一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统和方法与流程

本发明涉及核辅助系统的，更具体地说，涉及一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统和方法。

背景技术：

1、核电站是利用核反应堆产生的能量加热一回路冷却剂，再由一回路冷却剂在蒸汽发生器中加热二回路的水产生蒸汽，由蒸汽推动汽轮发电机组产生电能。

2、某核电站机组在冷停堆时，为检修一回路部分设备，需要部分排空一回路，以便维修或达到所需的运行工况。但是，在此过程中，由于稳压器底部至反应堆压力容器的法兰面间水位在主控室没有监测，因而不能跟踪这段区间范围内的水位变化，而原始水位探头可靠性较差，精度低，无法满足余热排出系统低水位运行时水位监测的需要，将导致存在以下危险：一回路水充进蒸汽发生器下封头；机组失去余热排出系统停堆冷却；反应堆压力容器法兰而被淹没(指一回路水位高过法兰面水位)。因此，需要改进一回路的水位测量方法。

3、当余热排出系统(核电站在换料大修的相关运行模式时，会由余热排出系统进行一回路的冷却和净化，该系统从二环路取水，经过冷却后回水至一、三环路)在环路中间水位运行时，一回路水位下降或/和余热排出系统泵(这里的余热排出系统泵指的是余热排出系统中的余热排出泵)的流量太高，将导致余热排出系统泵吸入流量不足，可能在余热排出系统泵吸入口产生旋涡，将空气吸入余热排出系统管道，余热排出系统泵将严重损坏而最终停运，造成堆芯失去循环及冷却。当余热排出系统完全失去后，堆芯冷却丧失，随着反应堆内水的蒸发，堆芯逐渐露出水面。如果一回路原来水位就比较低，则堆芯裸露的时间将很短，操纵员来不及手动采取行动，堆芯将面临失去冷却的严重威胁。

技术实现思路

1、本发明为解决现有的技术问题，提供一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统和方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，用于对反应堆冷却剂系统和余热排出系统进行监测，所述反应堆冷却剂系统包括：用于传输核反应堆堆芯运行时产生的热量的一回路，所述余热排出系统设置在所述一回路的热端和冷端之间、用于对所述一回路的热端输出的热水进行冷却后流回所述一回路的冷端；所述核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统包括：一回路水位监测模块、旋涡探测模块以及自动补水模块；

3、所述一回路水位监测模块用于对所述一回路的水位进行监测，并在所述一回路的水位达到设定阈值时输出报警信号以及输出所述一回路的实时水位信息；

4、所述旋涡探测模块用于对所述余热排出系统的出口压力进行监测，并在所述余热排出系统的泵吸入口产生旋涡时产生旋涡报警信号以及输出所述余热排出系统的实时出口压力信息；

5、所述自动补水模块与所述一回路水位监测模块和所述旋涡探测模块连接，用于根据所述一回路水位监测模块输出的低水位触发信号和所述实时出口压力信息控制所述一回路自动补水。

6、在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述反应堆冷却剂系统还包括稳压器，所述稳压器用于监测所述一回路的压力并在负荷下限制所述一回路的压力变化范围，所述一回路水位监测模块包括：稳压器水位监测装置；

7、所述稳压器水位监测装置用于实时监测所述稳压器的水位并输出稳压器的实时水位信息。

8、在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述反应堆冷却剂系统还包括：用于吸收所述核反应堆堆芯衰变余热的反应堆水池，所述一回路水位监测模块还包括：反应堆水池水位监测装置；

9、所述反应堆水池水位监测装置用于对所述反应堆水池的水位进行监测，并在反应堆水池的水位达到设定阈值时输出报警信号以及输出反应堆水池的实时水位信息。

10、在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述一回路水位监测模块还包括：法兰面水位监测装置；

11、所述法兰面水位监测装置用于对一回路中的法兰面水位进行监测，并在水位达到法兰面的水位下限值或者水位上限值时输出报警信号以及输出法兰面的实时水位信息；所述一回路中的法兰面为反应堆压力容器的法兰面。

12、在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述一回路水位监测模块还包括：环路水位监测装置；

13、所述环路水位监测装置用于对所述一回路的环路水位进行监测，并在水位达到环路的水位下限值或者水位上限值时输出报警信号以及输出环路的实时水位信息；所述一回路的环路水位为所述一回路主管段的水位。

14、在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述旋涡探测模块包括：出口压力监测装置及与所述出口压力监测装置连接的数值处理单元；

15、所述出口压力监测装置用于对所述余热排出系统的出口压力进行监测，并输出所述余热排出系统的实时出口压力监测信号；

16、所述数值处理单元对所述实时出口压力监测信号进行处理获得所述余热排出系统的实时出口压力信息以及根据所述实时出口压力信息判断所述余热排出系统的泵吸入口是否产生旋涡并在判定产生旋涡时输出旋涡报警信号。

17、在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述自动补水模块包括：余热排出系统监测装置、安全注入信号监测装置、反应堆压力容器的法兰面水位监测装置以及自动补水控制装置；

18、所述余热排出系统监测装置用于对余热排出系统进行监测并在根据所述实时出口压力信息判断所述余热排出系统失去时输出失去信号；

19、所述安全注入信号监测装置用于监测安全注入信号是否被触发，并在安全注入信号没有被触发时输出未触发信号；

20、所述法兰面水位监测装置用于监测反应堆压力容器的法兰面水位，并在所述反应堆压力容器的法兰面水位达到水位下限值时输出低水位触发信号；

21、所述自动补水控制装置分别与所述余热排出系统监测装置、所述安全注入信号监测装置以及所述法兰面水位监测装置连接，用于在接收到所述失去信号、所述未触发信号以及所述低水位触发信号时控制一回路自动补水，以向一回路自动补水。

22、在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述余热排出系统监测装置包括：流量监测单元、出口压力监测单元以及出口阀门的状态监测单元；

23、所述流量监测单元用于监测所述余热排出系统的流量，并在所述余热排出系统的流量低于下限值时输出低流量触发信号；

24、所述出口压力监测单元用于监测所述余热排出系统的出口压力，并在所述余热排出系统的出口压力低下限值时输出低出口压力触发信号；

25、所述出口阀门的状态监测单元用于监测所述出口阀门的状态，并在所述出口阀门的状态为开启状态时输出状态开启触发信号。

26、在本发明所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统中，所述自动补水控制装置包括：第一非门、第一与门、第一延时电路、第二延时电路、第二非门以及第二与门；

27、所述第一非门与所述安全注入信号监测装置连接，用于接收所述未触发信号，并对所述未触发信号进行取反后传输给所述第一与门；

28、所述第一与门的输入端分别与所述流量监测单元、所述出口压力监测单元以及所述出口阀门的状态监测单元连接；

29、所述第一延时电路的输入端与所述第一与门连接，所述第一延时电路的输出端分别与所述第二延时电路的输入端和所述第二与门的第一输入端连接，所述第二延时电路的输出端与所述第二非门的输入端连接，所述第二非门的输出端与所述第二与门的第二输入端连接，所述第二与门的输出端输出控制信号，所述控制信号用于控制一回路自动补水。

30、本发明还提供一种核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的方法，应用于以上所述的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统，包括以下步骤：

31、通过一回路水位监测模块对一回路的水位进行监测，并在所述一回路的水位达到设定阈值时输出报警信号以及输出所述一回路的实时水位信息；

32、通过旋涡探测模块对余热排出系统的出口压力进行监测，并在所述余热排出系统的泵吸入口产生旋涡时产生旋涡报警信号以及输出所述余热排出系统的实时出口压力信息；

33、通过自动补水模块根据所述一回路水位监测模块输出的低水位触发信号和所述实时出口压力信息控制所述一回路自动补水。

34、实施本发明的核电机组冷停堆时防止堆芯裸露的系统和方法，具有以下有益效果：包括：一回路水位监测模块、旋涡探测模块以及自动补水模块；一回路水位监测模块对一回路的水位进行监测并在一回路的水位达到设定阈值时输出报警信号和实时水位信息；旋涡探测模块对余热排出系统的出口压力进行监测并在余热排出系统的泵吸入口产生旋涡时产生旋涡报警信号以及输出实时出口压力信息；自动补水模块在余热排出系统失去时触发一回路自动补水。本发明可以实现在排水期间连续测量一回路水位，避免一回路水冲进蒸发器下封头、失去余热排出系统停堆冷却以及反应堆压力容器法兰面被淹没的危险，同时通过自动补水模块可以在余热排出系统失去时自动补水，防止堆芯裸露。