CN113140343B - 核电厂硼酸综合管理***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核电厂重要核辅助***领域，尤其涉及核电厂硼酸综合管理***及方法。所述核电厂硼酸综合管理***包括：硼酸制备及贮存模块；除盐水贮存模块；硼酸集中管理模块，分别与硼酸制备及贮存模块、除盐水贮存模块连接；硼酸输送及分配模块，与硼酸集中管理模块连接。所述管理方法为：实时监测各用户的硼浓度，比对目标硼浓度，发出控制信号给硼酸制备贮存模块和除盐水贮存模块；实时计算所需的浓硼酸流量和除盐除氧水流量；自动控制将制备及贮存的硼酸溶液以及除盐除氧水配置成预设浓度的硼酸溶液，输送及分配模块输送至目的地。本发明实现了功能合并和设备共用，简化***配置，保证了硼酸辅助***实现多种功能并提高了经济性。

Description

核电厂硼酸综合管理***及方法

技术领域

本发明涉及核电厂重要核辅助***领域，尤其涉及核电厂硼酸综合管理***及方法。

背景技术

从20世纪80年代中期以来，国际核能界广泛开展了第三代核电技术的研发，取得了多种具有工程实用价值的成果。第三代核技术因采用“非能动”安全***，使核电厂的***、设备、构筑物大幅度简化，安全性、可靠性、经济性大幅度提高。

中核集团百万千瓦级先进压水堆“华龙一号”核电机组，是中核集团为实现核电安全高效发展、落实核电“走出去”战略、建设核电强国，自主研发的我国具有完整自主知识产权的第三代先进压水堆核电。

在核电机组中，一回路硼酸补给相关功能的设计逻辑和思路是：通过反应堆硼和水补给***联合化学和容积控制***调节硼浓度来控制反应堆反应性的慢变化，以及提供除盐除氧水和硼酸溶液。

在传统的设计思路中，由于存在过多的中间环节，例如除盐除氧水的贮存、硼酸和水通过流量调节进行配制等，而且设备复杂，硼和水补给***、化学和容积控制***、应急硼注入***均单独涉及一套装置，由此配置的各类设备及厂房配套设施造成了电厂整体经济性上的劣势，并增加了运行和检修的负担，例如：补给水箱浮顶经常性损坏失效，造成水箱内的水复氧，频繁的换水和检修操作对电厂经济性和可用率造成了负面的影响。

研究人员希望在“华龙一号”核电机组中，利用一种核电厂硼酸综合管理***，以克服以往硼酸补给中出现的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种核电厂硼酸综合管理***及方法，实现了功能合并和设备共用，保证硼酸辅助***在调节功率、保证电厂稳定运行、控制一回路反应性、实现反应堆安全停堆等功能并提高经济性。

本发明提供了一种核电厂硼酸综合管理***，包括：硼酸制备及贮存模块，用于制备及贮存硼酸溶液；

除盐水贮存模块，用于贮存除盐水；

硼酸集中管理模块，分别与硼酸制备及贮存模块、除盐水贮存模块连接，用于自动控制配制预设浓度的硼酸溶液，对配制的预设浓度的硼酸溶液的流向进行管理；

硼酸输送及分配模块，与硼酸集中管理模块连接，用于将配制的预设浓度的硼酸溶液输送至目的地。

优选地，所述硼酸制备及贮存模块包括：硼酸制备箱、以及与所述硼酸制备箱连接的第一硼酸贮存箱。

优选地，所述除盐水贮存模块包括：除盐水贮存箱和除氧器，所述除氧器一端与所述除盐水贮存箱连接，另一端与所述硼酸集中管理模块连接。

优选地，所述除盐水贮存模块中还包括化学加药箱，所述化学加药箱设置于所述除氧器与所述硼酸集中管理模块之间。

优选地，所述硼酸集中管理模块包括：第一管路、设置于第一管路上的第一三通调节阀、以及控制器；

所述第一管路的第一端与所述第一硼酸贮存箱连接，

所述第一三通调节阀的第一开口、第二开口分别与所述第一管路连通，所述第一三通调节阀的第三开口通过第二管路与所述除盐水贮存箱连接；

所述控制器与所述第一三通调节阀连接，用于控制第一三通调节阀的开度配制预设浓度的硼酸溶液。

优选地，所述硼酸输送及分配模块包括：第三管路、以及设置于第三管路上的上充泵；

所述第三管路的第一端与所述第一管路的第二端连接，所述第三管路的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地。

优选地，所述硼酸输送及分配模块还包括：设置于第三管路上的上充泵下游的止回阀。

优选地，所述硼酸输送及分配模块还包括：第六管路、以及设置于第六管路上的第一应急硼注泵，第六管路的第一端与第一管路的第二端连接，第六管路的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地。

优选地，其特征在于，还包括：容控箱，设置于所述硼酸集中管理模块与所述硼酸输送及分配模块之间，用于吸纳一回路的体积波动以及保持一回路氢气浓度。

优选地，所述容控箱通过第八管路与第一管路和第三管路的连接处连接。

优选地，所述硼酸制备及贮存模块还包括：第二硼酸贮存箱，与所述硼酸制备箱连接。

优选地，所述硼酸集中管理模块还包括：第四管路、以及设置于第四管路上的第二三通调节阀；

所述第四管路的第一端与所述第二硼酸贮存箱连接，所述第二三通调节阀的第四开口、第五开口分别与所述第四管路连通，所述第二三通调节阀的第六开口通过第五管路与除盐水贮存箱连接。

优选地，所述控制器还与第二三通调节阀连接，所述控制器还用于控制第二三通调节阀的开度配制预设浓度的硼酸溶液。

优选地，所述硼酸输送及分配模块还包括：第七管路、以及设置于第七管路上的第二应急硼注泵；

所述第七管路的第一端与所述第四管路的第二端连接，所述第四管路的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地。

优选地，所述除氧器的输入端与所述除盐水贮存箱连接，输出端分别与第一三通调节阀以及第二三通调节阀连接。

优选地，所述除氧器与第一三通调节阀、第二三通调节阀之间的连接管路的母管上设置有化学加药箱。

本发明还提供了一种核电厂硼酸综合管理方法，利用上述技术方案所述的核电厂硼酸综合管理***，对硼酸的补给、输送、分配进行集约化管理，包括以下步骤：

实时监测各用户的硼浓度，比对目标硼浓度，发出控制信号给硼酸制备贮存模块和除盐水贮存模块；

根据当前硼浓度、目标硼浓度、硼酸贮存箱内的硼浓度，实时计算所需的浓硼酸流量和除盐除氧水流量；

将硼酸制备贮存模块制备及贮存的硼酸溶液，以及除盐水贮存模块产生的除盐除氧水，在硼酸集中管理模块中进行混合，配置预设浓度的硼酸溶液，并对配置的预设浓度的硼酸溶液的流向进行管理；

所述预设浓度的硼酸溶液经过硼酸输送及分配模块输送至目的地。

优选地，所述目的地包括：上充、主泵轴封水注入、应急硼注点、内置换料水箱、卸压箱喷淋、和其它用户中的任意一种或几种。

优选地，通过上充泵执行上充、主泵轴封水注入以及一回路的硼化功能。

优选地，当其他补硼及补水途径不可用时，通过所述核电厂硼酸综合管理***向应急硼注点注入硼酸溶液，实现向一回路的硼化及补水。

优选地，通过第一硼酸贮存箱和第二硼酸贮存箱分别贮存硼酸溶液，所述硼酸溶液分别通过两条线路配置成预设浓度的硼酸溶液，经过硼酸输送及分配模块输送至目的地。

优选地，通过容控箱控制一回路的体积波动并保持以回路氢气浓度。

优选地，通过控制器实时监测各用户的硼浓度，比对目标硼浓度，发出控制信号给硼酸制备贮存模块和除盐水贮存模块，自动控制调节阀开度，以配置预设浓度的硼酸溶液。

优选地，根据一回路水质管理目标和氧含量、pH值，向一回路添加联氨或氢氧化锂。

与现有技术相比，本发明的核电厂硼酸综合管理***，在保证硼酸管理安全性的前提下，整合硼水补给功能，通过硼酸制备及贮存模块、除盐水贮存模块、硼酸集中管理模块、硼酸输送及分配模块，实现硼酸的集中、简约管理；简化***配置、减少设备投资；整合***功能、减少运行人员负担；取消占地较大的硼酸输送泵、补给水泵、应急硼注箱以及用于保持氧含量的补给水箱，节约厂房面积和投资；取消硼酸输送泵及其相应回路，减少了电厂屏蔽设计及管理负担，降低人员剂量。试验结果表明，本发明的核电厂硼酸综合管理***经功能整合及集中管理后，省去了冗余设置，节省了设备及厂房空间，预计节省设备投资可达1636万元。

附图说明

图1表示本发明一实施例的核电厂硼酸综合管理***的结构示意图；

图2表示本发明另一实施例的核电厂硼酸综合管理***的结构示意图；

图3表示本发明一实施例的核电厂硼酸综合管理方法流程图；

图中：1-硼酸制备及贮存模块；2-除盐水贮存模块；3-硼酸集中管理模块；4-硼酸输送及分配模块；5-硼酸制备箱；6-第一硼酸贮存箱；7-除盐水贮存箱；8-第一管路；9-第一三通调节阀；10-第二管路；11-第三管路；12-上充泵；13-第二硼酸贮存箱；14-第四管路；15-第二三通调节阀；16-第五管路；17-第六管路；18-第一应急硼注泵；19-第七管路；20-第二应急硼注泵；21-容控箱；22-第八管路；23-第十四阀门；24-第十五阀门；25-除氧器；26-化学加药箱；27-除盐水泵；28-止回阀；29-第九管路；30-第十管路；31-第一阀门；32-第二阀门；33-第三阀门；34-第四阀门；35-第五阀门；36-第六阀门；37-第七阀门；38-第八阀门；39-第九阀门；40-第十阀门；41-第十一阀门；42-第十二阀门；43-第二止回阀；44-第十三阀门；45～51为不同的目的地，45-上充；46-轴封水注入；47-第一应急硼注点；48-第二应急硼注点；49-内置换料水箱；50-卸压箱喷淋；51-其他用户。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明的实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明的限制。

本发明的实施例公开了一种核电厂硼酸综合管理***，如图1所示，包括：硼酸制备及贮存模块1，用于制备及贮存硼酸溶液；

除盐水贮存模块2，用于贮存除盐水；

硼酸集中管理模块3，分别与硼酸制备及贮存模块1、除盐水贮存模块2连接，硼酸集中管理模块用于自动控制配制预设浓度的硼酸溶液，对配制的预设浓度的硼酸溶液的流向进行管理；

硼酸输送及分配模块4，与硼酸集中管理模块连接，硼酸输送及分配模块用于将配制的预设浓度的硼酸溶液输送至目的地。

本发明对核电厂内涉及的供应硼酸的三个***，如硼和水补给***，化学和容积控制***，以及应急硼注入***，进行了有效精简与整合，简化了设备，提高了效率。

以下按照不同的模块对本发明的硼酸综合管理***进行详细说明，具体参见图2。

按照本发明，所述硼酸制备及贮存模块1包括：硼酸制备箱5、以及与所述硼酸制备箱连接的第一硼酸贮存箱6。硼酸制备箱5用于制备预设高浓度的硼酸溶液，第一硼酸贮存箱6用于贮存预设高浓度的硼酸溶液。

优选地，所述硼酸制备及贮存模块还包括：第二硼酸贮存箱13，与所述硼酸制备箱6连接。所述第二硼酸贮存箱13用于贮存预设高浓度的硼酸溶液。

按照本发明，所述除盐水贮存模块2包括：除盐水贮存箱7和除氧器25，所述除氧器25一端与所述除盐水贮存箱7连接，另一端与所述硼酸集中管理模块3连接。

优选地，所述除盐水贮存模块2中还包括化学加药箱26，所述化学加药箱26设置于所述除氧器25与所述硼酸集中管理模块3之间。所述化学加药箱26用于向一回路添加所需的联氨或氢氧化锂。

按照本发明，所述硼酸集中管理模块3包括：第一管路8、设置于第一管路8上的第一三通调节阀9、控制器；

所述第一管路8的第一端与所述第一硼酸贮存箱6连接，

所述第一三通调节阀9的第一开口、第二开口分别与所述第一管路8连通，所述第一三通调节阀9的第三开口通过第二管路10与所述除盐水贮存箱7连接；

所述控制器与所述第一三通调节阀9连接，用于控制第一三通调节阀9的开度配制预设浓度的硼酸溶液。

优选地，所述硼酸集中管理模块3还包括：第四管路14、以及设置于第四管路14上的第二三通调节阀15；

所述第四管路14的第一端与所述第二硼酸贮存箱13连接，所述第二三通调节阀15的第四开口、第五开口分别与所述第四管路14连通，所述第二三通调节阀15的第六开口通过第五管路与除盐水贮存箱7连接。

优选地，所述控制器还与第二三通调节阀15连接，所述控制器还用于控制第二三通调节阀15的开度配制预设浓度的硼酸溶液。

控制器的作用是实现硼酸***的自动控制，其实时监测到一回路等各用户的硼浓度，比对目标硼浓度，发出控制信号给三通调节阀的硼酸端和除盐水端，控制器根据当前硼浓度、目标硼浓度、硼酸箱硼浓度，实时计算所需的浓硼酸流量和除盐除氧水流量，并控制三通阀的两个入口及出口目的地。

当所述硼酸集中管理模块3具备上述结构时，所述除盐水贮存模块2优选地具有如下结构：所述除氧器25的输入端与所述除盐水贮存箱7连接，输出端分别与第一三通调节阀9以及第二三通调节阀15连接。

优选地，所述除氧器25与第一三通调节阀9、第二三通调节阀15之间的连接管路的母管上设置有化学加药箱26。

按照本发明，所述硼酸输送及分配模块4包括：第三管路11、以及设置于第三管路11上的上充泵12；

所述第三管路11的第一端与所述第一管路8的第二端连接，所述第三管路11的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地。

优选地，所述硼酸输送及分配模块4还包括：设置于第三管路11上的上充泵12下游的止回阀28。

优选地，所述硼酸输送及分配模块4还包括：第六管路17、以及设置于第六管路17上的第一应急硼注泵18，第六管路的第一端与第一管路8的第二端连接，第六管路17的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地。

优选地，所述硼酸输送及分配模块4还包括：第七管路19、以及设置于第七管路19上的第二应急硼注泵20；

所述第七管路的第一端与所述第四管路14的第二端连接，所述第四管路14的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地。

按照本发明，除所述硼酸制备及贮存模块、除盐水贮存模块、硼酸集中管理模块、硼酸运输及分配模块外，还包括：容控箱21，所述容控箱21设置于所述硼酸集中管理模块3和硼酸运输及分配模块4之间，具体地，所述容控箱21通过第八管路22与第一管路8和第三管路11的连接处连接，容控箱21用于吸纳一回路的体积波动以及保持一回路氢气浓度。

本发明的实施例还提供了一种核电厂硼酸综合管理方法，利用上述技术方案所述的核电厂硼酸综合管理***，对硼酸的补给、输送、分配进行集约化管理，包括以下步骤：

实时监测各用户的硼浓度，比对目标硼浓度，发出控制信号给硼酸制备贮存模块和除盐水贮存模块；

根据当前硼浓度、目标硼浓度、硼酸贮存箱内的硼浓度，实时计算所需的浓硼酸流量和除盐除氧水流量；

将硼酸制备贮存模块制备及贮存的硼酸溶液，以及除盐水贮存模块产生的除盐除氧水，在硼酸集中管理模块中进行混合，配置预设浓度的硼酸溶液，并对配置的预设浓度的硼酸溶液的流向进行管理；

所述预设浓度的硼酸溶液经过硼酸输送及分配模块输送至目的地。

优选地，所述目的地包括：上充、主泵轴封水注入、应急硼注点、内置换料水箱、卸压箱喷淋、和其它用户中的任意一种或几种。

优选地，通过上充泵执行上充、主泵轴封水注入以及一回路的硼化功能。

优选地，当其他补硼及补水途径不可用时，通过所述核电厂硼酸综合管理***向应急硼注点注入硼酸溶液，实现向一回路的硼化及补水。

优选地，通过第一硼酸贮存箱和第二硼酸贮存箱分别贮存硼酸溶液，所述硼酸溶液分别通过两条线路配置成预设浓度的硼酸溶液，经过硼酸输送及分配模块输送至目的地。

优选地，通过容控箱控制一回路的体积波动并保持以回路氢气浓度。

优选地，通过控制器实时监测一回路中各用户的硼浓度，比对目标硼浓度，发出控制信号给硼酸制备贮存模块和除盐水贮存模块，自动控制调节阀开度，以配置预设浓度的硼酸溶液。

优选地，根据一回路水质管理目标和氧含量、pH值，向一回路添加所需的联氨或氢氧化锂。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的核电厂硼酸综合管理***及方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

本实施例提供一种核电厂硼酸综合管理***，包括：

硼酸制备及贮存模块，用于制备及贮存预设高浓度的硼酸溶液；

除盐水贮存模块，用于贮存除盐水、提供除盐除氧水；

硼酸集中管理模块，分别与硼酸制备及贮存模块、除盐水贮存模块连接，硼酸集中管理模块用于自动控制配制预设浓度的硼酸溶液，对配制的预设浓度的硼酸溶液的流向进行管理；

硼酸输送及分配模块，与硼酸集中管理模块连接，硼酸输送及分配模块用于将配制的预设浓度的硼酸溶液输送至目的地。

本实施例中的核电厂硼酸综合管理***，在保证硼酸管理安全性的前提下，整合硼水补给功能，通过硼酸制备及贮存模块、除盐水贮存模块、硼酸集中管理模块、硼酸输送及分配模块，实现硼酸的集中、简约管理；简化***配置、减少设备投资；整合***功能、减少运行人员负担；取消占地较大的用于保持氧含量的补给水箱、硼酸输送泵、补给水泵、应急硼注箱，节约厂房面积和投资；取消硼酸输送泵及其相应回路，减少了电厂屏蔽设计及管理负担，降低人员剂量。

实施例2

本实施例提供一种核电厂硼酸综合管理***，包括：

硼酸制备及贮存模块1，用于制备及贮存预设高浓度的硼酸溶液；

硼酸制备及贮存模块1包括：硼酸制备箱5、与硼酸制备箱5连接的第一硼酸贮存箱6，硼酸制备箱5用于制备预设高浓度的硼酸溶液，第一硼酸贮存箱6用于贮存预设高浓度的硼酸溶液；第二硼酸贮存箱13，与硼酸制备箱5连接，第二硼酸贮存箱13用于贮存预设高浓度的硼酸溶液；

具体的，本实施例中的预设高浓度的硼酸溶液为7000～9000ppm浓硼酸溶液。

除盐水贮存模块2，用于贮存除盐水；

除盐水贮存模块2包括：除盐水贮存箱7，除氧器25，化学加药箱26；

除氧器25，与除盐水贮存箱7连接，除氧器25用于控制除盐水的氧含量。本实施例中的除氧器25采用，蒸汽除氧或注氢除氧。

化学加药箱26，与除氧器25连接，化学加药箱26用于向一回路添加所需的联氨或氢氧化锂。

除盐水贮存箱7与除氧器25之间的管路上设置有除盐水泵27，除氧器25的输出端分别与第一三通调节阀9、第二三通调节阀15连接。除氧器25与第一三通调节阀9、第二三通调节阀15之间的连接管路的母管上设置有化学加药箱26，化学加药箱26的输入端与连接管路的母管之间的管路上设置有第十三阀门44，化学加药箱26的输出端与连接管路的母管之间的管路上设置有第二止回阀43。

硼酸集中管理模块3，分别与硼酸制备及贮存模块1、除盐水贮存模块2连接，硼酸集中管理模块3用于自动控制配制预设浓度的硼酸溶液，对配制的预设浓度的硼酸溶液的流向进行管理；

硼酸集中管理模块3包括：第一管路8、设置于第一管路8上的第一三通调节阀9、控制器，第一管路8的第一端与第一硼酸贮存箱6连接，第一三通调节阀9的第一开口、第二开口分别与第一管路8连通，第一三通调节阀9的第三开口通过第二管路10与除盐水贮存箱7连接，控制器与第一三通调节阀9连接，控制器用于控制第一三通调节阀9的开度配制预设浓度的硼酸溶液；

第四管路14、设置于第四管路14上的第二三通调节阀15，第四管路14的第一端与第二硼酸贮存箱13连接，第二三通调节阀15的第四开口、第五开口分别与第四管路14连通，第二三通调节阀15的第六开口通过第五管路16与除盐水贮存箱7连接；

控制器与第二三通调节阀15连接，控制器还用于控制第二三通调节阀15的开度配制预设浓度的硼酸溶液。

硼酸输送及分配模块4，与硼酸集中管理模块3连接，硼酸输送及分配模块4用于将配制的预设浓度的硼酸溶液输送至目的地。

硼酸输送及分配模块4包括：第三管路11、设置于第三管路11上的上充泵12，第三管路11的第一端与第一管路8的第二端连接，第三管路11的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地；止回阀28，设置于第三管路11上的上充泵12下游。

第六管路17、设置于第六管路17上的第一应急硼注泵18，第六管路17的第一端与第一管路8的第二端连接，第一管路8的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地。

第七管路19、设置于第七管路19上的第二应急硼注泵20，第七管路19的第一端与第四管路14的第二端连接，第七管路19的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地。

所述的核电厂硼酸综合管理***，还包括：容控箱21，通过第八管路22与第三管路11连接，且第八管路22与第三管路11的连接处位于上充泵12的上游，容控箱21用于吸纳一回路的体积波动以及保持一回路氢气浓度。第八管路22上沿着由容控箱21到第三管路11之间的方向依次设置有第十四阀门23、第十五阀门24。

目的地包括：上充、主泵轴封水注入、应急硼注点、内置换料水箱、卸压箱喷淋和其它用户。

相对于现有技术，本实施例取消了应急硼注入***的应急硼注箱、取消除盐除氧水贮存箱，本实施例直接由除盐水***提供、取消一台上充泵，本实施例第二应急硼注泵作为上充泵的备用、取消硼酸输送泵及补给水泵。

实施例3

本实施例提供一种核电厂硼酸综合管理***，包括：

硼酸制备及贮存模块1，用于制备及贮存预设高浓度的硼酸溶液；

硼酸制备及贮存模块1包括：硼酸制备箱5、与硼酸制备箱5连接的第一硼酸贮存箱6，硼酸制备箱5用于制备预设高浓度的硼酸溶液，第一硼酸贮存箱6用于贮存预设高浓度的硼酸溶液；第二硼酸贮存箱13，与硼酸制备箱5连接，第二硼酸贮存箱13用于贮存预设高浓度的硼酸溶液；

具体的，本实施例中的预设高浓度的硼酸溶液为7000～9000ppm浓硼酸溶液。硼酸制备箱5内设置有加热器。

硼酸制备及贮存模块1还包括：第一阀门31、第二阀门32、第三阀门33、第四阀门34、第五阀门35。硼酸制备箱5与第一硼酸贮存箱6通过第九管路29连接，硼酸制备箱5与第二硼酸贮存箱13通过第十管路30连接，第九管路29上设置有第一阀门31，第十管路30上沿着从硼酸制备箱5到第二硼酸贮存箱13的方向依次设置有第二阀门32、第三阀门33。第一硼酸贮存箱6与第一管路8之间的连接管路上设置有第四阀门34，第二硼酸贮存箱13与第四管路14之间的连接管路上设置有第五阀门35。

除盐水贮存模块2，用于贮存除盐水；

除盐水贮存模块2包括：除盐水贮存箱7，除氧器25，化学加药箱26；

除氧器25，与除盐水贮存箱7连接，除氧器25用于控制除盐水的氧含量。本实施例中的除氧器25为蒸汽除氧除氧器或注氢除氧除氧器。

化学加药箱26，与除氧器25连接，化学加药箱26用于向一回路添加所需的联氨或氢氧化锂。

除盐水贮存箱7与除氧器25之间的管路上设置有除盐水泵27，除氧器25的输出端分别与第一三通调节阀9、第二三通调节阀15连接。除氧器25与第一三通调节阀9、第二三通调节阀15之间的连接管路的母管上设置有化学加药箱26，化学加药箱26的输入端与连接管路的母管之间的管路上设置有第十三阀门44，化学加药箱26的输出端与连接管路的母管之间的管路上设置有第二止回阀43。

硼酸集中管理模块3，分别与硼酸制备及贮存模块1、除盐水贮存模块2连接，硼酸集中管理模块3用于自动控制配制预设浓度的硼酸溶液，对配制的预设浓度的硼酸溶液的流向进行管理；

硼酸集中管理模块3包括：第一管路8、设置于第一管路8上的第一三通调节阀9、控制器，第一管路8的第一端与第一硼酸贮存箱6连接，第一三通调节阀9的第一开口、第二开口分别与第一管路8连通，第一三通调节阀9的第三开口通过第二管路10与除盐水贮存箱7连接，控制器与第一三通调节阀9连接，控制器用于控制第一三通调节阀9的开度配制预设浓度的硼酸溶液；

第四管路14、设置于第四管路14上的第二三通调节阀15，第四管路14的第一端与第二硼酸贮存箱13连接，第二三通调节阀15的第四开口、第五开口分别与第四管路14连通，第二三通调节阀15的第六开口通过第五管路16与除盐水贮存箱7连接；

控制器与第二三通调节阀15连接，控制器还用于控制第二三通调节阀15的开度配制预设浓度的硼酸溶液。

硼酸集中管理模块3还包括：第六阀门36、第七阀门37、第八阀门38。在第一管路8上的第一三通调节阀9的下游设置有第六阀门36。在第一管路8与第七管路19之间的连接管路上设置有第七阀门37。在第一管路8与第六管路17之间的连接管路上设置有第八阀门38。

硼酸输送及分配模块4，与硼酸集中管理模块3连接，硼酸输送及分配模块4用于将配制的预设浓度的硼酸溶液输送至目的地。

硼酸输送及分配模块4包括：第三管路11、设置于第三管路11上的上充泵12，第三管路11的第一端与第一管路8的第二端连接，第三管路11的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地；止回阀28，设置于第三管路11上的上充泵12下游。

第六管路17、设置于第六管路17上的第一应急硼注泵18，第六管路17的第一端与第一管路8的第二端连接，第一管路8的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地。

第七管路19、设置于第七管路19上的第二应急硼注泵20，第七管路19的第一端与第四管路14的第二端连接，第七管路19的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地。

硼酸输送及分配模块4还包括：第九阀门39、第十阀门40、第十一阀门41、第十二阀门42。在第三管路11上的止回阀28的下游设置有第九阀门39。在第三管路11与第七管路19之间的连接管路上设置有第十阀门40，该连接管路与第三管路11的连接处位于第九阀门39的下游，该连接管路与第七管路19的连接处位于第二应急硼注泵20的下游。在第七管路19与第六管路17之间的连接管路上设置有第十一阀门41，该连接管路与第七管路19的连接处位于第七管路19上的第二应急硼注泵20的下游，该连接管路与第六连接管路之间的连接处位于第一应急硼注泵18的下游。第三管路11分成两个支路，分别用于通向上充、轴封水注入。第七管路19用于通向第二应急硼注点。第六管路17分出四个支路，分别用于通向第一应急硼注点、内置换料水箱、泄压箱喷淋、其它用户，其中通向内置换料水箱、泄压箱喷淋、其它用户的支路的母路上设置有第十二阀门42。

所述的核电厂硼酸综合管理***，还包括：容控箱21，通过第八管路22与第三管路11连接，且第八管路22与第三管路11的连接处位于上充泵12的上游，容控箱21用于吸纳一回路的体积波动以及保持一回路氢气浓度。第八管路22上沿着由容控箱21到第三管路11之间的方向依次设置有第十四阀门23、第十五阀门24。

相对于现有技术，本实施例取消了应急硼注入***的应急硼注箱、取消除盐除氧水贮存箱，本实施例直接由除盐水***提供、取消一台上充泵，本实施例第二应急硼注泵作为上充泵的备用、取消硼酸输送泵及补给水泵。

所述的硼酸集中管理模块3根据用户需要，自动控制配制所需预设浓度的硼酸溶液。

所述的硼酸输送及分配模块4的上充泵12执行正常上充、轴封水注入以及一回路正常硼化功能，当上充泵12故障不可用时，可以通过第一应急硼注泵18执行上述功能。

本实施例中的核电厂硼酸综合管理***，从核电厂正常运行到事故状态，分层次保证硼和水补给，保证堆芯安全。

(1)上充、下泄、净化

核电厂正常运行时，使用上充、下泄、净化回路实现反应堆冷却剂化学和容积控制，包括根据反应堆冷却剂***的硼浓度调节需要提供适当浓度的硼酸溶液；补偿反应堆冷却剂***的泄漏，补偿由于瞬态冷却引起的反应堆冷却剂体积收缩，补偿反应堆冷却剂***发生小破口损失的水装量；其他一回路相关辅助功能，例如向稳压器卸压箱提供喷淋水、主泵密封注水等。

一回路下泄、净化通过孔板和换热器、净化装置，净化后反应堆冷却剂回到容控箱21。

硼酸集中管理模块3包括：第一三通调节阀9、第二三通调节阀15，第一三通调节阀9、第二三通调节阀15互为备用，每个三通调节阀可以根据所需硼酸溶液浓度及流量调节硼酸量和补给水量，使得适当流量的硼酸和除盐除氧水混合后满足注硼需要。然后通过上充泵12回路注入反应堆冷却剂回路。如果上充泵12故障，隔离上充泵12后阀门，开启硼酸集中管理模块3中其中一条应急硼注入管线的第七阀门37或第八阀门38和该应急硼注入管线与上充管线之间的第十阀门40、第十一阀门41，使用第一应急硼注泵18或第二应急硼注泵20向一回路提供硼水。如果此时注入流量不足，机组准备后撤停堆。其中，第七阀门37、第八阀门38、第十阀门40、第十一阀门41为隔离阀。

其他辅助功能通过开启相应隔离阀实现注入。

补给水通过核岛除盐水分配***的除盐水泵27提供动力，经过辅助给水***除氧器25除氧后到达硼酸集中管理模块3。化学加药通过化学加药箱26在此管路上实现。

(2)应急硼注入

在发生未停堆的预期瞬态事故(ATWS)工况，向反应堆冷却剂***快速注入浓硼酸溶液，保证堆芯的次临界状态；在发生任何需要向反应堆冷却剂***补硼或者补水的事故工况，如果其他补硼或补水途径不可用，可以通过第一应急硼注泵18或第二应急硼注泵20注入实现向一回路的硼化、补水。

应急硼注入需要执行安全停堆功能。将应急硼注入回路冗余设置并保证足够的硼酸溶液。

利用本实施例中的核电厂硼酸综合管理***将硼酸相关***进行功能整合，集中管理，省去了现有技术原设计中的冗余设置，节省了大量设备并节省了厂房空间，预计节省设备投资1636万元。

实施例4

一种核电厂硼酸综合管理方法，如图3所示，包括以下步骤：

实时监测一回路中各用户的硼浓度，比对目标硼浓度，发出控制信号给硼酸制备贮存模块和除盐水贮存模块；

根据当前硼浓度、目标硼浓度、硼酸贮存箱内的硼浓度，实时计算所需的浓硼酸流量和除盐除氧水流量；

将硼酸制备贮存模块制备及贮存的硼酸溶液，以及除盐水贮存模块产生的除盐除氧水，在硼酸集中管理模块中进行混合，配置预设浓度的硼酸溶液，并对配置的预设浓度的硼酸溶液的流向进行管理；

所述预设浓度的硼酸溶液经过硼酸输送及分配模块输送至目的地。所述目的地包括：上充、轴封水注入、应急硼注点、内置换料水箱、卸压箱喷淋、和其它用户中的任意一种或几种。

通过上充泵执行上充、轴封水注入以及一回路的硼化功能。

当其他补硼及补水途径不可用时，通过所述核电厂硼酸综合管理***向应急硼注点注入硼酸溶液，实现向一回路的硼化及补水。

通过第一硼酸贮存箱和第二硼酸贮存箱分别贮存硼酸溶液，所述硼酸溶液分别通过两条线路配置成预设浓度的硼酸溶液，经过硼酸输送及分配模块输送至目的地。

通过容控箱控制一回路的体积波动并保持一回路氢气浓度。

通过控制器实时监测一回路中各用户的硼浓度，比对目标硼浓度，发出控制信号给硼酸制备贮存模块和除盐水贮存模块，自动控制调节阀开度，以配置预设浓度的硼酸溶液。

根据一回路内的情况，向一回路添加所需的联氨或氢氧化锂。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (16)

1.一种核电厂硼酸综合管理***，其特征在于，包括：硼酸制备及贮存模块(1)，用于制备及贮存硼酸溶液；所述硼酸制备及贮存模块(1)包括：硼酸制备箱(5)、以及与所述硼酸制备箱连接的第一硼酸贮存箱(6)；第二硼酸贮存箱(13)，与所述硼酸制备箱(5)连接；

除盐水贮存模块(2)，用于贮存除盐水；所述除盐水贮存模块(2)包括：除盐水贮存箱(7)和除氧器(25)，所述除氧器(25)一端与所述除盐水贮存箱(7)连接，另一端与硼酸集中管理模块(3)中的第二管路(10)、第五管路(16)连接；

硼酸集中管理模块(3)，分别与硼酸制备及贮存模块(1)、除盐水贮存模块(2)连接，用于自动控制配制预设浓度的硼酸溶液，对配制的预设浓度的硼酸溶液的流向进行管理；

所述硼酸集中管理模块(3)包括：第一管路(8)、设置于第一管路(8)上的第一三通调节阀(9)、以及控制器；

所述第一管路(8)的第一端与所述第一硼酸贮存箱(6)连接，

所述第一三通调节阀(9)的第一开口、第二开口分别与所述第一管路(8)连通，所述第一三通调节阀(9)的第三开口通过第二管路(10)与所述除氧器(25)连接；

所述控制器与所述第一三通调节阀(9)连接，用于控制第一三通调节阀(9)的开度配制预设浓度的硼酸溶液；

第四管路(14)、以及设置于第四管路(14)上的第二三通调节阀(15)；

所述第四管路(14)的第一端与所述第二硼酸贮存箱(13)连接，所述第二三通调节阀(15)的第四开口、第五开口分别与所述第四管路(14)连通，所述第二三通调节阀(15)的第六开口通过第五管路(16)与除氧器(25)连接；

硼酸输送及分配模块(4)，与硼酸集中管理模块连接，用于将配制的预设浓度的硼酸溶液输送至目的地；

所述硼酸输送及分配模块(4)包括：第三管路(11)、以及设置于第三管路(11)上的上充泵(12)；

所述第三管路(11)的第一端与所述第一管路(8)的第二端连接，所述第三管路(11)的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地；

第六管路(17)、以及设置于第六管路(17)上的第一应急硼注泵(18)，第六管路(17)的第一端与第一管路(8)的第二端连接，第六管路(17)的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地；

第七管路(19)、以及设置于第七管路(19)上的第二应急硼注泵(20)；

所述第七管路(19)的第一端与所述第四管路(14)的第二端连接，所述第四管路(14)的第二端用于输送预设浓度的硼酸溶液至目的地。

2.根据权利要求1所述的核电厂硼酸综合管理***，其特征在于，所述除盐水贮存模块(2)中还包括化学加药箱(26)，所述化学加药箱(26)设置于所述除氧器(25)与所述硼酸集中管理模块(3)之间。

3.根据权利要求1所述的核电厂硼酸综合管理***，其特征在于，所述硼酸输送及分配模块(4)还包括：设置于第三管路(11)上的上充泵(12)下游的止回阀(28)。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的核电厂硼酸综合管理***，其特征在于，还包括：容控箱(21)，设置于所述硼酸集中管理模块与所述硼酸输送及分配模块之间，用于吸纳一回路的体积波动以及保持一回路氢气浓度。

5.根据权利要求4所述的核电厂硼酸综合管理***，其特征在于，所述容控箱(21)通过第八管路(22)与第一管路(8)和第三管路(11)的连接处连接。

6.根据权利要求1所述的核电厂硼酸综合管理***，其特征在于，所述控制器还与第二三通调节阀(15)连接，所述控制器还用于控制第二三通调节阀的开度配制预设浓度的硼酸溶液。

7.根据权利要求1所述的核电厂硼酸综合管理***，其特征在于，所述除氧器(25)的输入端与所述除盐水贮存箱(7)连接，输出端分别与第一三通调节阀(9)以及第二三通调节阀(15)连接。

8.根据权利要求1所述的核电厂硼酸综合管理***，其特征在于，所述除氧器(25)与第一三通调节阀(9)、第二三通调节阀(15)之间的连接管路的母管上设置有化学加药箱(26)。

9.一种核电厂硼酸综合管理方法，其特征在于，利用权利要求1～8任意一项所述的核电厂硼酸综合管理***，对硼酸的补给、输送、分配进行集约化管理，包括以下步骤：

实时监测各用户的硼浓度，比对目标硼浓度，发出控制信号给硼酸制备贮存模块和除盐水贮存模块；

根据当前硼浓度、目标硼浓度、硼酸贮存箱内的硼浓度，实时计算所需的浓硼酸流量和除盐除氧水流量；

将硼酸制备贮存模块制备及贮存的硼酸溶液，以及除盐水贮存模块产生的除盐除氧水，在硼酸集中管理模块中进行混合，配置预设浓度的硼酸溶液，并对配置的预设浓度的硼酸溶液的流向进行管理；

所述预设浓度的硼酸溶液经过硼酸输送及分配模块输送至目的地。

10.根据权利要求9所述的核电厂硼酸综合管理方法，其特征在于，所述目的地包括：上充、主泵轴封水注入、应急硼注点、内置换料水箱、卸压箱喷淋、和其它用户中的任意一种或几种。

11.根据权利要求10所述的核电厂硼酸综合管理方法，其特征在于，通过上充泵执行上充、主泵轴封水注入以及一回路的硼化功能。

12.根据权利要求11所述的核电厂硼酸综合管理方法，其特征在于，当其他补硼及补水途径不可用时，通过所述核电厂硼酸综合管理***向应急硼注点注入硼酸溶液，实现向一回路的硼化及补水。

13.根据权利要求9所述的核电厂硼酸综合管理方法，其特征在于，通过第一硼酸贮存箱和第二硼酸贮存箱分别贮存硼酸溶液，所述硼酸溶液分别通过两条线路配置成预设浓度的硼酸溶液，经过硼酸输送及分配模块输送至目的地。

14.根据权利要求9所述的核电厂硼酸综合管理方法，其特征在于，通过容控箱控制一回路的体积波动并保持一回路氢气浓度。

15.根据权利要求9所述的核电厂硼酸综合管理方法，其特征在于，通过控制器实时监测各用户的硼浓度，比对目标硼浓度，发出控制信号给硼酸制备贮存模块和除盐水贮存模块，自动控制调节阀开度，以配置预设浓度的硼酸溶液。

16.根据权利要求9所述的核电厂硼酸综合管理方法，其特征在于，根据一回路水质，向一回路添加联氨或氢氧化锂。

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