專利名稱:體積膨脹組件和提高重力安注壓頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核電領(lǐng)域，尤其涉及一種在核電站中使用的體積膨脹組件和一種提高安注系統(tǒng)中的重力安注壓頭的方法。
背景技術(shù)：
核電站中使用的安注系統(tǒng)又叫做應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)，它的主要功能包括當(dāng)一回路系統(tǒng)破裂引起失水事故時(shí)，安注系統(tǒng)向堆芯注水，保證淹沒和冷卻堆芯，防止堆芯融化，以及保持堆芯的完整性。
另外，在三代非能動(dòng)核電站(例如AP1000)中，可以利用堆芯補(bǔ)水箱(CMT)、安注箱(ACC)、安全殼內(nèi)置換料水箱(IPWST)等向堆芯注水，這些注水操作均采用非能動(dòng)方式，而重力安注壓頭是執(zhí)行安注操作的重要參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要旨在提高安注壓頭從而進(jìn)一步提高安注系統(tǒng)的安全性。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種在核電站中使用的體積膨脹組件，包括體積膨脹裝置，設(shè)置在核電站的流體容器內(nèi)，所述體積膨脹裝置適于基于觸發(fā)信號(hào)在所述流體容器內(nèi)膨脹以提高所述流體容器內(nèi)的液位或提高所述流體容器內(nèi)的壓力。
有利的，以非能動(dòng)方式使得所述體積膨脹裝置膨脹。
進(jìn)一步的，所述體積膨脹裝置包括高壓氣體存儲(chǔ)容器和體積膨脹容器，所述體積膨脹容器通過閥門與所述高壓氣體存儲(chǔ)容器相通；基于所述觸發(fā)信號(hào)，所述閥門被開啟而使得所述體積膨脹容器的體積膨脹。有利的，所述體積膨脹的膨脹速度由閥門的開度控制。
可選的，利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體使得所述體積膨脹裝置發(fā)生體積膨脹。進(jìn)一步的，所述體積膨脹裝置包括容納有第一反應(yīng)物的第一反應(yīng)容器和容納有第二反應(yīng)物的第二反應(yīng)容器，所述第一反應(yīng)容器和所述第二反應(yīng)容器通過閥門相通，第一反應(yīng)物適于與所述第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生大量氣體，其中，基于所述觸發(fā)信號(hào)，所述閥門被開啟而使得第一反應(yīng)物與所述第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生大量氣體，產(chǎn)生的大量氣體至少膨脹所述第一反應(yīng)容器和所述第二反應(yīng)容器中的至少一個(gè)。可選的，所述體積膨脹裝置包括容納有第一反應(yīng)物的第一反應(yīng)容器和容納有第二反應(yīng)物的第二反應(yīng)容器，所述第一反應(yīng)容器和所述第二反應(yīng)容器通過閥門相通，第一反應(yīng)物適于與所述第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生大量氣體，第一反應(yīng)容器和第二反應(yīng)容器中的至少一個(gè)設(shè)置有排氣口，其中，基于所述觸發(fā)信號(hào)，所述閥門被開啟而使得第一反應(yīng)物與所述第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生大量氣體，產(chǎn)生的大量氣體經(jīng)所述排氣口進(jìn)入體積膨脹裝置的內(nèi)部空間以膨脹所述體積膨脹裝置。有利的，所述體積膨脹的膨脹速度由閥門的開度控制。
有利的，所述體積膨脹組件還包括限位裝置，所述限位裝置限制所述體積膨脹裝置在體積膨脹之后的位置和/或形狀。
有利的，所述體積膨脹組件使用在壓水堆安注系統(tǒng)中。[0011 ] 在上述體積膨脹組件中，有利的，所述體積膨脹裝置設(shè)置在所述流體容器內(nèi)，且所述流體容器為核電站的以下部件中的至少一種堆芯補(bǔ)水箱(CMT)、安全殼地坑、安全殼內(nèi)換料水箱(IRWST)、安注箱(ACC)、安全殼、反應(yīng)堆壓力容器(RPV)、蒸汽發(fā)生器(SG)。有利的，所述觸發(fā)信號(hào)包括流體容器內(nèi)的液位、液體流出所述流體容器的安注流速、所述流體容器內(nèi)部的壓力、堆芯溫度、穩(wěn)壓器內(nèi)的低壓力信號(hào)以及低液位信號(hào)中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種提高核電站安注系統(tǒng)中的重力安注壓頭的方法，包括以下步驟在液體容器的底部設(shè)置體積膨脹裝置；基于觸發(fā)信號(hào)使得所述體積膨脹裝置在所述液體容器內(nèi)膨脹以升高所述液體容器內(nèi)的液位。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出了一種提高核電站安注系統(tǒng)中的重力安注壓頭的方法，包括以下步驟在核電站的多個(gè)液體容器的底部分別設(shè)置多個(gè)體積膨脹裝置；基于觸發(fā)信號(hào)使得至少一個(gè)所述體積膨脹裝置在相應(yīng)的液體容器內(nèi)膨脹以升高相應(yīng)液體容器內(nèi)的液位。由此，可以同時(shí)組合使用多個(gè)體積膨脹裝置。在上述方法中，有利的，所述體積膨脹裝置包括高壓氣體存儲(chǔ)容器和體積膨脹容器，所述體積膨脹容器通過閥門與所述高壓氣體存儲(chǔ)容器相通；使得所述體積膨脹裝置在所述液體容器內(nèi)膨脹的步驟包括開啟所述閥門而使得所述體積膨脹容器的體積膨脹。進(jìn)一步的，控制所述發(fā)明的開度以控制體積膨脹容器的膨脹速度。
在上述方法中，可選的，使得所述體積膨脹裝置在所述液體容器內(nèi)膨脹的步驟包括利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體使得所述體積膨脹裝置發(fā)生體積膨脹。
在上述方法中，可選的，使得所述體積膨脹裝置在所述液體容器內(nèi)膨脹的步驟包括開啟氣泵而向所述體積膨脹裝置內(nèi)供給使得所述體積膨脹裝置體積膨脹的氣體。有利的，調(diào)節(jié)所述氣泵的運(yùn)轉(zhuǎn)以控制所述體積膨脹裝置的充氣速度、充氣量、充氣壓力中的至少一個(gè)。
在上述方法中，所述流體容器為核電站的以下部件中的至少一種堆芯補(bǔ)水箱(CMT)、安全殼地坑、安全殼內(nèi)換料水箱(IRWST)、安注箱(ACC)、安全殼、反應(yīng)堆壓力容器(RPV)、蒸汽發(fā)生器(SG)。
在上述方法中，所述觸發(fā)信號(hào)包括液體容器內(nèi)的液位、液體流出所述液體容器的安注流速、所述液體容器內(nèi)部的壓力、堆芯溫度、穩(wěn)壓器內(nèi)的低壓力信號(hào)以及低液位信號(hào)中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提出了一種提高核電站安注系統(tǒng)中的重力安注壓頭的方法，包括以下步驟在核電站的多個(gè)液體容器的底部分別設(shè)置多個(gè)體積膨脹裝置；基于觸發(fā)信號(hào)使得至少兩個(gè)所述體積膨脹裝置在相應(yīng)的液體容器內(nèi)以一定的順序觸發(fā)膨脹以升高相應(yīng)液體容器內(nèi)的液位。


圖I為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的體積膨脹組件的示意圖，其中圖Ia示出了體積膨脹組件未被觸發(fā)膨脹之前的狀態(tài)，而圖Ib則示出了該體積膨脹組件被觸發(fā)膨脹之后的狀態(tài)，在圖Ib中，液體容器內(nèi)的液位基于該膨脹而升高；
圖2為圖I中的體積膨脹組件的放大示意圖；
圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的體積膨脹組件的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)例性的實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中相同或相似的標(biāo)號(hào)表示相同或相似的元件。下面參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
核電站(特別是三代非能動(dòng)核電站)事故緩解中用到的三個(gè)重要影響因素為重力安注壓頭、淹沒液位、熱量移除。本發(fā)明至少能一定程度上優(yōu)化以上三個(gè)因素，使得核電站更加安全。具體說來，利用本發(fā)明的技術(shù)方案可以提高重力安注的安注壓頭，而且，因?yàn)轶w積膨脹會(huì)占據(jù)流體容器內(nèi)的流體的空間，所以可以提高淹沒液位，特別可以在事故后期提高堆芯內(nèi)的淹沒液位。此外，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案的體積膨脹組件還可以吸收掉堆芯產(chǎn)生的部分余熱(例如，在體積膨脹時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的體積膨脹組件甚至還可以吸收外接熱量)，提高所在空間氣體的壓力(如安注箱(ACC)內(nèi)部或核電站其他需要加壓的地方)等。
如圖la、Ib中所示，在核電站中使用的體積膨脹組件包括體積膨脹裝置10，設(shè)置在流體容器20內(nèi)，所述體積膨脹裝置適于基于觸發(fā)信號(hào)在所述流體容器內(nèi)膨脹(參見圖 Ib)以提高所述流體容器內(nèi)的液位或提高所述流體容器內(nèi)的壓力。
可以非能動(dòng)方式使得所述體積膨脹裝置10膨脹。具體描述如下
如圖la、lb中所示，所述體積膨脹裝置10包括高壓氣體存儲(chǔ)容器11和體積膨脹容器12，所述體積膨脹容器通過閥門13與所述高壓氣體存儲(chǔ)容器11相通；基于所述觸發(fā)信號(hào)，所述閥門13被開啟而使得所述體積膨脹容器的體積膨脹。有利的，所述體積膨脹的膨脹速度由閥門的開度控制，如圖2中所示，該閥門13為電動(dòng)閥門，可以通過控制電動(dòng)機(jī)來控制閥門13的開度。不過，也可以設(shè)置全開/全閉型閥門。如圖Ib中所示，與圖Ia中相t匕，液體容器20內(nèi)的液面因?yàn)樵擉w積膨脹而升高，液面升高對(duì)應(yīng)于提高了安注壓頭。
還可以利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體使得所述體積膨脹裝置發(fā)生體積膨脹。如圖3中所示，所述體積膨脹裝置10’包括容納有第一反應(yīng)物的第一反應(yīng)容器11’和容納有第二反應(yīng)物的第二反應(yīng)容器12’，所述第一反應(yīng)容器11’和所述第二反應(yīng)容器12’通過閥門13’相通，第一反應(yīng)物適于與所述第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生大量氣體，第一反應(yīng)容器11 ’和第二反應(yīng)容器12’中的至少一個(gè)設(shè)置有排氣口 14，其中，基于所述觸發(fā)信號(hào)，所述閥門13’被開啟而使得第一反應(yīng)物與所述第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生大量氣體，產(chǎn)生的大量氣體經(jīng)所述排氣口 14進(jìn)入體積膨脹裝置的內(nèi)部空間以膨脹所述體積膨脹裝置10’。在圖3中，第一反應(yīng)容器和第二反應(yīng)容器都設(shè)置在體積膨脹裝置10’內(nèi)部，不過，第一反應(yīng)容器和第二反應(yīng)容器也可以設(shè)置在體積膨脹裝置10’的外部，而經(jīng)由該排氣口 14(以及附加的管道)將產(chǎn)生的氣體排入到體積膨脹裝置20內(nèi)部。有利的，所述體積膨脹的膨脹速度由閥門的開度控制，如圖3中所示，該閥門13’為電動(dòng)閥門，可以通過控制電動(dòng)機(jī)來控制閥門13’的開度。不過，也可以設(shè)置全開/全閉型閥門。
可選的，第一反應(yīng)容器和第二反應(yīng)容器本身一起就可以構(gòu)成體積膨脹裝置。具體的，所述體積膨脹裝置包括容納有第一反應(yīng)物的第一反應(yīng)容器和容納有第二反應(yīng)物的第二反應(yīng)容器，所述第一反應(yīng)容器和所述第二反應(yīng)容器通過閥門相通，第一反應(yīng)物適于與所述第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生大量氣體，其中，基于所述觸發(fā)信號(hào)，所述閥門被開啟而使得第一反應(yīng)物與所述第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生大量氣體，產(chǎn)生的大量氣體至少膨脹所述第一反應(yīng)容器和所述第二反應(yīng)容器中的至少一個(gè)。
可以使用如下方式產(chǎn)生大量氣體。第一反應(yīng)容器中可以放置疊氮酸鈉(NaN3)，而第二反應(yīng)容器中可以放置硝酸銨(NH4NO3)，當(dāng)這兩種物質(zhì)混合時(shí)，會(huì)迅速發(fā)生分解反應(yīng)而產(chǎn)生大量氣體，其化學(xué)方程式如下
NaN3+NH4N03------->N2+Na+N20+H20
還可以能動(dòng)方式使得所述體積膨脹裝置10膨脹。具體的，所述體積膨脹組件還包括氣泵(未示出)，氣泵的出口與所述體積膨脹裝置10相通；基于所述觸發(fā)信號(hào)，所述氣泵被開啟而向所述體積膨脹裝置10內(nèi)供給使得所述體積膨脹裝置體積膨脹的氣體。有利的，可以由所述氣泵的運(yùn)轉(zhuǎn)控制所述體積膨脹裝置的充氣速度、充氣量、充氣壓力中的至少一個(gè)。有利的，可以通過該氣泵運(yùn)轉(zhuǎn)而排出氣體，以將體積膨脹裝置恢復(fù)到較小的體積，供再次使用。所述體積膨脹組件還可包括限位裝置(未示出)，所述限位裝置限制所述體積膨脹裝置在體積膨脹之后的位置和/或形狀，例如，如圖Ib中所示，限位裝置可以用于限定體積膨脹容器12的體積擴(kuò)大的方向，限制體積膨脹容器12的位置和形狀。該限位裝置可以為可調(diào)可伸縮的裝置。限位裝置還可以起到將體積膨脹組件固定在流體容器內(nèi)的作用。例如，該限位裝置可以為一個(gè)剛性框架，體積膨脹組件被限制在該剛性框架內(nèi)膨脹，相應(yīng)的，該體積膨脹組件也可以固定在該剛性框架中，而該剛性框架則可以固定在流體容器的容器壁上。
所述體積膨脹裝置10可以設(shè)置在所述流體容器20的底部，且所述流體容器20為核電站的以下部件中的至少一種堆芯補(bǔ)水箱(CMT)、安全殼地坑、安全殼內(nèi)換料水箱(IRWST)、安注箱(ACC)、安全殼。需要專門指出的是，可以設(shè)置多個(gè)體積膨脹裝置10，分別設(shè)置在不同的流體容器中，以進(jìn)行組合調(diào)節(jié)。
堆芯補(bǔ)水箱可以布置在高于安全殼直接注射(DVI)管的位置，而后者的位置接近熱段主管道的底部標(biāo)高。在正常運(yùn)行期間，堆芯補(bǔ)水箱內(nèi)充滿含硼水，箱內(nèi)保持反應(yīng)堆冷卻齊孫統(tǒng)(RCS)的運(yùn)行壓力。堆芯補(bǔ)水箱除了在非極限冷卻劑喪失事故(LOCA)下完成堆芯應(yīng)急補(bǔ)水和硼化，還主要執(zhí)行LOCA事故下非能動(dòng)高壓安注功能。
安注箱進(jìn)行中壓安注，其借助于壓縮氣體的儲(chǔ)能，因此無標(biāo)高的要求。安注箱的箱體可以布置在堆芯補(bǔ)水箱的下一層面上。安注箱的大部分容器填充含硼水，而箱內(nèi)氣腔由覆蓋氮?dú)饧訅?。核電站正常運(yùn)行時(shí)，安注箱由止回閥與反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)隔離，安注箱的出口管與安全殼直接注射管相連。只要反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力降到低于安注箱內(nèi)的壓力，止回閥就自動(dòng)開啟，硼水則靠氮?dú)鈮毫Ψ悄軇?dòng)地注入到反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)。安注箱的中壓注射主要對(duì)付大極限冷卻劑喪失事故，在反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的水大量喪失之后，安注箱的大流量注水可以迅速建立堆芯冷卻。
安全殼內(nèi)置換料水箱一般布置在安全殼運(yùn)行平臺(tái)下的層面，安全殼內(nèi)置水箱的底部高于反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)環(huán)路的標(biāo)高，在反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)足夠泄壓之后，箱內(nèi)的硼水可以在重力下注入到反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中，安全殼內(nèi)置換料水箱也通過兩條安全殼直接注射管與安全殼相連。一般而言，安全殼內(nèi)置換料水箱內(nèi)的水量需要滿足如下要求反應(yīng)堆正常換料期間將換料水池充水至需要的水位以進(jìn)行換料操作；極限冷卻劑喪失事故之后長期再循環(huán)冷卻期間淹沒安全殼的下部；極限冷卻劑喪失事故后提供足夠的低壓安注流量并保持足夠的注射時(shí)間。
在上述的安全殼內(nèi)置換料水箱、安注箱、堆芯補(bǔ)水箱內(nèi)的安注操作均結(jié)束之后，可以執(zhí)行安全殼地坑再循環(huán)來實(shí)現(xiàn)長期冷卻。
以流體容器為安全殼地坑為例，在體積膨脹組件的體積膨脹裝置10膨脹之前，體積膨脹組件的體積并不大，不影響安全殼地坑的運(yùn)行。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，體積膨脹裝置10由于觸發(fā)而被快速膨脹，例如，膨脹到原來體積的數(shù)十倍甚至數(shù)百倍，從而占據(jù)安全殼地坑內(nèi)的部分水體積，提高堆芯的淹沒液位。在通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體的情況下，體積膨脹組件內(nèi)的化學(xué)成分還可能由于泄壓膨脹而吸收部分堆芯余熱。觸發(fā)信號(hào)可以由傳感器獲得。觸發(fā)信號(hào)可以為安全殼地坑內(nèi)的液位，在該液位低于預(yù)定液位時(shí)，可以使得該體積膨脹裝置10膨脹。
以流體容器為安全殼內(nèi)換料水箱或堆芯補(bǔ)水箱為例，在體積膨脹組件的體積膨脹 裝置10膨脹之前，體積膨脹組件的體積并不大，不影響安全殼內(nèi)換料水箱或堆芯補(bǔ)水箱的 運(yùn)行。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，體積膨脹裝置10由于觸發(fā)而被快速膨脹，例如，膨脹到原來體積的數(shù)十倍甚至數(shù)百倍，從而占據(jù)安全殼內(nèi)換料水箱或堆芯補(bǔ)水箱內(nèi)的部分水體積，提高安全殼內(nèi)換料水箱或堆芯補(bǔ)水箱的液位，從而提聞安注壓頭，而進(jìn)一步提聞安全殼內(nèi)換料水箱的安注流速或堆芯補(bǔ)水箱的安注流速。觸發(fā)信號(hào)可以由傳感器獲得。觸發(fā)信號(hào)也可以為安全殼內(nèi)換料水箱或堆芯補(bǔ)水箱的液位，或者安全殼內(nèi)換料水箱或堆芯補(bǔ)水箱的安注流速，在該液位低于預(yù)定液位或安注流速低于預(yù)定流速時(shí)，可以使得該體積膨脹裝置10膨脹。
以流體容器為安注箱為例，在體積膨脹組件的體積膨脹裝置10膨脹之前，體積膨脹組件的體積并不大，不影響安注箱的運(yùn)行。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，體積膨脹裝置10由于觸發(fā)而被快速膨脹，例如，膨脹到原來體積的數(shù)十倍甚至數(shù)百倍，從而占據(jù)安注箱內(nèi)的部分水體積，提聞安注箱的液位，從而提聞安注壓頭，而進(jìn)一步提聞安注箱的安注流速。尤其是在安注箱內(nèi)上部的氮?dú)鈮毫Σ蛔愕那闆r下，體積膨脹裝置10的快速膨脹還有助于提高安注箱內(nèi)的壓力，從而保證安注箱的安注流速。觸發(fā)信號(hào)可以由傳感器獲得。觸發(fā)信號(hào)也可以為安注箱的安注流速、或者安注箱內(nèi)的壓力，在安注流速低于預(yù)定流速或安注箱內(nèi)的壓力低于預(yù)定壓力時(shí)，可以使得該體積膨脹裝置10膨脹。
觸發(fā)信號(hào)還可以為堆芯溫度、穩(wěn)壓器內(nèi)的低壓力信號(hào)以及低液位信號(hào)、以及其他需要執(zhí)行安注操作的事故信號(hào)，例如反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的各種尺寸的破口(包括口徑最大的主管道雙端斷裂的極限冷卻劑喪失事故)、主蒸汽管道雙端斷裂事故(在非極限冷卻劑喪失事故下，在化學(xué)和容積控制系統(tǒng)(CVS)的正常補(bǔ)水不可用或補(bǔ)水不足時(shí)，安注系統(tǒng)提供高壓應(yīng)急補(bǔ)水和硼化。對(duì)于主蒸汽管道雙端斷裂事故，事故后主蒸汽大量釋放，使得反應(yīng)堆冷卻劑急速降溫，導(dǎo)致反應(yīng)堆冷卻劑收縮，反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)容積水裝量減少和堆芯正反應(yīng)性快速引入。此時(shí)，需要使得堆芯保持淹沒狀態(tài)，并控制堆芯反應(yīng)性，限制反應(yīng)堆重返功率的峰值)。
制造體積膨脹組件的材料可以是耐高溫橡膠材料。
雖然在以上實(shí)施例中，體積膨脹組件的體積膨脹主要借助于氣體實(shí)現(xiàn)，但是，也可以采用其他的機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)，例如，該體積膨脹組件包括密封容器和容納在其內(nèi)的壓縮彈簧，該壓縮彈簧在體積膨脹組件未被觸發(fā)時(shí)處于壓縮狀態(tài)，從而容納該壓縮彈簧的容器也相應(yīng)地處于壓縮狀態(tài)或擠壓狀態(tài)，而當(dāng)體積膨脹組件被觸發(fā)時(shí)，該壓縮彈簧被釋放，該釋放可導(dǎo)致密封容器的內(nèi)部容積相應(yīng)擴(kuò)大。為了便于壓縮彈簧在釋放方向上移動(dòng)，該密封容器內(nèi)可以設(shè)置專門的導(dǎo)軌以對(duì)該釋放進(jìn)行引導(dǎo)。對(duì)壓縮彈簧的釋放可以利用電磁作用實(shí)現(xiàn)。
以上主要說明了體積膨脹組件應(yīng)用于核電站安注系統(tǒng)中的情形。
安注系統(tǒng)可以是壓水堆的安注系統(tǒng)，本發(fā)明的體積膨脹組件也可以應(yīng)用于其他堆型，例如，設(shè)置在其他堆型的安全殼地坑內(nèi)，例如，還可以布置于沸水堆的安全殼濕井中，以在需要淹沒堆芯時(shí)觸發(fā)該體積膨脹組件以抬升地坑內(nèi)的液位。
本發(fā)明也提出了一種提高核電站安注系統(tǒng)中的重力安注壓頭的方法，該方法包括以下步驟在液體容器的底部設(shè)置體積膨脹裝置；以及基于觸發(fā)信號(hào)使得所述體積膨脹裝置在所述液體容器內(nèi)膨脹以升高所述液體容器內(nèi)的液位。
本發(fā)明還提出了一種提高核電站安注系統(tǒng)中的重力安注壓頭的方法，包括以下步驟在核電站的多個(gè)液體容器的底部分別設(shè)置多個(gè)體積膨脹裝置；基于觸發(fā)信號(hào)使得至少
一個(gè)所述體積膨脹裝置在相應(yīng)的液體容器內(nèi)以一定的順序觸發(fā)膨脹以升高相應(yīng)液體容器內(nèi)的液位。由此，可以同時(shí)組合使用多個(gè)體積膨脹裝置。
可選的，所述體積膨脹裝置包括高壓氣體存儲(chǔ)容器和體積膨脹容器，所述體積膨脹容器通過閥門與所述高壓氣體存儲(chǔ)容器相通；而使得所述體積膨脹裝置在所述液體容器內(nèi)膨脹的步驟包括開啟所述閥門而使得所述體積膨脹容器的體積膨脹?？梢钥刂扑霭l(fā)明的開度以控制體積膨脹容器的膨脹速度。
可選的，使得所述體積膨脹裝置在所述液體容器內(nèi)膨脹的步驟包括利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體使得所述體積膨脹裝置發(fā)生體積膨脹。
可選的，使得所述體積膨脹裝置在所述液體容器內(nèi)膨脹的步驟包括開啟氣泵而向所述體積膨脹裝置內(nèi)供給使得所述體積膨脹裝置體積膨脹的氣體。有利的，調(diào)節(jié)所述氣泵的運(yùn)轉(zhuǎn)以控制所述體積膨脹裝置的充氣速度、充氣量、充氣壓力中的至少一個(gè)。
上述方法中，所述流體容器為核電站的以下部件中的至少一種堆芯補(bǔ)水箱(CMT)、安全殼地坑、安全殼內(nèi)換料水箱(IRWST)、安注箱(ACC)。
上述方法中，所述觸發(fā)信號(hào)包括液體容器內(nèi)的液位、液體流出所述液體容器的安注流速、所述液體容器內(nèi)部的壓力、堆芯溫度、穩(wěn)壓器內(nèi)的低壓力信號(hào)以及低液位信號(hào)中的至少一種。
還需要指出的是，以上改變流體容器內(nèi)的液位、壓力的組件和方法可以結(jié)合使用。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行變化。本發(fā)明的適用范圍由所附權(quán)利要求
及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種在核電站中使用的體積膨脹組件，包括 體積膨脹裝置，設(shè)置在核電站的流體容器內(nèi)，所述體積膨脹裝置適于基于觸發(fā)信號(hào)在所述流體容器內(nèi)膨脹以提高所述流體容器內(nèi)的液位或提高所述流體容器內(nèi)的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的體積膨脹組件，其中 以非能動(dòng)方式使得所述體積膨脹裝置膨脹。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的體積膨脹組件，其中 所述體積膨脹裝置包括高壓氣體存儲(chǔ)容器和體積膨脹容器，所述體積膨脹容器通過閥門與所述高壓氣體存儲(chǔ)容器相通； 基于所述觸發(fā)信號(hào)，所述閥門被開啟而使得所述體積膨脹容器的體積膨脹。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的體積膨脹組件，其中 所述體積膨脹的膨脹速度由閥門的開度控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的體積膨脹組件，其中 利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體使得所述體積膨脹裝置發(fā)生體積膨脹。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的體積膨脹組件，其中 所述體積膨脹裝置包括容納有第一反應(yīng)物的第一反應(yīng)容器和容納有第二反應(yīng)物的第二反應(yīng)容器，所述第一反應(yīng)容器和所述第二反應(yīng)容器通過閥門相通，第一反應(yīng)物適于與所述第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生大量氣體，其中，基于所述觸發(fā)信號(hào)，所述閥門被開啟而使得第一反應(yīng)物與所述第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生大量氣體，產(chǎn)生的大量氣體至少膨脹所述第一反應(yīng)容器和所述第二反應(yīng)容器中的至少一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的體積膨脹組件，其中 所述體積膨脹裝置包括容納有第一反應(yīng)物的第一反應(yīng)容器和容納有第二反應(yīng)物的第二反應(yīng)容器，所述第一反應(yīng)容器和所述第二反應(yīng)容器通過閥門相通，第一反應(yīng)物適于與所述第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生大量氣體，第一反應(yīng)容器和第二反應(yīng)容器中的至少一個(gè)設(shè)置有排氣口，其中，基于所述觸發(fā)信號(hào)，所述閥門被開啟而使得第一反應(yīng)物與所述第二反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生大量氣體，產(chǎn)生的大量氣體經(jīng)所述排氣口進(jìn)入體積膨脹裝置的內(nèi)部空間以膨脹所述體積膨脹裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的體積膨脹組件，其中 所述體積膨脹組件還包括限位裝置，所述限位裝置限制所述體積膨脹裝置在體積膨脹之后的位置和/或形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的體積膨脹組件，其中 所述體積膨脹組件使用在壓水堆安注系統(tǒng)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的體積膨脹組件，其中 所述體積膨脹裝置包括壓縮彈簧和容納該壓縮彈簧的密封容器，在所述壓縮彈簧基于所述觸發(fā)信號(hào)被觸發(fā)而釋放時(shí)，所述密封容器的內(nèi)部容積基于該壓縮彈簧的釋放而相應(yīng)擴(kuò)大。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1-10中任一項(xiàng)所述的體積膨脹組件，其中 所述體積膨脹裝置設(shè)置在所述流體容器內(nèi)，且所述流體容器為核電站的以下部件中的至少一種堆芯補(bǔ)水箱(CMT)、安全殼地坑、安全殼內(nèi)換料水箱(IRWST)、反應(yīng)堆壓力容器(RPV)、蒸汽發(fā)生器(SG)、安注箱(ACC)、安全殼。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的體積膨脹組件，其中 所述觸發(fā)信號(hào)包括流體容器內(nèi)的液位、液體流出所述流體容器的安注流速、所述流體容器內(nèi)部的壓力、堆芯溫度、穩(wěn)壓器內(nèi)的低壓力信號(hào)以及低液位信號(hào)中的至少一種。
13.一種提高核電站安注系統(tǒng)中的重力安注壓頭的方法，包括以下步驟 在核電站的液體容器的底部設(shè)置體積膨脹裝置； 基于觸發(fā)信號(hào)使得所述體積膨脹裝置在所述液體容器內(nèi)膨脹以升高所述液體容器內(nèi)的液位。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的方法，其中 所述體積膨脹裝置包括高壓氣體存儲(chǔ)容器和體積膨脹容器，所述體積膨脹容器通過閥門與所述高壓氣體存儲(chǔ)容器相通； 使得所述體積膨脹裝置在所述液體容器內(nèi)膨脹的步驟包括開啟所述閥門而使得所述體積膨脹容器的體積膨脹。
15.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的方法，其中 控制所述發(fā)明的開度以控制體積膨脹容器的膨脹速度。
16.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的方法，其中 使得所述體積膨脹裝置在所述液體容器內(nèi)膨脹的步驟包括利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體使得所述體積膨脹裝置發(fā)生體積膨脹。
17.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的方法，其中 使得所述體積膨脹裝置在所述液體容器內(nèi)膨脹的步驟包括開啟氣泵而向所述體積膨脹裝置內(nèi)供給使得所述體積膨脹裝置體積膨脹的氣體。
18.根據(jù)權(quán)利要求
17所述的方法，其中 調(diào)節(jié)所述氣泵的運(yùn)轉(zhuǎn)以控制所述體積膨脹裝置的充氣速度、充氣量、充氣壓力中的至少一個(gè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求
13-18中任一項(xiàng)所述的方法，其中 所述流體容器為核電站的以下部件中的至少一種堆芯補(bǔ)水箱(CMT)、安全殼地坑、安全殼內(nèi)換料水箱(IRWST)、反應(yīng)堆壓力容器(RPV)、蒸汽發(fā)生器(SG)、安注箱(ACC)、安全殼。
20.根據(jù)權(quán)利要求
13-18中任一項(xiàng)所述的方法，其中 所述觸發(fā)信號(hào)包括液體容器內(nèi)的液位、液體流出所述液體容器的安注流速、所述液體容器內(nèi)部的壓力、堆芯溫度、穩(wěn)壓器內(nèi)的低壓力信號(hào)以及低液位信號(hào)中的至少一種。
20、根據(jù)權(quán)利要求
19所述的方法，其中 所述觸發(fā)信號(hào)包括液體容器內(nèi)的液位、液體流出所述液體容器的安注流速、所述液體容器內(nèi)部的壓力、堆芯溫度、穩(wěn)壓器內(nèi)的低壓力信號(hào)以及低液位信號(hào)中的至少一種。
21.一種提高核電站安注系統(tǒng)中的重力安注壓頭的方法，包括以下步驟 在核電站的多個(gè)液體容器的底部分別設(shè)置多個(gè)體積膨脹裝置； 基于觸發(fā)信號(hào)使得至少兩個(gè)所述體積膨脹裝置在相應(yīng)的液體容器內(nèi)以一定的順序觸發(fā)膨脹以升高相應(yīng)液體容器內(nèi)的液位。
專利摘要
本發(fā)明提出了一種在核電站中使用的體積膨脹組件，包括體積膨脹裝置，設(shè)置在核電站的流體容器內(nèi)，所述體積膨脹裝置適于基于觸發(fā)信號(hào)在所述流體容器內(nèi)膨脹或收縮，變化量可控，用以改變流體容器內(nèi)液位高低和流體容器空間的壓力大小。本發(fā)明還提出了一種改變核電站安注系統(tǒng)中的重力安注壓頭的方法，包括以下步驟在液體容器的底部設(shè)置體積變化裝置；基于觸發(fā)信號(hào)使得所述體積變化裝置在所述液體容器內(nèi)膨脹或收縮以改變所述液體容器內(nèi)的液位，從而改變安注壓頭。利用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以緩解核電站事故，提高核電站的安全性。
文檔編號(hào)G21C15/18GKCN102881341SQ201210377661
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月8日
發(fā)明者石洋, 李玉全, 葉子申, 陳煉, 王含, 鄧程程 申請(qǐng)人:國家核電技術(shù)有限公司, 國核華清(北京)核電技術(shù)研發(fā)中心有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan