一种高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的系统及方法与流程

本发明属于核电安全设施，涉及一种高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的系统及方法。

背景技术：

1、高温气冷堆蒸汽发生器采用立式、直流螺旋管式，具有结构紧凑、换热效率高、便于一体化布置等优点，也具有汽液两相流不稳定性和沸腾传热复杂、多变的运行特点，运行期间对于水汽品质要求显著高于压水堆机组。同时，由于高温气冷堆二回路的压力远高于一回路，因此，蒸汽发生器传热管发生泄漏或破口后，蒸汽发生器内的汽水混合物将在二次侧的高压作用下喷放进入一回路，并随着氦气流经堆芯。球床内水蒸气浓度的增加，会改变堆芯中子的慢化或吸收效应，从而改变堆芯的反应性；进入堆芯的水蒸气在高温条件下会与石墨发生氧化腐蚀反应，产生水煤气，严重影响堆芯的安全稳定。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的系统及方法，该系统及方法能够保证堆芯安全稳定。

2、为达到上述目的，本发明公开了一种高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的系统，包括蒸汽发生器、主蒸汽集管、排放烟囱、给水集管、给水泵、第四阀组、水处理装置、补充水箱及排放液回收装置；

3、蒸汽发生器的管侧出口分为三路，其中，一路经第一阀组与主蒸汽集管的入口相连通，第一路经第二阀组及除碘净化装置与排放烟囱相连通，第三路经第三阀组与排放烟囱相连通。

4、给水集管的出口与给水泵的入口相连通，给水泵的出口分为两路，其中，一路与第四阀组的入口相连通，另一路经第六阀组与水处理装置的入口相连通，水处理装置的出口经净化水输送泵后分为两路，其中一路经第七阀组与给水集管的入口相连通，另一路经第八阀组与补充水箱的入口相连通，补充水箱的出口经补水泵与蒸汽发生器的管侧入口相连通；第四阀组的出口分为两路，其中，一路经第五阀组与排放液回收装置的入口相连通，另一路与蒸汽发生器的管侧入口相连通。

5、还包括反应堆及主氦风机，反应堆的出口与蒸汽发生器的壳侧入口相连通，蒸汽发生器的壳侧出口与主氦风机的入口相连通，主氦风机的出口与反应堆的入口相连通。

6、还包括给水监测仪，给水监测仪与给水泵的出口与第四阀组之间的管道相连通。

7、还包括湿度监测仪，湿度监测仪与反应堆的出口和蒸汽发生器的入口之间的管道相连通。

8、第一阀组、第二阀组、第四阀组、第五阀组、第六阀组、第七阀组和第八阀组均由隔离阀和调节阀组成；

9、第三阀组为弹簧式安全阀组。

10、本发明所述的高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的方法，包括机组正常运行工况、净化回路投入运行工况、超压保护运行工况及事故排放运行工况。

11、机组正常运行工况下，包括以下步骤：

12、1)反应堆正常启动，启动主氦风机，通过主氦风机输送冷氦气至反应堆的堆芯吸收热量成为热氦气，热氦气进入蒸汽发生器的壳侧中与管侧给水换热后成为冷氦气，所述冷氦气继续输送至反应堆的堆芯中吸热，以形成反应堆的循环回路；

13、2)启动给水泵，给水集管输出的给水经给水泵输送至蒸汽发生器的管侧中，吸收蒸汽发生器中热氦气热量后，产生的蒸汽进入主蒸汽集管中；通过给水监测仪在线实时监测蒸汽发生器管侧入口处的给水品质，通过湿度监测仪在线实时监测蒸汽发生器壳侧的湿度，保证蒸汽发生器运行期间参数正常，反应堆升至满功率运行，蒸汽发生器满负荷运行。

14、净化回路投入运行工况下，包括以下步骤：

15、1)当湿度监测仪显示正常，给水监测仪显示异常时，反应堆降功率运行，第四阀组关闭，启动补水泵，通过补水泵将补充水箱中的给水输送至蒸汽发生器的管侧中，保证蒸汽发生器的给水流量稳定；

16、2)第六阀组及第七阀组打开，净化水输送泵启动，给水集管输出的给水经水处理装置净化后，由净化水输送泵输送至给水集管中，以形成净化回路；

17、3)待给水监测仪显示正常后，关闭第六阀组，停运净化水输送泵，打开第四阀组及第八阀组，当蒸汽发生器给水流量稳定后，停运补水泵，重新恢复至机组正常运行工况，反应堆升功率至初始运行状态，补充水箱补至正常液位后，关闭第八阀组。

18、超压保护运行工况下，包括以下步骤：

19、当主蒸汽集管的压力超过设计压力时，则将第三阀组打开，将主蒸汽泄至排放烟囱，当主蒸汽集管的压力回落至正常运行压力后，则第三阀组关闭，重新恢复至机组正常运行工况。

20、事故排放运行工况下，包括以下步骤：

21、当湿度监测仪显示异常时，反应堆降功率至停堆，主氦风机停运，第四阀组关闭，第二阀组及第五阀组打开，蒸汽发生器中的汽水混合物非能动排放，放射性给水排至排放液回收装置中，放射性蒸汽排至除碘净化装置，经过滤后排至排放烟囱。

22、本发明具有以下有益效果：

23、本发明所述的高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的系统及方法在具体操作时，通过监测二回路给水水质，当蒸汽发生器给水品质异常时，及时切换至净化回路，同时通过补充水箱来保证蒸汽发生器给水流量稳定；通过监测一回路氦气湿度，当蒸汽发生器传热管破裂后，及时切换至事故排放回路，避免一回路堆芯进水事故的发生，同时安全回收蒸汽发生器中带有放射性的汽水混合物；当主蒸汽压力较高时，及时切换至超压保护回路，泄压至正常运行压力，保证机组运行的安全稳定。

24、进一步，本发明中，蒸汽发生器各种运行回路通过阀门组隔离与切换，具有运行工况独立和投切过程快的优点，系统可靠性较高。

技术特征：

1.一种高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的系统，其特征在于，包括蒸汽发生器(2)、主蒸汽集管(5)、排放烟囱(8)、给水集管(10)、给水泵(11)、第四阀组(12)、水处理装置(16)、补充水箱(20)及排放液回收装置(14)；

2.根据权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的系统，其特征在于，还包括反应堆(1)及主氦风机(3)，反应堆(1)的出口与蒸汽发生器(2)的壳侧入口相连通，蒸汽发生器(2)的壳侧出口与主氦风机(3)的入口相连通，主氦风机(3)的出口与反应堆(1)的入口相连通。

3.根据权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的系统，其特征在于，还包括给水监测仪(22)，给水监测仪(22)与给水泵(11)的出口与第四阀组(12)之间的管道相连通。

4.根据权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的系统，其特征在于，还包括湿度监测仪(23)，湿度监测仪(23)与反应堆(1)的出口和蒸汽发生器(2)的入口之间的管道相连通。

5.根据权利要求1所述的高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的系统，其特征在于，第一阀组(4)、第二阀组(6)、第四阀组(12)、第五阀组(13)、第六阀组(15)、第七阀组(18)和第八阀组(19)均由隔离阀和调节阀组成；

6.一种高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的方法，其特征在于，基于权利要求4所述的高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的系统，包括机组正常运行工况、净化回路投入运行工况、超压保护运行工况及事故排放运行工况。

7.根据权利要求6所述的高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的方法，其特征在于，机组正常运行工况下，包括以下步骤：

8.根据权利要求6所述的高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的方法，其特征在于，净化回路投入运行工况下，包括以下步骤：

9.根据权利要求6所述的高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的方法，其特征在于，超压保护运行工况下，包括以下步骤：

10.根据权利要求6所述的高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的方法，其特征在于，事故排放运行工况下，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种高温气冷堆蒸汽发生器典型运行工况的系统及方法，给水集管的出口与给水泵的入口相连通，给水泵的出口分为两路，其中，一路与第四阀组的入口相连通，另一路经第六阀组与水处理装置的入口相连通，水处理装置的出口经净化水输送泵后分为两路，其中一路经第七阀组与给水集管的入口相连通，另一路经第八阀组与补充水箱的入口相连通，补充水箱的出口经补水泵与蒸汽发生器的管侧入口相连通；第四阀组的出口分为两路，其中，一路经第五阀组与排放液回收装置的入口相连通，另一路与蒸汽发生器的管侧入口相连通，该系统及方法能够保证堆芯安全稳定。技术研发人员：刘俊峰,王威,张振鲁,韩传高,马晓珑,黄建利,董雷,安娜,张瑞祥,令彤彤,李长海,吴寿贵,张卫军,张恒受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15