[发明专利]核电厂应急余热排出和补水系统

说明书

本发明公开了一种核电厂应急余热排出和补水系统，其包括三列互相独立的冷却系列、一个超大型模块化的冷却水箱、一套控制和报警系统以及辅助监测仪表；超大型模块化的冷却水箱的装水量至少能够满足排出事故后72小时内一回路的热量，冷却水箱与应急给水系统和乏燃料水池连接以在需要时为应急给水系统和乏燃料水池补水；三列冷却系列共用超大型模块化冷却水箱作为其冷凝器的最终热阱，在应急给水系统不可用的情况下实现蒸汽发生器二次侧的非能动余热排出；超大型模块化的冷却水箱的底部设有下沉隔间，三列冷却系列的冷凝器分别位于不同的下沉隔间中。本发明完全能够满足核燃料释热72小时排出要求，提高了核电厂应对事故工况的能力和安全性。

技术领域

本发明属于核电厂应急余热排出和补水领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂应急余热排出和补水系统。

背景技术

核安全的主要问题之一就是要在任何情况下保证核燃料释热的疏导。核燃料一部分在反应堆中参与核反应，另一部分是用过的乏燃料，贮存在乏燃料水池中。

在反应堆中的核燃料，当反应堆停堆后，依然会产生余热。反应堆停堆后，最初由蒸汽发生器将这部分热量导出，当二回路不能再运行时，将由余热排出系统导出这部分热量，保证反应堆的冷却。当正常给水系统不可用时，将启动应急给水系统，向蒸汽发生器提供应急给水，从而满足蒸汽发生器持续排出余热的功能要求。但当应急给水系统供水不足或失效时，这部分余热将无法及时排出，危及核安全。

在乏燃料水池中的核燃料，会持续产生衰变热，衰变热主要依靠反应堆水池和燃料水池冷却和处理系统持续排出，一旦该系统失效，乏燃料水池水位将得不到保障，以致出现燃料组件裸露和放射性物质无法包容的风险。

三代核电厂对核燃料释热提出了72小时排出的要求，以防止事故的进一步扩展而变得更严重，因此需要研究更先进的核电厂应急余热排出和补水系统，以确保核安全。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种能够满足核燃料释热72小时排出要求的核电厂应急余热排出和补水系统，为蒸汽发生器二次侧提供非能动余热排出，并给应急给水系统和乏燃料水池补水，以提高核电厂应对事故工况的能力和安全性。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂应急余热排出和补水系统，其包括三列互相独立的冷却系列、一个超大型模块化的冷却水箱、一套控制和报警系统以及辅助监测仪表；超大型模块化的冷却水箱的装水量至少能够满足排出事故后72小时内一回路的热量，冷却水箱与应急给水系统和乏燃料水池连接以在需要时为应急给水系统和乏燃料水池补水；每一冷却系列对应一个蒸汽发生器，三列冷却系列共用超大型模块化冷却水箱作为其冷凝器的最终热阱，在应急给水系统不可用的情况下实现蒸汽发生器二次侧的非能动余热排出；超大型模块化的冷却水箱的底部设有下沉隔间，三列冷却系列的冷凝器分别位于不同的下沉隔间中。

作为本发明核电厂应急余热排出和补水系统的一种优选实施方式，当应急给水系统可用时，由应急给水系统排热；当应急给水系统水量不足时，由所述冷却水箱给应急给水系统补水，以保障72小时持续排热；在“全厂断电、后备柴油机失效、应急给水系统失效”情况下，全厂丧失全部能动堆芯余热排出能力时，通过三列冷却系列以非能动的方式直接给蒸汽发生器二次侧排热，保证系统建立连续稳定的自然循环，排出事故后72小时内一回路热量，防止堆芯恶化。

作为本发明核电厂应急余热排出和补水系统的一种优选实施方式，所述三列冷却系列配置完全相同，在至少两列冷却系列可用时即能够完成蒸汽发生器二次侧余热导出功能，具备足够的冗余性；每列冷却系列与蒸汽发生器连接的入口和出口执行隔离功能的阀门均为两道，具备足够的冗余性；三列冷却系列分别布置在反应堆两侧的安全厂房中，每一冷却系列均包括依次串联的蒸汽管线、冷凝器和冷凝回流管线，冷凝器浸泡在冷却水箱中，用于将蒸汽发生器二次侧的热量导出至冷却水箱的水中，水箱中水被加热沸腾蒸发，热量最终传递至大气环境最终热阱。