本發(fā)明涉及核電廠安全殼的安全領(lǐng)域，具體涉及一種核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

密閉的安全殼是核電廠發(fā)生事故時(shí)，防止放射性物質(zhì)外泄的重要屏障。通常情況下，發(fā)生事故后安全殼將被隔離，成為封閉空間，而急劇升高的溫度和壓力全由安全殼結(jié)構(gòu)承受。這種設(shè)計(jì)需要安全殼具有較大的自由容積和殼體厚度，也需要配套的事故后安全殼降壓及熱導(dǎo)出系統(tǒng)具有較高的性能。事故后，核電廠密閉的安全殼需要面臨兩個(gè)問題，一個(gè)問題是反應(yīng)堆余熱的導(dǎo)出，如果失去余熱導(dǎo)出機(jī)制，安全殼內(nèi)的溫度和壓力會(huì)持續(xù)上升，直至安全殼破裂；另一個(gè)問題是，在嚴(yán)重事故中，安全殼內(nèi)可能產(chǎn)生體積可觀的氫氣，如果這些氫氣在局部聚集或總量達(dá)到爆炸極限，則可能發(fā)生的氫氣爆炸將使安全殼徹底失效。對于事故后反應(yīng)堆余熱導(dǎo)出問題，第二代核電技術(shù)(m310)及歐洲第三代核電技術(shù)(epr)主要采取能動(dòng)手段；第三代核電系統(tǒng)多具有非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)(pccs),非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)完全依賴鋼制安全殼外表面噴淋水膜的蒸發(fā)將反應(yīng)堆余熱導(dǎo)出至大氣熱阱。對于嚴(yán)重事中，安全殼內(nèi)產(chǎn)生氫氣的問題，通常采取設(shè)置氫氣復(fù)合器或氫氣點(diǎn)火器的方式解決。中國核電工程有限公司題為具有泄放氣體包容功能的非能動(dòng)安全殼事故泄壓系統(tǒng)(cn102750993b)的發(fā)明專利提供了安全殼事故早期的非能動(dòng)泄壓方案，但該技術(shù)方案僅僅是起到泄壓的作用，殼內(nèi)仍有空氣組分殘余量較大，存在氫氣爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)，以使安全殼具有更大的熱量導(dǎo)出功率、更低的氫氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)及更高的非能動(dòng)安全特性。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)，包括安全殼、降壓機(jī)構(gòu)和負(fù)壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)；所述降壓機(jī)構(gòu)包括氣體隔離容器、減壓風(fēng)機(jī)和減壓抽氣管線；所述減壓抽氣管線貫穿所述安全殼內(nèi)外，導(dǎo)通安全殼內(nèi)腔與氣體隔離容器；所述減壓風(fēng)機(jī)設(shè)置在所述減壓抽氣管線上；所述負(fù)壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)與安全殼內(nèi)部導(dǎo)通或設(shè)置在安全殼內(nèi)。

進(jìn)一步地，上述的核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)，負(fù)壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括內(nèi)部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)；所述內(nèi)部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括安全殼內(nèi)水蒸汽供汽釜及與其相連的常閉安全殼內(nèi)水蒸汽供汽控制閥組；安全殼內(nèi)水蒸汽供汽釜設(shè)置在安全殼內(nèi)部；安全殼內(nèi)水蒸汽供汽釜向安全殼內(nèi)排放水蒸汽的過程由安全殼內(nèi)水蒸汽供汽控制閥組控制，當(dāng)安全殼壓力達(dá)到負(fù)壓限值pmin01并持續(xù)達(dá)時(shí)間閾值tmax01時(shí)，安全殼內(nèi)水蒸汽供汽控制閥組打開，水蒸汽供汽啟動(dòng)。

進(jìn)一步地，上述的核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)，負(fù)壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)還包括外部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)；所述外部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在安全外部的安全殼外水蒸汽供汽釜與常閉安全殼外水蒸汽供汽控制閥組；安全殼外水蒸汽供汽釜設(shè)置在安全殼外部，并通過貫穿所述安全殼的安全殼水蒸汽注入管線與所述安全殼內(nèi)部導(dǎo)通，所述常閉安全殼外水蒸汽供汽控制閥設(shè)置在所述安全殼水蒸汽注入管線上；

安全殼外水蒸汽供汽釜通過安全殼水蒸汽注入管線向安全殼內(nèi)的排放水蒸汽的過程由安全殼外水蒸汽供汽控制閥組控制，當(dāng)安全殼壓力達(dá)到負(fù)壓限值pmin02并持續(xù)達(dá)時(shí)間閾值tmax02時(shí)，安全殼外水蒸汽供汽控制閥組打開，水蒸汽注入啟動(dòng)。

進(jìn)一步地，上述的核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)，所述負(fù)壓限值pmin01≥pmin02；所述時(shí)間閾值tmax01、tmax02滿足tmax01≤tmax02。

進(jìn)一步地，上述的核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)，所述安全殼水蒸汽注入管線還與安全殼外水蒸汽氣源導(dǎo)通。

進(jìn)一步地，上述的核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)，所述安全殼上還設(shè)置貫穿安全殼內(nèi)外的負(fù)壓保護(hù)管線，所述負(fù)壓保護(hù)管線上設(shè)置有常閉的安全殼負(fù)壓保護(hù)閥組，當(dāng)安全殼壓力達(dá)到負(fù)壓限值pmin03并持續(xù)達(dá)時(shí)間閾值tmax03，且安全殼內(nèi)不存在后續(xù)質(zhì)能釋放風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，安全殼負(fù)壓保護(hù)閥組打開，安全殼與大氣連通，空氣注入啟動(dòng)。

進(jìn)一步地，上述的核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)，所述負(fù)壓限值pmin01≥pmin02≥pmin03；所述時(shí)間閾值tmax01、tmax02、tmax03滿足tmax01≤tmax02≤tmax03。

進(jìn)一步地，上述的核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)，還包括安全殼外水源和安全殼內(nèi)水源，二者通過安全殼內(nèi)水源補(bǔ)水管線及常閉的安全殼負(fù)壓注水控制閥組相連，安全殼負(fù)壓注水控制閥組設(shè)置在安全課內(nèi)水源補(bǔ)給管線上，當(dāng)安全殼負(fù)壓低于負(fù)壓限值pmin04時(shí)，安全殼負(fù)壓注水控制閥組開啟對安全殼內(nèi)水源進(jìn)行補(bǔ)水。

進(jìn)一步地，上述的核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)，所述負(fù)壓限值pmin01、pmin02、pmin03、pmin04滿足pmin04≥pmin01≥pmin02≥pmin03；所述時(shí)間閾值tmax01、tmax02、tmax03滿足tmax01≤tmax02≤tmax03。

進(jìn)一步地，上述的核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)，所述減壓抽氣管線具有至少兩個(gè)減壓抽氣入口，所述減壓抽氣入口不同的抽氣角度布置于安全殼內(nèi)的不同位置。

本發(fā)明的有益效果如下：

(1)安全殼降壓機(jī)構(gòu)能夠在事故早期給安全殼進(jìn)行降壓，顯著緩解殼內(nèi)質(zhì)能釋放導(dǎo)致的安全殼壓力飆升，避免安全殼超壓失效；

(2)通過降壓機(jī)構(gòu)抽取安全殼內(nèi)空氣，并通過負(fù)壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)向安全殼內(nèi)補(bǔ)充水蒸汽，去除了安全殼內(nèi)空氣組分，可以顯著提高非能動(dòng)安全殼熱量導(dǎo)出系統(tǒng)性能；

(3)安全殼內(nèi)空氣組分的去除可以顯著降低氫氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)；

(4)短時(shí)間的安全殼負(fù)壓運(yùn)行可以為非能動(dòng)安全系統(tǒng)提供必要的工作條件，從而提高電廠非能動(dòng)安全特性；

(5)內(nèi)部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、外部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和安全殼外水源和安全殼內(nèi)外水源及相應(yīng)閥組的設(shè)置，能夠保證負(fù)壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和水源在不同負(fù)壓情況下以不同的補(bǔ)償速率給安全殼補(bǔ)償負(fù)壓，保障安全性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

上述附圖中，01、安全殼；02、壓力容器；03、蒸汽發(fā)生器；04、一回路管道；10、減壓風(fēng)機(jī)；11、安全殼隔離閥組；12、抽出氣體隔離廠房；13、安全殼負(fù)壓注水控制閥組；14、抽出氣體隔離容器；15、減壓抽氣入口；16、安全殼內(nèi)水蒸汽供汽釜；17、安全殼內(nèi)水蒸汽供汽控制閥組；18、安全殼內(nèi)水源；19、安全殼噴淋裝置；25、安全殼負(fù)壓保護(hù)閥組；26、安全殼外水蒸汽供汽釜；27、安全殼外水蒸汽供汽控制閥組；28、安全殼外水源；29、安全殼外水蒸汽汽源；30、安全殼內(nèi)減壓抽氣管線；31、安全殼外減壓抽氣管線；32、安全殼噴淋裝置供水管線；33、安全殼內(nèi)水源補(bǔ)水管線；34、安全殼水蒸汽注入管線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明提供了一種核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)，用于早期事故中對核電廠安全殼01內(nèi)的降壓，防止其超壓失效，不同于通過泄壓的方式來防止安全殼01超壓的技術(shù)方案，本技術(shù)方案是采用降壓的方式實(shí)現(xiàn)防止超壓失效的目的，其不僅具有防止安全殼01超壓失效的技術(shù)效果，還通過降壓機(jī)構(gòu)抽取安全殼01內(nèi)氣體，并通過負(fù)壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)向安全殼01內(nèi)補(bǔ)充水蒸汽，去除了安全殼01內(nèi)空氣組分，可以顯著提高非能動(dòng)安全殼01熱量導(dǎo)出系統(tǒng)性能，也可以顯著降低氫氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)，并且短時(shí)間的安全殼01負(fù)壓運(yùn)行可以為非能動(dòng)安全系統(tǒng)提供必要的工作條件，從而提高電廠非能動(dòng)安全特性。

如圖1所示，本發(fā)明的核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)，包括安全殼01、降壓機(jī)構(gòu)和負(fù)壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。所述安全殼01內(nèi)設(shè)置有通過一回路管道04連通的壓力容器02和蒸汽發(fā)生器03。降壓機(jī)構(gòu)包括氣體隔離容器、減壓風(fēng)機(jī)10和減壓抽氣管線；所述減壓抽氣管線貫穿所述安全殼01內(nèi)外，導(dǎo)通安全殼01內(nèi)腔與氣體隔離容器；所述減壓風(fēng)機(jī)10設(shè)置在所述減壓抽氣管線上；所述負(fù)壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)與安全殼01內(nèi)部導(dǎo)通或設(shè)置在安全殼01內(nèi)。減壓抽氣管線包括互相導(dǎo)通的安全殼內(nèi)減壓抽氣管線30和安全殼外減壓抽氣管線31，分別設(shè)置在安全殼01內(nèi)和安全殼01外。減壓抽氣管線的減壓抽氣入口15設(shè)置在安全殼內(nèi)減壓抽氣管線30上。減壓抽氣入口15具有至少兩個(gè)，所述減壓抽氣入口15不同的抽氣角度布置于安全殼01內(nèi)的不同位置。安全殼外減壓抽氣管線31上設(shè)置有安全殼隔離閥組11和減壓風(fēng)機(jī)10，并與一個(gè)或多個(gè)抽出氣體隔離容器14連接，當(dāng)一個(gè)安全殼外減壓抽氣管線31與多個(gè)抽出氣體隔離容器14連接時(shí)采用并行連接的方式。

如圖1所示，抽出氣體隔離容器14放置在抽出氣體隔離廠房12內(nèi)，該廠房為密閉廠房，每個(gè)廠房中可放置一個(gè)或多個(gè)抽出氣體隔離容器14。

圖1中還示出了作為負(fù)壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)之一的，負(fù)壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括內(nèi)部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)；所述內(nèi)部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括安全殼內(nèi)水蒸汽供汽釜16及與其相連的常閉安全殼內(nèi)水蒸汽供汽控制閥組17；安全殼內(nèi)水蒸汽供汽釜16設(shè)置在安全殼內(nèi)部；安全殼內(nèi)水蒸汽供汽釜16向安全殼內(nèi)排放水蒸汽的過程由安全殼內(nèi)水蒸汽供汽控制閥組17控制，當(dāng)安全殼壓力達(dá)到負(fù)壓限值pmin01并持續(xù)達(dá)時(shí)間閾值tmax01時(shí)，安全殼內(nèi)水蒸汽供汽控制閥組17打開，水蒸汽供汽啟動(dòng)。

負(fù)壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)還包括外部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)；所述外部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在安全外部的安全殼外水蒸汽供汽釜26與常閉安全殼外水蒸汽供汽控制閥組27；安全殼外水蒸汽供汽釜26設(shè)置在安全殼外部，并通過貫穿所述安全殼的安全殼水蒸汽注入管線34與所述安全殼內(nèi)部導(dǎo)通，所述常閉安全殼外水蒸汽供汽控制閥設(shè)置在所述安全殼水蒸汽注入管線34上；安全殼外水蒸汽供汽釜26通過安全殼水蒸汽注入管線34向安全殼內(nèi)的排放水蒸汽的過程由安全殼外水蒸汽供汽控制閥組27控制，當(dāng)安全殼壓力達(dá)到負(fù)壓限值pmin02并持續(xù)達(dá)時(shí)間閾值tmax02時(shí)，安全殼外水蒸汽供汽控制閥組27打開，水蒸汽注入啟動(dòng)。出于進(jìn)一步保障殼外水蒸汽補(bǔ)償，安全殼水蒸汽注入管線34還與安全殼外水蒸汽汽源29導(dǎo)通。

根據(jù)圖1所示，安全殼上還設(shè)置貫穿安全殼內(nèi)外的負(fù)壓保護(hù)管線，所述負(fù)壓保護(hù)管線上設(shè)置有常閉的安全殼負(fù)壓保護(hù)閥組25，當(dāng)安全殼壓力達(dá)到負(fù)壓限值pmin03并持續(xù)達(dá)時(shí)間閾值tmax03，且安全殼內(nèi)不存在后續(xù)質(zhì)能釋放風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，安全殼負(fù)壓保護(hù)閥組25打開，安全殼與大氣連通，空氣注入啟動(dòng)。

此外，本發(fā)明的核電廠安全殼事故早期降壓系統(tǒng)還包括安全殼外水源28和安全殼內(nèi)水源18，二者通過安全殼內(nèi)水源補(bǔ)水管線33及常閉的安全殼負(fù)壓注水控制閥組13相連，安全殼負(fù)壓注水控制閥組13設(shè)置在安全課內(nèi)水源補(bǔ)給管線上，當(dāng)安全殼負(fù)壓低于負(fù)壓限值pmin04時(shí)，安全殼負(fù)壓注水控制閥組13開啟對安全殼內(nèi)水源18進(jìn)行補(bǔ)水。安全殼噴淋裝置19通過安全殼噴淋裝置供水管線32與安全殼內(nèi)水源補(bǔ)水管線33相連，汲取水分對安全殼01進(jìn)行噴淋。

包括安全殼內(nèi)減壓抽氣管線30、安全殼外減壓抽氣管線31、安全殼噴淋裝置供水管線32、安全殼內(nèi)水源補(bǔ)水管線33、安全殼水蒸汽注入管線34在內(nèi)管線，在貫穿安全殼01或抽出氣體隔離廠房12時(shí)，其安全殼01內(nèi)外或抽出氣體隔離廠房12內(nèi)外管段均分別設(shè)置有隔離閥組。以安全殼外減壓抽氣管線31為例，在抽出氣體隔離容器14與安全殼之間的位置上設(shè)置有安全殼隔離閥組11，以進(jìn)一步保障安全性能。

本實(shí)施例具體工作過程如下：

發(fā)生事故早期，減壓風(fēng)機(jī)10開啟，降壓機(jī)構(gòu)開始工作，通過處于不同位置的減壓抽氣入口15均勻抽取安全殼內(nèi)空氣，使安全殼內(nèi)氣壓降低，空氣組分減少，短時(shí)間的安全殼負(fù)壓運(yùn)行可以為非能動(dòng)安全系統(tǒng)提供必要的工作條件，從而提高電廠非能動(dòng)安全特性。

當(dāng)安全殼內(nèi)氣壓降低，形成負(fù)壓氛圍至負(fù)壓限值pmin04時(shí)，安全殼負(fù)壓注水控制閥組13開啟對安全殼內(nèi)水源18進(jìn)行補(bǔ)水；當(dāng)安全殼內(nèi)氣壓進(jìn)一步降低，負(fù)壓氛圍至負(fù)壓限值pmin01，且持續(xù)tmax01時(shí)，內(nèi)部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)工作，安全殼內(nèi)水蒸汽供汽控制閥組17打開，水蒸汽內(nèi)部供汽啟動(dòng)，補(bǔ)償殼內(nèi)氣壓，便于空氣組分進(jìn)一步減少，保證安全殼內(nèi)安全。當(dāng)安全殼內(nèi)氣壓進(jìn)一步降低，負(fù)壓氛圍至負(fù)壓限值pmin02，且持續(xù)tmax02時(shí)，外部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)也開始工作，安全殼外水蒸汽供汽控制閥組打開，水蒸汽外部供汽也啟動(dòng)，與內(nèi)部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)同時(shí)補(bǔ)償殼內(nèi)氣壓，提高了氣壓補(bǔ)償速率，便于空氣組分進(jìn)一步減少，保證安全殼內(nèi)安全。當(dāng)安全殼壓力達(dá)到負(fù)壓限值pmin03并持續(xù)達(dá)時(shí)間閾值tmax03，且安全殼內(nèi)不存在后續(xù)質(zhì)能釋放風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，安全殼負(fù)壓保護(hù)閥組25打開，安全殼與大氣連通，空氣注入啟動(dòng)。上述過程中，所述負(fù)壓限值pmin01、pmin02、pmin03、pmin04滿足pmin04≥pmin01≥pmin02≥pmin03；所述時(shí)間閾值tmax01、tmax02、tmax03滿足tmax01≤tmax02≤tmax03。如此，內(nèi)部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、外部蒸汽補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和安全殼內(nèi)外水源及相應(yīng)閥組的設(shè)置，能夠保證負(fù)壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和水源在不同負(fù)壓情況下以不同的補(bǔ)償速率給安全殼補(bǔ)償負(fù)壓，保障安全性能。

通過上述過程，本實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)安全殼事故早期降壓，有效保證安全殼具有更大的熱量導(dǎo)出功率、更低的氫氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)及更高的非能動(dòng)安全特性。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。