CN113628771A - 一种蒸汽发生器事故保护***及其工作方法 - Google Patents

一种蒸汽发生器事故保护***及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蒸汽发生器事故保护***及其工作方法，蒸汽发生器的管侧出口经蒸汽快速隔离阀与蒸汽输出管道相连通，给水快速隔离阀与蒸汽发生器之间的管道上设置有事故排水阀；大气释放阀设置于蒸汽发生器与蒸汽快速隔离阀之间。入口钠阀的出口与蒸汽发生器壳侧的钠入口相连通，出口钠阀的入口与蒸汽发生器壳侧的钠出口相连通，流量差计与入口钠阀的出口与出口钠阀的入口相连通；蒸汽发生器壳侧的上部设置有蒸汽发生器气腔，蒸汽发生器气腔顶部安装有气中氢计，蒸汽发生器壳侧的下部安装有钠中氢计，该***及其工作方法能够对小泄露进行及时监测，同时在大泄露时防止主回路冷却剂被污染。

Description

一种蒸汽发生器事故保护***及其工作方法
技术领域
本发明属于蒸汽发生器事故保护领域，具体涉及一种蒸汽发生器事故保护***及其工作方法。
背景技术
在液态金属(锂或者钠)冷却的反应堆蒸汽发生器事故设计不同于目前主流的水冷堆，传热管的泄漏会导致液态金属(锂或者钠)和水(或水蒸气)发生化学反应，生成氢气并放出热量，导致***严重的压力瞬态冲击。因此在液态金属(锂或者钠)冷却的反应堆蒸汽发生器整体设计中要求发生小泄漏应及时被监测到，要求针对小泄漏报警信号具有高可靠性，并及时从主回路隔离。对大泄漏工况下的设计要求为可靠的大泄漏信号，防止回路压力上升到允许限制；及时隔离故障模块，防止主回路冷却剂被污染。以液态金属(锂或者钠)作为冷却剂的反应堆的蒸汽发生器事故保护***应具备监测和超压保护、隔离排放和包容钠水反应产物的功能，然而现有技术中并没有给出类似的公开。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种蒸汽发生器事故保护***及其工作方法，该***及其工作方法能够对小泄露进行及时监测，同时在大泄露时防止主回路冷却剂被污染。
为达到上述目的，本发明所述的蒸汽发生器事故保护***包括给水管道、给水快速隔离阀、蒸汽发生器、蒸汽快速隔离阀、蒸汽输出管道、大气释放阀、入口钠阀、出口钠阀、流量差计、事故排钠阀、一级排放罐及***膜；
给水管道经给水快速隔离阀与蒸汽发生器的管侧入口相连通，蒸汽发生器的管侧出口经蒸汽快速隔离阀与蒸汽输出管道相连通，给水快速隔离阀与蒸汽发生器之间的管道上设置有事故排水阀；大气释放阀设置于蒸汽发生器与蒸汽快速隔离阀之间。
入口钠阀的出口与蒸汽发生器壳侧的钠入口相连通，出口钠阀的入口与蒸汽发生器壳侧的钠出口相连通，流量差计与入口钠阀的出口与出口钠阀的入口相连通；
蒸汽发生器壳侧的上部设置有蒸汽发生器气腔，蒸汽发生器气腔顶部安装有气中氢计，蒸汽发生器壳侧的下部安装有钠中氢计，其中，钠中氢计位于蒸汽发生器壳侧中钠液面以下。
蒸汽发生器壳侧的上侧及下侧均安装有气泡噪声探测器。
蒸汽发生器壳侧的底部出口经事故排钠阀与一级排放罐相连通。
蒸汽发生器底部侧面的出口经***膜与一级排放罐相连通。
还包括氩气供应***及氩气供应阀；氩气供应***经氩气供应阀与蒸汽发生器气腔相连通。
还包括二级排放罐及钠蒸汽冷阱；一级排放罐的顶部出口与二级排放罐的上侧入口相连通，二级排放罐的底部出口与一级排放罐的入口相连通，二级排放罐的出口与钠蒸汽冷阱相连通。
***膜与一级排放罐之间的管道上安装有若干温度传感器。
温度传感器的数目为四个，流量差计的数目为四个。
气中氢计的数目及钠中氢计的数目均为两个。
事故排水阀的出口连通有疏水扩容器。
一种蒸汽发生器事故保护***的工作方法，包括：
1)蒸汽发生器小泄漏工况
根据两个钠中氢计检测的数据、两个气中氢计检测的数据以及两个气泡噪声探测器检测到的数据判断蒸汽发生器是否发生小泄露；
当蒸汽发生器发生小泄露时，则关闭蒸汽快速隔离阀及给水快速隔离阀，同时关闭入口钠阀及出口钠阀，打开大气释放阀，对蒸汽发生器管侧进行排汽排水泄压，蒸汽发生器管侧压力降低至预设压力值时，则自动关闭大气释放阀，打开事故排水阀，将蒸汽发生器管侧的水排出；
于此同时，蒸汽发生器壳侧中的钠通过事故排钠阀排到一级排放罐中；
2)蒸汽发生器大泄漏工况
根据四个流量差计检测得到的数据以及四个温度传感器检测得到的数据判断蒸汽发生器是否发生大泄露；
当蒸汽发生器发生大泄露时，关闭蒸汽快速隔离阀、给水快速隔离阀、入口钠阀及出口钠阀，打开大气释放阀，对蒸汽发生器管侧进行排汽排水泄压，待蒸汽发生器管侧的压力小于预设压力值后，大气释放阀自动关闭，事故排水阀根据蒸汽发生器管侧汽水侧压力自动开关，以排出蒸汽发生器管侧剩余的汽水；
蒸汽发生器排出的钠、氢气及钠蒸汽形成的混合物流入一级排放罐中。
步骤1)中，当两个钠中氢计及两个气中氢计中任意两个检测的数据超标时，则说明蒸汽发生器发生小泄露；当两个气泡噪声探测器中的一个检测到的数据超标且两个钠中氢计及两个气中氢计中的一个检测到的数据超标时，则说明蒸汽发生器发生小泄露。
当四个流量差计中的两个检测到的流量数据超过预设流量偏差报警值时，则说明蒸汽发生器发生大泄露；
当超过两个温度传感器检测得到的温度超过温度偏差报警值时，则说明蒸汽发生器发生大泄露。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的蒸汽发生器事故保护***及其工作方法在具体操作时，采用钠中氢计、气中氢计及气泡噪声探测器的多样性及冗余组合，对蒸汽发生器小泄露进行可靠监测，同时在蒸汽发生器泄露时进行故障控制。另外，本发明采用蒸汽发生器气腔及***膜双重作用机制，有效缓解大泄漏时的压力瞬态，有助于保证蒸汽发生器及相连通设备的运行安全。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为入口钠阀、2为蒸汽发生器、3为蒸汽发生器气腔、4为出口钠阀、4-1为流量差计、5为蒸汽快速隔离阀、6为大气释放阀、7为给水快速隔离阀、8为事故排水阀、9为疏水扩容器、10为***膜、10-1为温度传感器、11为事故排钠阀、12为一级排放罐、13为二级排放罐、14为钠蒸汽冷阱、15-1为钠中氢计、15-2为气中氢计、16为气泡噪声探测器、17为氩气供应***、18为氩气供应阀。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1，本发明所述的蒸汽发生器事故保护***包括给水管道、给水快速隔离阀7、蒸汽发生器2、蒸汽快速隔离阀5、蒸汽输出管道、大气释放阀6、入口钠阀1、出口钠阀4、流量差计4-1、事故排钠阀11、一级排放罐12及***膜10；
给水管道经给水快速隔离阀7与蒸汽发生器2的管侧入口相连通，蒸汽发生器2的管侧出口经蒸汽快速隔离阀5与蒸汽输出管道相连通，给水快速隔离阀7与蒸汽发生器2之间的管道上设置有事故排水阀8，事故排水阀8的出口连通有疏水扩容器9；大气释放阀6设置于蒸汽发生器2与蒸汽快速隔离阀5之间。
入口钠阀1的出口与蒸汽发生器2壳侧的钠入口相连通，出口钠阀4的入口与蒸汽发生器2壳侧的钠出口相连通，四个流量差计4-1与入口钠阀1的出口与出口钠阀4的入口相连通，流量偏差动作定值为20％。
蒸汽发生器2壳侧的上部设置有蒸汽发生器气腔3，氩气供应***17经氩气供应阀18与蒸汽发生器气腔3相连通，蒸汽发生器气腔3顶部安装有两个气中氢计15-2，蒸汽发生器2壳侧的下部安装有两个钠中氢计15-1，其中，各钠中氢计15-1位于蒸汽发生器2壳侧中钠液面以下。
蒸汽发生器2壳侧的上侧及下侧均安装有气泡噪声探测器16。
蒸汽发生器2壳侧的底部出口经事故排钠阀11与一级排放罐12相连通，一级排放罐12的顶部出口与二级排放罐13的上侧入口相连通，二级排放罐13的底部出口与一级排放罐12的入口相连通，二级排放罐13的出口与钠蒸汽冷阱14相连通。
蒸汽发生器2底部侧面的出口经***膜10与一级排放罐12相连通，***膜10与一级排放罐12之间的管道上安装有若干温度传感器10-1，其中，温度偏差动作定值为100℃。
本发明所述蒸汽发生器事故保护***的工作方法包括以下步骤：
1)蒸汽发生器2发生小泄漏工况
根据两个钠中氢计15-1检测的数据、两个气中氢计15-2检测的数据以及两个气泡噪声探测器16检测到的数据判断蒸汽发生器2是否发生小泄露，其中，当两个钠中氢计15-1及两个气中氢计15-2中任一两个检测的数据超标时，则说明蒸汽发生器2发生小泄露；当两个气泡噪声探测器16中的一个检测到的数据超标且两个钠中氢计15-1及两个气中氢计15-2中的一个检测到的数据超标时，则说明蒸汽发生器2发生小泄露；
当蒸汽发生器2发生小泄露时，则关闭蒸汽快速隔离阀5及给水快速隔离阀7，同时关闭入口钠阀1及出口钠阀4，打开大气释放阀6，对蒸汽发生器2管侧进行快速排汽排水泄压，蒸汽发生器2管侧压力降低至预设压力值时，则自动关闭大气释放阀6，打开事故排水阀8，将蒸汽发生器2管侧的水排至疏水扩容器9中；
于此同时，打开氩气供应阀18，在氩气的压力下，蒸汽发生器2壳侧中的钠通过事故排钠阀11排到一级排放罐12中，其中，氩气压力高于汽水侧压力，以便加速排钠速度，同时减少漏入的水量。
2)蒸汽发生器2大泄漏工况
当蒸汽发生器2发生大泄漏时，蒸汽发生器2内部发生剧烈的钠水反应，以形成剧烈的压力瞬态，蒸汽发生器2的进出口钠流量产生巨大偏差，即当四个流量差计4-1中的两个检测到的流量数据超过预设流量偏差报警值时，则说明蒸汽发生器2发生大泄露；
此时蒸汽发生器气腔3可以补偿一部分压力瞬态的冲击，当蒸汽发生器2壳侧的内压力高于***膜10的动作值时，蒸汽发生器2壳侧中的钠通过***膜10排到一级排放罐12中，此时4个温度传感器10-1检测得到的温度升高，超过两个温度传感器10-1检测得到的温度超过温度偏差报警值时，则说明蒸汽发生器2发生大泄露；
此时关闭蒸汽快速隔离阀5、给水快速隔离阀7、入口钠阀1及出口钠阀4，打开大气释放阀6，对蒸汽发生器2管侧进行快速排汽排水泄压，待蒸汽发生器2管侧的压力小于预设压力值后，大气释放阀6自动关闭，后续事故排水阀8根据蒸汽发生器2管侧汽水侧压力自动开关，以排出蒸汽发生器2管侧剩余的汽水；
蒸汽发生器2排出的钠、氢气及钠蒸汽形成的混合物流入一级排放罐12中，其中，氢气与钠蒸汽形成混合气体气体经一级排放罐12顶部进入二级排放罐13中，其中大部分钠蒸汽在二级排放罐13中被冷凝分离，并通过二级排放罐13底部回流排至一级排放罐12中，剩下的钠蒸汽在钠蒸汽冷阱14中被冷凝收集，钠水反应产生的氢气排至大气；
在大泄漏发生后，为快速排钠，可以同时打开事故排钠阀11，将蒸汽发生器2壳侧中的钠排到一级排放罐12中，排钠过程中打开氩气供应阀18，通过氩气供应***17输出的氩气提供动力，以快速排出蒸汽发生器2壳侧中的钠，同时减少漏入的水量。

Claims (10)

1.一种蒸汽发生器事故保护***，其特征在于，包括给水管道、给水快速隔离阀(7)、蒸汽发生器(2)、蒸汽快速隔离阀(5)、蒸汽输出管道、大气释放阀(6)、入口钠阀(1)、出口钠阀(4)、流量差计(4-1)、事故排钠阀(11)、一级排放罐(12)及***膜(10)；
给水管道经给水快速隔离阀(7)与蒸汽发生器(2)的管侧入口相连通，蒸汽发生器(2)的管侧出口经蒸汽快速隔离阀(5)与蒸汽输出管道相连通，给水快速隔离阀(7)与蒸汽发生器(2)之间的管道上设置有事故排水阀(8)；大气释放阀(6)设置于蒸汽发生器(2)与蒸汽快速隔离阀(5)之间；
入口钠阀(1)的出口与蒸汽发生器(2)壳侧的钠入口相连通，出口钠阀(4)的入口与蒸汽发生器(2)壳侧的钠出口相连通，流量差计(4-1)与入口钠阀(1)的出口与出口钠阀(4)的入口相连通；
蒸汽发生器(2)壳侧的上部设置有蒸汽发生器气腔(3)，蒸汽发生器气腔(3)顶部安装有气中氢计(15-2)，蒸汽发生器(2)壳侧的下部安装有钠中氢计(15-1)，其中，钠中氢计(15-1)位于蒸汽发生器(2)壳侧中钠液面以下；
蒸汽发生器(2)壳侧的上侧及下侧均安装有气泡噪声探测器(16)；
蒸汽发生器(2)壳侧的底部出口经事故排钠阀(11)与一级排放罐(12)相连通；
蒸汽发生器(2)底部侧面的出口经***膜(10)与一级排放罐(12)相连通。
2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器事故保护***，其特征在于，还包括氩气供应***(17)及氩气供应阀(18)；氩气供应***(17)经氩气供应阀(18)与蒸汽发生器气腔(3)相连通。
3.根据权利要求1所述的蒸汽发生器事故保护***，其特征在于，还包括二级排放罐(13)及钠蒸汽冷阱(14)；一级排放罐(12)的顶部出口与二级排放罐(13)的上侧入口相连通，二级排放罐(13)的底部出口与一级排放罐(12)的入口相连通，二级排放罐(13)的出口与钠蒸汽冷阱(14)相连通。
4.根据权利要求1所述的蒸汽发生器事故保护***，其特征在于，***膜(10)与一级排放罐(12)之间的管道上安装有若干温度传感器(10-1)。
5.根据权利要求4所述的蒸汽发生器事故保护***，其特征在于，温度传感器(10-1)的数目为四个，流量差计(4-1)的数目为四个。
6.根据权利要求5所述的蒸汽发生器事故保护***，其特征在于，气中氢计(15-2)的数目及钠中氢计(15-1)的数目均为两个。
7.根据权利要求1所述的蒸汽发生器事故保护***，其特征在于，事故排水阀(8)的出口连通有疏水扩容器(9)。
8.一种权利要求5所述蒸汽发生器事故保护***的工作方法，其特征在于，包括：
1)蒸汽发生器(2)小泄漏工况
根据两个钠中氢计(15-1)检测的数据、两个气中氢计(15-2)检测的数据以及两个气泡噪声探测器(16)检测到的数据判断蒸汽发生器(2)是否发生小泄露；
当蒸汽发生器(2)发生小泄露时，则关闭蒸汽快速隔离阀(5)及给水快速隔离阀(7)，同时关闭入口钠阀(1)及出口钠阀(4)，打开大气释放阀(6)，对蒸汽发生器(2)管侧进行排汽排水泄压，蒸汽发生器(2)管侧压力降低至预设压力值时，则自动关闭大气释放阀(6)，打开事故排水阀(8)，将蒸汽发生器(2)管侧的水排出；
于此同时，蒸汽发生器(2)壳侧中的钠通过事故排钠阀(11)排到一级排放罐(12)中；
2)蒸汽发生器(2)大泄漏工况
根据四个流量差计(4-1)检测得到的数据以及四个温度传感器(10-1)检测得到的数据判断蒸汽发生器(2)是否发生大泄露；
当蒸汽发生器(2)发生大泄露时，关闭蒸汽快速隔离阀(5)、给水快速隔离阀(7)、入口钠阀(1)及出口钠阀(4)，打开大气释放阀(6)，对蒸汽发生器(2)管侧进行排汽排水泄压，待蒸汽发生器(2)管侧的压力小于预设压力值后，大气释放阀(6)自动关闭，事故排水阀(8)根据蒸汽发生器(2)管侧汽水侧压力自动开关，以排出蒸汽发生器(2)管侧剩余的汽水；
蒸汽发生器(2)排出的钠、氢气及钠蒸汽形成的混合物流入一级排放罐(12)中。
9.根据权利要求8所述的蒸汽发生器事故保护***的工作方法，其特征在于，步骤1)中，当两个钠中氢计(15-1)及两个气中氢计(15-2)中任意两个检测的数据超标时，则说明蒸汽发生器(2)发生小泄露；当两个气泡噪声探测器(16)中的一个检测到的数据超标且两个钠中氢计(15-1)及两个气中氢计(15-2)中的一个检测到的数据超标时，则说明蒸汽发生器(2)发生小泄露。
10.根据权利要求8所述的蒸汽发生器事故保护***的工作方法，其特征在于，当四个流量差计(4-1)中的两个检测到的流量数据超过预设流量偏差报警值时，则说明蒸汽发生器(2)发生大泄露；
当超过两个温度传感器(10-1)检测得到的温度超过温度偏差报警值时，则说明蒸汽发生器(2)发生大泄露。
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