压水堆应急余热排出系统的制作方法

本申请涉及核电，更具体地说，涉及一种压水堆应急余热排出系统。

背景技术：

1、核电厂利用专设安全系统来保证反应堆在事故后的紧急停堆、堆芯导热及安全壳的完整，从而控制事故进展、降低事故风险。传统的压水堆核电厂在发生正常排热路径失效事故时，利用应急余热排出系统导出堆芯余热，因此应急余热排系统的设计成为反应堆设计重要关键技术。

2、目前，二代核电站普遍采用能动的应急余热排出系统。典型的m310型反应堆应急余热排出功能利用能动的辅助给水系统和蒸汽大气排放系统来实现，一般设置有三个环路，对应三台蒸汽发生器，系统每个环路主要由辅助给水贮存箱、电动辅助给水泵、汽动给水泵及相应的管路阀门组成。利用辅助给水泵将辅助给水箱中的除盐水供给蒸汽发生器二次侧，将产生的蒸汽排往最终的热阱—大气，从而带走反应堆余热。此类应急余热排出系统特点是带热稳定且效率高，配备充足的冷源，能够在短时间内快速带走堆芯余热。但是此类系统需要配备良好的水处理装置和大容积的辅助给水贮存箱，系统配置复杂，用水和配电要求高，空间需求大，针对船用的小型压水堆则不适用。因此近年来，三代和四代核电站逐渐将余热排出系统的研究重点转移至非能动安全方向。

3、典型的第三代ap1000型反应堆在发生正常排热路径失效时，非能动余热排出系统利用介质密度差产生的重力压头实现非能动自然带热循环，持续带走堆芯的衰变热。一般由一台换热器、出入口管道及相关阀门组成。换热器浸没在安全壳换料水箱(热阱)中；入口管与反应堆冷却剂系统热管相连，倾斜向上且保证管入口为热水，出口管则通过常关隔离阀与蒸汽发生器的出口腔室(主泵吸入口)连接。当发生loca(破口)事故后，主给水停运，依靠非能动余热排出系统执行堆芯衰变热导出功能。此类非能动应急余热排出系统特点是可以不依赖外部动力电源实现反应堆余热排出功能。但是非能动系统的带热循环效率取决于介质的自然循环效率，相比于能够快速高效、稳定可控地投运的能动系统，非能动系统存在启动缓慢、建立循环所需时间长、自然循环驱动压头低等问题，可能导致非能动系统的带热负荷无法满足反应堆在事故初期的高带热负荷需求，从而影响反应堆的安全。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种压水堆应急余热排出系统。

2、本申请实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、构造一种压水堆应急余热排出系统，包括：

4、用于向至少一个蒸汽发生器可选择地通过泵送或依靠重力非能动输送的方式输送冷凝水的二次侧余热排出管线；

5、用于向安全壳可选择地通过泵送或依靠重力非能动输送的方式输送冷凝水的安全壳热量导出管线；以及

6、分别与所述二次侧余热排出管线以及所述安全壳热量导出管线相连通的热量交换管线，包括用于分别与所述二次侧余热排出管线以及所述安全壳热量导出管线进行热交换的换热水箱。

7、在一些实施例中，所述二次侧余热排出管线包括余热排出蒸汽管道以及余热排出冷凝水管道，所述安全壳热量导出管线包括热量导出蒸汽管道、热量导出冷凝水管道以及设置于安全壳内的第一换热器；

8、所述余热排出蒸汽管道的第一端和所述余热排出冷凝水管道的第一端分别与所述蒸汽发生器的两端相连通，所述热量导出蒸汽管道的第一端和所述热量导出冷凝水管道的第一端分别与所述第一换热器的两端相连通；

9、所述余热排出蒸汽管道的第二端以及所述热量导出蒸汽管道的第二端分别与所述热量交换管线的第一端相连通，所述余热排出冷凝水管道的第二端以及所述热量导出冷凝水管道的第二端分别与所述热量交换管线的第二端相连通。

10、在一些实施例中，还包括蒸汽总管线以及冷凝水总管线；所述蒸汽总管线的第一端与所述热量交换管线的第一端相连通，第二端分别与所述余热排出蒸汽管道的第二端以及所述热量导出蒸汽管道的第二端相连通；所述冷凝水总管线的第一端与所述热量交换管线的第二端相连通，第二端分别与所述余热排出冷凝水管道的第二端以及所述热量导出冷凝水管道的第二端相连通。

11、在一些实施例中，所述冷凝水总管线包括冷凝水能动管道以及冷凝水非能动管道，所述冷凝水能动管道的第一端和所述冷凝水非能动管道的第一端分别与所述热量交换管线的第二端相连通，第二端分别与所述余热排出冷凝水管道的第二端和所述热量导出冷凝水管道的第二端相连通；

12、所述冷凝水能动管道上设置有第一能动泵。

13、在一些实施例中，所述冷凝水能动管道上还设置有逆止阀，所述逆止阀设置于所述第一能动泵下游，所述冷凝水非能动管道上设置有冷凝水隔离阀。

14、在一些实施例中，所述冷凝水总管线还包括冷凝水总管道，所述冷凝水总管道的第一端与所述热量交换管线的第二端相连通，第二端分别与所述冷凝水能动管道的第一端以及所述冷凝水非能动管道的第一端相连通；

15、所述冷凝水总管道上设置有补水箱。

16、在一些实施例中，所述补水箱内设置有除盐水。

17、在一些实施例中，所述热量交换管线的水平位置高于所述补水箱，所述补水箱的水平位置高于所述余热排出冷凝水管道的第一端以及所述热量导出冷凝水管道的第一端。

18、在一些实施例中，所述换热水箱包括箱体、设置于所述箱体内的第二换热器以及多个排热管，所述排热管设置于所述箱体上，所述第二换热器分别与所述二次侧余热排出管线以及所述安全壳热量导出管线相连通。

19、在一些实施例中，所述热量交换管线还包括用于与海水进行能动换热的第四换热器，所述换热水箱还包括设置于所述箱体内第三换热器，所述第三换热器与所述第四换热器相连通。

20、在一些实施例中，所述第三换热器与所述第四换热器之间设置有第二能动泵。

21、在一些实施例中，所述排热管设置于所述箱体的顶端。

22、实施本发明实施例至少具有以下有益效果：

23、本发明通过设置二次侧余热排出管线以及安全壳热量导出管线，使得本申请既可以应对丧失正常排热路径的破口类事故工况又能应对非破口类事故工况。同时，每种工况的应对均可以针对不同情况灵活选择采用能动(泵送)或非能动输送(重力)的方式，实现了余热排出能动和非能动的结合。能动部分可以作为先行部分，在事故初期投运快、带热效率高。非能动部分可以作为后备部分，在能动部分失效、事故工况后期等环境下可以长期缓慢的导出堆芯余热，从而实现反应堆高效、稳定、长期的余热排出功能。

24、本申请通过将热量交换管线分别与二次侧余热排出管线以及安全壳热量导出管线2相连通，减少了系统的冗余配置，降低系统成本，节约空间和水源，可以适用于船用小型压水堆的集成化设计。

技术特征：

1.一种压水堆应急余热排出系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的压水堆应急余热排出系统，其特征在于，所述二次侧余热排出管线(1)包括余热排出蒸汽管道(11)以及余热排出冷凝水管道(12)，所述安全壳热量导出管线(2)包括热量导出蒸汽管道(22)、热量导出冷凝水管道(23)以及设置于安全壳内的第一换热器(21)；

3.根据权利要求2所述的压水堆应急余热排出系统，其特征在于，还包括蒸汽总管线(4)以及冷凝水总管线(5)；所述蒸汽总管线(4)的第一端与所述热量交换管线(3)的第一端相连通，第二端分别与所述余热排出蒸汽管道(11)的第二端以及所述热量导出蒸汽管道(22)的第二端相连通；所述冷凝水总管线(5)的第一端与所述热量交换管线(3)的第二端相连通，第二端分别与所述余热排出冷凝水管道(12)的第二端以及所述热量导出冷凝水管道(23)的第二端相连通。

4.根据权利要求3所述的压水堆应急余热排出系统，其特征在于，所述冷凝水总管线(5)包括冷凝水能动管道(51)以及冷凝水非能动管道(52)，所述冷凝水能动管道(51)的第一端和所述冷凝水非能动管道(52)的第一端分别与所述热量交换管线(3)的第二端相连通，第二端分别与所述余热排出冷凝水管道(12)的第二端和所述热量导出冷凝水管道(23)的第二端相连通；

5.根据权利要求4所述的压水堆应急余热排出系统，其特征在于，所述冷凝水能动管道(51)上还设置有逆止阀(56)，所述逆止阀(56)设置于所述第一能动泵(54)下游，所述冷凝水非能动管道(52)上设置有冷凝水隔离阀(57)。

6.根据权利要求4所述压水堆应急余热排出系统，其特征在于，所述冷凝水总管线(5)还包括冷凝水总管道(53)，所述冷凝水总管道(53)的第一端与所述热量交换管线(3)的第二端相连通，第二端分别与所述冷凝水能动管道(51)的第一端以及所述冷凝水非能动管道(52)的第一端相连通；

7.根据权利要求6所述的压水堆应急余热排出系统，其特征在于，所述补水箱(55)内设置有除盐水。

8.根据权利要求6所述的压水堆应急余热排出系统，其特征在于，所述热量交换管线(3)的水平位置高于所述补水箱(55)，所述补水箱(55)的水平位置高于所述余热排出冷凝水管道(12)的第一端以及所述热量导出冷凝水管道(23)的第一端。

9.根据权利要求1所述的压水堆应急余热排出系统，其特征在于，所述换热水箱(31)包括箱体(311)、设置于所述箱体(311)内的第二换热器(312)以及多个排热管(314)，所述排热管(314)设置于所述箱体(311)上，所述第二换热器(312)分别与所述二次侧余热排出管线(1)以及所述安全壳热量导出管线(2)相连通。

10.根据权利要求9所述的压水堆应急余热排出系统，其特征在于，所述热量交换管线(3)还包括用于与海水进行能动换热的第四换热器(33)，所述换热水箱(31)还包括设置于所述箱体(311)内第三换热器(313)，所述第三换热器(313)与所述第四换热器(33)相连通。

11.根据权利要求10所述的压水堆应急余热排出系统，其特征在于，所述第三换热器(313)与所述第四换热器(33)之间设置有第二能动泵(34)。

12.根据权利要求11所述的压水堆应急余热排出系统，其特征在于，所述排热管(314)设置于所述箱体(311)的顶端。

技术总结本发明涉及一种压水堆应急余热排出系统，包括用于向至少一个蒸汽发生器泵送或依靠重力非能动输送冷凝水的二次侧余热排出管线、用于向安全壳泵送或依靠重力非能动输送冷凝水的安全壳热量导出管线以及分别与所述二次侧余热排出管线以及所述安全壳热量导出管线相连通的热量交换管线；所述热量交换管线用于分别与所述二次侧余热排出管线以及所述安全壳热量导出管线进行热交换的换热水箱。本申请实现了余热排出能动和非能动的结合，既可以在事故初期快速高效投运，又可以在事故工况后期长期稳定运行，同时减少了系统的冗余配置，降低系统成本，节约空间和水源，可以适用于船用小型压水堆的集成化设计。技术研发人员：鞠培玲,李德睿,南金秋,帅剑云,张立德,张伟,高桂艳,刘生根,郑登科,张琪,胡鱼旺,郭树生受保护的技术使用者：中广核研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29