压管的入口端与反应堆舱的内部连通；多级泄压组件安装于泄压管内或安装于泄压管的旁通支管上；所述抑压组件与泄压管连通；所述污水槽的入口经安全排水管路与反应堆舱的底部连通，污水槽的出口与放射性废水处理***连通；所述泄压组件包括泄压阀和一级***片，泄压阀安装于旁通支管上，一级***片设于泄压主管内，且旁通支管与泄压管的连接点位于一级***片的两端；所述泄压组件还包括二级***片，二级***片设于泄压管内。本发明的有益效果为：本发明所述超压保护***利用多级泄压组件对冷却剂泄露后的反应堆舱进行分级泄压处理及超压保护。

Description

一种反应堆舱超压保护***
技术领域
本发明涉及核安全工程设计领域，具体涉及一种反应堆舱超压保护***。
背景技术
作为核动力船舶的心脏，反应堆的安全运行至关重要。反应堆、蒸汽发生器、循环泵、稳压器和冷却剂管路等构成了核蒸汽供应***（一回路），布置在反应堆舱内。当某处冷却剂管路发生破损时，即发生了冷却剂泄漏事故，这也是核安全设计中的严重事故，高温高压的冷却剂（水）进入反应堆舱后立即变成水蒸气，导致反应堆舱内部压力迅速上升。
冷却剂泄漏事故发生后，即使反应堆停止运行，但不断泄漏的冷却剂仍会造成反应堆舱内部压力继续上升，影响反应堆舱内的设备安全；同时，泄漏产生的水蒸气具有放射性，如果反应堆舱结构破损，造成放射性物质泄漏至舱内，会危及舰员安全。因此，必须设置反应堆舱超压保护***，在各种非正常运行工况/意外事故下为反应堆提供超压保护，同时与反应堆舱一起作为核屏蔽层，封存泄漏的放射性物质。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种反应堆舱超压保护***，解决现有技术中冷却剂泄露造成的反应堆舱内部压力过大从而影响反应堆舱及内部设备安全等问题。
本发明采用的技术方案为：一种反应堆舱超压保护***，包括泄压管、多级泄压组件、抑压组件和污水罐，所述泄压管的入口端与反应堆舱的内部连通；多级泄压组件安装于泄压管内或安装于泄压管的旁通支管上；所述抑压组件与泄压管连通；所述污水罐的入口经安全排水管路与反应堆舱的底部连通，污水罐的出口与放射性废水处理***连通；污水罐连接抽真空***。
按上述方案，所述多级泄压组件包括泄压阀和一级***片，泄压阀安装于旁通支管上，一级***片设于泄压主管内，且旁通支管与泄压管的连接点位于一级***片的两端。
按上述方案，所述多级泄压组件还包括二级***片，二级***片设于泄压管内，且二级***片位于分流主管与泄压管连接点的下游位置；所述泄压管的出口端设有过滤模块，泄压管的出口端与应急排风***连通；泄压阀、一级***片和二级***片的开启压力依次增大。
按上述方案，所述抑压组件包括抑压槽和设于抑压槽内的分流组件，所述抑压槽内装有抑压水，抑压水的水平面将抑压槽的内部分隔为下部的水空间及上部的气空间，其中水空间经排水阀与污水罐连通，气空间分别与吹洗***及抽真空***连通；所述分流组件包括分流器及若干相互并列且与分流主管连通的多孔管；所述分流器与泄压管相连，且其二者的连接点位于旁通支管与泄压管连接点的下游；所述多孔管完全淹没于抑压槽的抑压水中。
按上述方案，所述抑压槽的气空间与汽水分离器的顶部入口连通，汽水分离器的气体出口与废气处理***连通，汽水分离器的液体出口经出水管道与污水罐连通；污水罐顶部与排气***或抽真空***连通。
按上述方案，所述抑压槽的水空间与外设的补水管道连通，补水管道上配置有补水阀。
按上述方案，污水罐设液位传感器及压力传感器。
按上述方案，泄压阀、一级***片和二级***片均成组配置，每组两个；两个泄压阀之间的管路、两个一级***片之间的管路，及两个二级***片之间的管路均分别与抽真空***相连。
按上述方案，所述泄压管的出口端设有过滤模块。
按上述方案，抑压槽内设液位传感器、温度传感器及压力传感器。
本发明的有益效果为：本发明所述超压保护***利用多级泄压组件对冷却剂泄露后的反应堆舱进行分级泄压处理及超压保护，及时将事故导致产生的高压蒸汽排出，有效抑制反应堆舱内部压力上升，保护反应堆舱及内部设备安全，同时对放射性物质进行暂时封存，避免放射性物质的意外泄漏。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
图2为本实施例的压力控制流程图。
其中：1、反应堆舱；2、泄压阀；3、一级***片；4、泄压管；5、二级***片；6、过滤模块；7、分流器；8、抑压槽；9、多孔管；10、汽水分离器；11、补水阀；12、排水阀；13、排气阀；14、污水罐；15、安全排水阀；16、安全排水管路。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
如图1所示的一种反应堆舱1超压保护***，包括泄压管4、多级泄压组件、抑压组件和污水罐14，所述泄压管4的入口端与反应堆舱1的内部连通；多级泄压组件安装于泄压管4内或安装于泄压管4的旁通支管上；所述抑压组件与泄压管4连通；所述污水罐14的入口经安全排水管路16与反应堆舱1的底部连通，污水罐14的出口与放射性废水处理***连通。
本实施例中，安全排水管路16上安设有安全排水阀15；安全排水管路16用于将反应堆舱1内的积水排至污水罐14中暂时封存；污水罐14连接抽真空***，内部为负压设计，保证罐体的密闭性。
优选地，所述多级泄压组件包括泄压阀2和一级***片3，泄压阀2安装于旁通支管上，一级***片3设于泄压主管内，且旁通支管与泄压管4的连接点位于一级***片3的两端（一级***片3与泄压阀2并列布置）。所述多级泄压组件还包括二级***片5，二级***片5设于泄压管4内，且二级***片5位于分流主管与泄压管4连接点的下游位置；所述泄压管4的出口端设有过滤模块6，泄压管4的出口端与应急排风***连通；泄压阀2、一级***片3和二级***片5的开启压力依次增大。二级***片5打开后，反应堆舱1内的蒸汽经二级***片5从泄压管4的出口端排出。
本实施例中，泄压阀2、一级***片3和二级***片5为反应堆舱1超压保护***的关键部件，靠近反应堆舱1的为一级***片3，距离反应堆舱1较远的为二级***片5，两级***片依次安装在泄压管4上、串联工作；泄压阀2安装在一级***片3的旁通管路上，可避免一次性***片的频繁更换，泄压阀2和一级***片3并联工作，同时与二级***片5串联工作；泄压阀2、一级***片3和二级***片5的开启压力依次增大，分别用来应对小型冷却剂泄漏事故、大型冷却剂泄漏事故和极端冷却剂泄漏事故。
一级***片3和二级***片5均为一次性元件，采用反向弯曲型结构，结构稳定性好、通流面积大、密封效果较好；泄压阀2可重复使用，但通流面积较小。为了保证良好的密性效果，泄压阀2、一级***片3和二级***片5均成组配置，每组两个，成组配置也可避免近端泄压阀2或***片的意外开启对反应堆舱1的影响；两个泄压阀2之间的管路、两个一级***片3之间的管路，及两个二级***片5之间的管路均分别与抽真空***相连，在整个***运行前，需要对两个泄压阀2之间的管路、两个一级***片3之间的管路、两个二级***片5之间的管路进行抽真空，避免放射性物质泄漏，消除背压的影响。
优选地，所述抑压组件包括抑压槽8和设于抑压槽8内的分流组件，所述抑压槽8内装有抑压水（室温），抑压水的水平面将抑压槽8的内部分隔为下部的水空间及上部的气空间，其中水空间经排水阀与污水罐14连通，气空间分别与吹洗***及抽真空***连通；所述分流组件包括分流器7及若干相互并列且与分流主管连通的多孔管9；所述分流器7与泄压管4相连，且其二者的连接点位于旁通支管与泄压管4连接点的下游；所述多孔管9完全淹没于抑压槽8的抑压水中。
本实施例中，抑压槽8为卧式罐体，其容量应足够大，能够同时容纳抑压水和冷凝水，抑压水并未充满整个抑压槽8，留出气体容积；抑压槽8投入工作前应进行吹洗，并进行抽真空、保持负压，避免放射性物质泄漏，也进一步提高蒸汽泄放效果；抑压槽8内部装有足够多的抑压水（初始温度为室温），可将来自分流器7的蒸汽完全冷凝并消除初始液体过热，泄压管4排出端压力不变。
本实施例中，分流器7用于将来自泄压管4的蒸汽均匀分配至下方的多孔管9中；多孔管9上开设了许多小孔作为喷气孔，蒸汽通过喷气孔进入水中；喷气孔形成蒸汽喷嘴，喷嘴的直径应足够小，使蒸汽泡在水中迅速破裂，气泡的崩溃（冷凝）时间足够短；喷气孔的水位应足够深，保证蒸汽泡在上升至水面之前完全凝结。
优选地，所述抑压槽8的气空间与汽水分离器10的顶部入口连通，汽水分离器10的气体出口与废气处理***连通，汽水分离器10的液体出口经出水管道与污水罐14连通；污水罐14顶部与排气***或抽真空***连通。
优选地，所述抑压槽8的水空间与外设的补水管道连通，补水管道上配置有补水阀11。
本实施例中，由于泄放蒸汽中含有非凝结性气体（如空气），会导致抑压槽8内部压力上升，达到设定值后需要将抑压槽8内部气体排至汽水分离器10中；汽水分离器10负责将来自抑压槽8的气液混合物进行分离，非凝结性气体排至放射性废气处理***，凝结水排至污水罐14中暂时封存。泄放蒸汽在抑压槽8中不断凝结，导致水位上升、水温升高；因此对抑压槽8内水位和水温进行监测（利用液位传感器、温度传感器进行检测），当水位或水温达到设计值时，需要及时将升温的水排至污水罐14中，并补充抑压水。
本发明中，污水罐14连接抽真空***，内部为负压设计，保证罐体的密闭性；污水罐14设液位传感器及压力传感器，污水罐14接受来自安全排水管路16、汽水分离器10和抑压槽8中的废水，并对其内部水位和压力进行监测；当水位超过设定值时，将多余的水排至放射性废水处理***；污水罐14连接排气***，当污水罐14内部压力超过设定值时，将顶部多余的气体排出，保证内部压力低于设定值。
本发明的工作原理为：反应堆舱1与抽真空***相连，反应堆舱1内部初始压力为负压，避免放射性物质的泄漏；如图2所示，当冷却剂泄漏事故发生后，反应堆舱1内部压力迅速上升，当反应堆舱1内的压力达到泄压阀2的开启压力时，泄压阀2开启，反应堆舱1内的高压蒸汽依次泄压管4、分流器7和多孔管9进入抑压槽8内的抑压水中，蒸汽在抑压水中完全凝结，不会影响泄压阀2末端压力；若泄压阀2开启后，无法有效抑制反应堆舱1内部压力上升，当压力值达到一级***片3的开启压力后，一级***片3开启，更大流量的蒸汽被泄放到抑压槽8中；若一级***片3开启后，仍无法有效抑制反应堆舱1内部压力上升，当压力值达到二级***片5的开启压力后，二级***片5开启，反应堆舱1内部高压蒸汽经过滤模块6过滤处理后泄放到应急排风***中，避免事态的进一步恶化。
抑压槽8开始工作前应进行吹洗并抽真空，保持抑压槽8内部为负压状态；泄放蒸汽中含有非凝结性气体，会导致抑压槽8内部压力升高，当压力值超过设定值后，将气水混合物排至汽水分离器10中，气体排至放射性废气处理***，废水排至污水罐14中；持续对泄放蒸汽进行冷凝会导致抑压水的水位上升、水温升高，当抑压水水位或水温超过设定值后，打开排水阀、向污水罐14排水，然后打开补水阀11向抑压槽8补充抑压水（补水阀11具有止回功能，可避免抑压水回流污染补水水源）；反应堆舱1底部通过安全排水管路16与污水罐14相连接，安全排水管路16上设置安全排水阀15；当反应堆舱1内部积水水位超过设定值后，打开安全排水阀15，向污水罐14排水；污水罐14内部为负压状态，负责将放射性废水进行暂时封存，当内部压力超过设定值后、打开排气阀13向排气***排气，当内部水位超过设定值后、向放射性废水处理***排水。
最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种反应堆舱超压保护***，其特征在于，包括泄压管、多级泄压组件、抑压组件和污水罐，所述泄压管的入口端与反应堆舱的内部连通；多级泄压组件安装于泄压管内或安装于泄压管的旁通支管上；所述抑压组件与泄压管连通；所述污水罐的入口经安全排水管路与反应堆舱的底部连通，污水罐的出口与放射性废水处理***连通；所述多级泄压组件包括泄压阀和一级***片，泄压阀安装于旁通支管上，一级***片设于泄压主管内，且旁通支管与泄压管的连接点位于一级***片的两端；所述抑压组件包括抑压槽和设于抑压槽内的分流组件，所述抑压槽内装有抑压水，抑压水的水平面将抑压槽的内部分隔为下部的水空间及上部的气空间，其中水空间经排水阀与污水罐连通，气空间分别与吹洗***及抽真空***连通；所述分流组件包括分流器及若干相互并列且与分流主管连通的多孔管，多孔管上开设了许多小孔作为喷气孔，蒸汽通过喷气孔进入水中，喷气孔形成蒸汽喷嘴；所述分流器与泄压管相连，且其二者的连接点位于旁通支管与泄压管连接点的下游；所述多孔管完全淹没于抑压槽的抑压水中；抑压槽投入工作前应进行吹洗，并进行抽真空、保持负压。
2.如权利要求1所述的反应堆舱超压保护***，其特征在于，所述多级泄压组件还包括二级***片，二级***片设于泄压管内，且二级***片位于分流主管与泄压管连接点的下游位置；泄压阀、一级***片和二级***片的开启压力依次增大；所述泄压管的出口端与应急排风***连通。
3.如权利要求1所述的反应堆舱超压保护***，其特征在于，所述抑压槽的气空间与汽水分离器的顶部入口连通，汽水分离器的气体出口与废气处理***连通，汽水分离器的液体出口经出水管道与污水罐连通；污水罐顶部与排气***或抽真空***连通。
4.如权利要求1所述的反应堆舱超压保护***，其特征在于，所述抑压槽的水空间与外设的补水管道连通，补水管道上配置有补水阀。
5.如权利要求1所述的反应堆舱超压保护***，其特征在于，污水罐设有液位传感器及压力传感器。
6.如权利要求2所述的反应堆舱超压保护***，其特征在于，泄压阀、一级***片和二级***片均成组配置，每组两个；两个泄压阀之间的管路、两个一级***片之间的管路，及两个二级***片之间的管路均分别与抽真空***相连。
7.如权利要求2所述的反应堆舱超压保护***，其特征在于，所述泄压管的出口端设有过滤模块。
8.如权利要求1所述的反应堆舱超压保护***，其特征在于，抑压槽内设液位传感器、温度传感器及压力传感器。
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