[发明专利]一种超微流量的高压氢气精确注气系统及注气方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于AP1000及CAP1400核反应堆的超微流量的高压氢气精确注气系统及注气方法。

背景技术

AP1000是美国西屋公司设计开发的双环路1000MW级压水堆核电技术。AP1000在传统压水堆核电技术的基础上，采用“非能动”的安全系统，使其安全性、经济性有了显著提高。CAP1400型压水堆核电机组是我国在消化、吸收、全面掌握AP1000非能动技术的基础上，通过再创新开发出的具有自主知识产权、功率更大的非能动大型先进压水堆核电机组。

核反应堆具有一套冷却剂系统(RCS)，对反应堆的安全性起到了重要作用。冷却剂中溶解的氧含量越多，其对一回路管道内表面腐蚀性越大，因此核反应堆通过化学及容积控制系统(CVS)控制冷却剂中的溶解氧。在AP1000及CAP1400核电技术中，CVS取消了传统的化学与容积控制箱，采用了高压加氢技术，即在运行时向RCS注入高压气态氢，化合水在堆芯区辐射分解所生成的氧，使其平衡浓度趋于零，以及在每次停堆后使氧浓度降低到启动前的水平。

反应堆首次启动或每次重启时，由于氧浓度较高，需要快速注入较大量的氢气，而反应堆运行平稳后，随着溶解氧和氢的化合，系统只需要持续补充注入微量的氢气，因此需要一套可以在不同工况下精确控制流量的CVS超微流量的高压氢气精确注气系统(简称“CVS注氢包”)。CVS注氢包的工作工况包括高流量(批次)加注和低流量(连续)加注两种，其工况由控制室(MCR)的主设备操作工监视、选择，并进行调整。

CVS注氢包的主要技术难点在于:1)高压超微流量下的精准流量控制方案及技术；2)实现本质安全的超微流量限流技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于AP1000及CAP1400核反应堆的超微流量的高压氢气精确注气系统，可以实现超微流量的高压氢气精确加注。

本发明的另一目的是提供一种使用上述注气系统的注气方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种超微流量的高压氢气精确注气系统，包括：氢气入口、氢气出口、系统管路部分和电气控制部分，所述系统管路部分包括上游主管道、高流量路径、低流量路径和下游主管道；所述高流量路径依次设有针形截止阀、高流量多孔限流器、高流量控制器、针形截止阀，所述高流量控制器通过电缆与变送器连接后接入电厂控制系统(PLS)；所述低流量路径依次设有针形截止阀、低流量多孔限流器、低流量控制器、针形截止阀，所述低流量控制器通过电缆与变送器连接后接入电厂控制系统(PLS)；所述高流量路径和低流量路径连接下游主管路；所述电气控制部分包括压力传感器、流量计、流量控制器、各控制阀的信号及电源接线，所述电气控制部分接入防爆接线盒中，再接入电厂控制系统(PLS)。

其中，所述注气系统的设计压力为21.4MPa，控制流量精度为1％。

优选地，本发明注气系统还包括至少两套备用路径，其中一套为与所述高流量路径结构相同的高流量备用路径，另一套为与所述低流量路径结构相同的低流量备用路径，所述高流量备用路径和低流量备用路径分别通过电缆与变送器连接后接入电厂控制系统(PLS)。通过备用路径的设计，可在主路出现问题时，开启备用路径，保证AP1000核反应堆在系统主路维护或故障时仍能保持正常工作。

其中，所述注气系统安设在一个四面镂空的箱架结构中，以增加本发明注气系统的通风。所述箱架结构的结构强度能够承受住在其重心同时施压水平方向2g和垂直方向4.5g的静态等效负荷的抗震要求，在应对重大自然灾害能力时该系统表现更为优异。本发明注气系统的安装方式为壁挂式或落地式。当然，本发明也可以根据安装环境来确定是否需要在箱架结构的四壁增加挡板等。例如安装在室外时，本发明注气系统的四壁可增加挡板，两侧设置百叶用于通风，并在顶部加设防水遮雨结构等。

进一步地，所述注气系统设有氢气泄漏探头，用于泄露氢气的探测。

一种超微流量的高压氢气精确注气方法，该方法包括以下步骤：

(1)对高压氢气储气罐中的氢气进行减压；

(2)经减压的氢气进入高流量路径或/和低流量路径中进行流量控制；

(3)所述经流量控制后的氢气输出进入下游的主管路。

其中：步骤(2)中的所述的流量控制为：