[发明专利]置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及压水堆核电站中反应堆冷却剂系统的压力平衡设计，具体是指置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统及其应用方法。

背景技术

在压水堆核电站中，一回路内的轻水冷却剂通过位于压力容器内的燃料组件，带走热量，并在蒸汽发生器传递给二回路水，以生产蒸汽，蒸汽通过驱动汽轮发电机发电。

为保证一回路的安全稳定运行，必须对其压力进行控制调节。压力控制主要手段为设置稳压器，并通过加热和喷淋来控制稳压器内压力，进而控制反应堆冷却剂系统的压力。当反应堆冷却剂系统内的压力增大时，采用喷淋方式减少稳压器内蒸汽减低蒸汽空间的压力，进而达到反应堆冷却剂系统降压的目的，当反应堆冷却剂系统内的压力过小时，对稳压器内水加热产生更多的蒸汽来增加稳压器汽空间的压力，使得反应堆冷却剂系统内的压力增大。

目前核电厂的稳压系统采用外置蒸汽稳压器设计，稳压器通过波动管与反应堆冷却剂系统相连，形成连通器。在正常运行时波动流必须通过波动管在稳压器和反应堆冷却剂系统之间流动。

目前稳压系统设计，在反应堆冷却剂系统压力高时通过启动稳压器喷淋，降低系统压力，需要设置喷淋泵以及相应的管路，系统较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统。使得稳压系统与反应堆结合，简化整个系统，去掉波动管，避免波动管断裂导致失水事故的风险的发生。

本发明的实现方案如下：置于反应堆压力容器内部的蒸汽稳压系统，包括反应堆压力容器上封头、安装在反应堆压力容器上封头上的稳压器壳体，稳压器壳体和反应堆压力容器上封头之间设置有稳压器分割板，稳压器分割板开有波动孔，稳压器分割板上方为稳压器空间，稳压器分割板下方为反应堆冷却剂空间，波动孔连通反应堆冷却剂空间和稳压器空间。

传统反应堆冷却剂系统的蒸汽稳压系统包括反应堆冷却剂系统和与之连通的外置式蒸汽稳压容器，它们之间通过一种波动管连通，形成连通器。当反应堆冷却剂系统的压力变高时，波动流通过波动管流通到蒸汽稳压容器，为了使整个连通器系统压力降低，采用喷淋管对蒸汽稳压容器进行喷淋，使得蒸汽稳压容器内压力降低，整个连通器系统压力变低。当反应堆冷却剂系统的压力变低时，波动流通过波动管流通到反应堆冷却剂系统，为了使整个连通器系统压力升高，采用加热器加热蒸汽稳压容器内水产生蒸汽，使得蒸汽稳压容器内压力升高，整个连通器系统压力升高。该种运行方式，在长时间的运行后，人们发现波动管承受的压力和温度始终处于变化状态，因此波动管的应力变化较大，容易造成破裂，安全性存在隐患，经过模拟实验发现，波动管的使用寿命较短，且，如果蒸汽稳压容器发生故障时，不能进行变压处理时，波导管承受的压力会到达临界点，因此安全问题也更加严峻。因此这种系统存在波动管断裂导致失水事故的风险。本发明为了及时的解决该问题，特定提出上述结构的蒸汽稳压系统，本发明的基本设计原理是：取消外置式设计，进行内置式结构设计，这样将蒸汽稳压容器与反应堆压力容器结合成一个整体，因此，可取消原本存在的波动管，这样波动管破裂失水的安全隐患能从根本上解决。

基于上述设计原理和技术问题，本发明提出的技术方案是：在反应堆压力容器上封头加设稳压器壳体，他们之间采用稳压器分割板进行隔离设计，造成2个不同的空间，即稳压器分割板上方为稳压器空间，稳压器分割板下方为反应堆冷却剂空间，反应堆冷却剂空间也就是反应堆压力容器，稳压器空间也就是蒸汽稳压容器，然后在稳压器分割板上开孔，波动孔相对于波动管的功能，这样造成连通效果，整个结构形成连通器系统。这样波动孔结构替代波动管，结构强度极强，在极大的压力情况下也不会爆裂。稳压器空间去掉以前的喷淋设备进行降温处理，这样可简化很多管道，因此，结构极大的简化。基于上述结构，本发明的稳压平衡原理为：升压：在反应堆运行时，若反应堆冷却剂空间处于低压状态时，启动加热器加热稳压器水空间内的水产生蒸汽，稳压器汽空间内压力升高，稳压器水空间内的水通过波动孔流向反应堆冷却剂空间，此时稳压器汽空间、稳压器水空间、反应堆冷却剂空间的压力均升高，待反应堆冷却剂空间的压力升高后停止加热器加热；降压：在反应堆运行时，若反应堆冷却剂空间处于过高压状态时，反应堆冷却剂空间内的冷却剂通过波动孔流向稳压器水空间，稳压器水空间体积变大开始压缩稳压器汽空间，稳压器汽空间内的水蒸汽由汽态变为液态，反应堆冷却剂空间内的压力得以降低；在正常工作过程中，波动流始终在波动孔内上下流动。