[发明专利]一种核电站的快速互备系统及其互备方法

说明书

技术领域

本发明涉及核电技术领域，更确切地说涉及一种核电站的快速互备系统及其互备方法。

背景技术

中国百万千瓦级改进型压水堆核电厂主要由压水反应堆、一回路系统和二回路系统三个主要部分组成。核裂变放出的热量由流经堆内的一回路系统的高压水带出堆外，热量传给二回路的水，水受热后产生的蒸汽推动汽轮机，汽轮机带动发电机发电。压水堆核电厂内一旦发生失水事故，堆芯失去冷却容易融化，从而可能发生重大安全事故。为此，在核电厂的设计中，除了正常的冷却手段外，还特别设置了专门应对失水事故的冷却系统，包括高压安全注入系统和低压安全注入系统(统称安全注入系统)，还包括安全壳喷淋系统。在安全注入系统和喷淋系统中所储存的水快用完时会切换到从安全壳的地坑中取水，进入再循环系统对堆芯进行继续冷却。

在法国CPY核电机组的事故缓解设计中，安全注入系统再循环时需要同时运行安全注入系统和安全壳喷淋系统以排出堆芯余热到最终热阱，最终热阱为当所有其他的排热手段已经丧失或不足以排出热量时，总能接受核设施所排出余热的一种介质。该设计对安全壳喷淋系统的依赖性很高，一旦安全壳喷淋系统失效，将导致堆芯余热不能排出到最终热阱，继而将导致堆芯损坏。基于三哩岛经验反馈，法国CPY机组增设了“H4管线”，该管线将安全注入系统和安全壳喷淋系统连接起来，可以实现安全注入泵和喷淋泵远期互为备用的目的，对应运行规程分别被称为“H4规程”，即在一回路破口事故发生较长时间后，全部丧失低压安全注入功能或者安全壳喷淋功能时的事故处理规程，当安全壳喷淋泵全部丧失功能时，利用低压安全注入泵和安全壳喷淋的热交换器来排去余热；当低压安全注入泵全部丧失功能时，利用安全壳喷淋泵代替低压安全注入泵。

安全注入系统和安全壳喷淋系统的设置都是冗余的，由两个系列A、B组成，两个系列可同时使用，以缩短事故处理的过程，其中一个系列失效时，另外的系列仍能实现本系统安全功能。以A列为例，如图1所示，中国百万千瓦级改进型压水堆核电厂现有H4管线是基于法国CPY机组的设计而来，图中虚线部分为现有H4管线，包括第一H4管线10和第二H4管线20，其中第一H4管线10从安全壳喷淋热交换器30出口连接到低压安全注入泵40的入口，第二H4管线20为安全壳喷淋泵50的旁路管线。但是现有的H4管线的设计仍然存在不足之处，主要有以下三个方面：

1)由于流程设计等方面的问题，现有H4管线一般在事故发生两周后才被允许投入使用，因此只能用于远期互备，基本不具备紧急互备的功能，不能在事故早期干预，对降低堆芯损坏概率贡献较小；

2)由于流程与布置设计的原因，启用H4管线前需操作员在现场对高放射性管道进行充水排气，人员受辐照风险较大；

3)在安全壳喷淋系统全部失效时，安全注入系统没有办法备用安全壳喷淋系统的功能，因此对安全壳的完整性非常不利。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种核电站的快速互备系统及其互备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种核电站的快速互备系统，用于实现核电站安全注入系统与安全壳喷淋系统的快速互备，包括低压安全注入泵，所述低压安全注入泵下游管线与核电站的反应堆压力容器连接，所述低压安全注入泵上游管线与核电站的地坑连接；

所述安全壳喷淋系统包括喷淋泵、喷淋热交换器和喷淋环，所述喷淋泵上游管线与所述地坑相连接，所述喷淋热交换器与所述喷淋泵的出口管线连接，所述喷淋环与所述喷淋热交换器下游管线连接；

所述快速互备系统包括第一管线，所述第一管线一端连接所述低压安全注入泵出口管线，另一端连接所述喷淋泵和所述喷淋热交换器相连的中间管线，所述第一管线上安装有第一隔离阀组；

所述快速互备系统还包括第二管线，所述第二管线一端连接所述喷淋热交换器出口管线，另一端与和所述低压安全注入泵下游管线的连接，所述第二管线上安装有第二隔离阀组。

本发明所述的快速互备系统中，所述第一隔离阀组和所述第二隔离阀组各包括至少两个串联的电动隔离阀。

本发明还提供了一种对所述核电站的快速互备系统进行快速互备的方法，包括：

当喷淋泵失效时，利用安全注入系统来作为安全壳喷淋系统的快速备用时，开启第一隔离阀组，关闭第二隔离组，由低压安全注入泵将安全注入系统水箱中的水或者核电站地坑中的水抽出来，经由第一管线、喷淋热交换器和喷淋环冷却安全壳，实现安全注入系统快速备用安全壳喷淋系统；