[发明专利]核电厂非能动高位应急冷却给水系统

说明书

技术领域

本发明属于核电安全领域，更具体地说，本发明涉及一种不受制于外部动力源的核电厂非能动高位应急冷却给水系统。

背景技术

在发生极端自然灾害时，有可能在核电厂中引发SBO(Station Black Out，全厂断电事故)和LUHS(Loss of Ultimate Heat Sink，丧失最终热阱)等超设计基准事故工况，给核电厂的安全性和经济性带来很大的危害。例如，2011年日本东北附件海发生的里氏9级特大地震及其次生灾害，就导致福岛第一核电厂出现长达一周多的丧失电源和最终热阱丧失，从而使反应堆堆芯、乏燃料水池长期无法得到稳定而持续的冷却，最终导致燃料破损、发生氢爆，出现了大量放射性物质的外泄。

在现有核电厂中，安全系统的设计已经非常成熟，充分考虑了在设计基准范围内的事故工况设计要求，但福岛核事故证明，存在着超出设计基准的外部事件序列的可能性。请参阅图1，当发生类福岛事故的极端自然灾害而引发SBO叠加LUHS超设计基准事故工况时，现有核电厂仍旧只能通过以下几个途径来实现水源应急：1)通过辅助给水箱10为辅助给水汽动泵12提供1000m³的水源，利用蒸汽发生器14的高品质蒸汽为辅助给水汽动泵12提供动力，实现二次侧注入，持续带走堆芯余热，直至辅助给水箱10耗干和蒸汽发生器14蒸干；经分析，现有辅助给水箱10的水装量可维持系统运行30小时左右；2)通过中压安注箱16提供100m³的含硼水，安注箱16内覆盖有4.2MPa的加压氮气，氮气为安注箱16注入一回路提供动力；当一回路压力低于安注箱16内的压力时，含硼水在短时间内淹没反应堆压力容器18的堆芯，避免燃料棒融化；根据事故的进程，在安注箱16实现100m³堆芯注水后，反应堆压力容器18将在50小时左右失效；3)乏燃料水池依靠自身的存水提供带走乏燃料衰变热的水，在“异常全堆芯换料模式”下，乏燃料组件将在40小时左右裸露而引起放射性物质释放；4)安全壳喷淋系统20在SBO叠加LUHS超设计基准事故工况下，无水源可用。可见，在SBO叠加LUHS的事故工况下，现有核电厂的各系统能给核岛厂房提供的应急用水非常有限，不能有效地预防和缓解事故，将最终导致放射性物质大量外泄到环境中。

为此，部分核电厂对核电厂内外的可用水源进行分析评价，采用应急移动能动设备为事故后设定的用户提供应急水源及应急手段。请参阅图2，改进后的核电厂对厂内的SED/SER系统(SED，Nuclear Island Demineralized Water Distribution，核岛除盐水分配系统；SER，Conventional Island Demineralized Water Distribution，常规岛除盐水分配系统)进行抗震、防水淹和取水接口改造，并规划好利用SED/SER系统水箱22给各设定用户24进行供水的应急供水管道，提供应急移动柴(汽)油泵(消防车)26为供水提供动力源。在SBO叠加LUHS超设计基准事故发生后的6小时内，应急供水管道和移动柴(汽)油泵(消防车)26紧急就位并完成各个接口的连接，从而实现超设计基准工况下一、二次侧乏燃料水池临时补水、一、二次侧临时注入与临时喷淋。由于超设计基准工况下仍存在不确定性因素，还将JPP系统(Fire Fighting Water Production，消防水生产系统)水池、电厂厂外淡水、海水等作为最终的后备手段。但是，上述系统主要通过应急移动柴(汽)油泵(消防车)26为各设定用户24提供水源，由于应急移动柴(汽)油泵(消防车)26的燃油不能满足持续72小时运转的需求，需要补给，因此存在能动设备失效的问题；再者，应急移动柴(汽)油泵(消防车)26和应急供水管道需要在事故后临时铺设，存在事故后可达性问题。

有鉴于此，确有必要提供一种能够克服上述问题的核电厂非能动高位应急冷却给水系统。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种核电厂非能动高位应急冷却给水系统，以提升核电厂应对SBO叠加LUHS超设计基准事故的能力。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电厂非能动高位应急冷却给水系统，其包括高位储水容器、补水管道和给水管道；所述高位储水容器布置在核岛用户附近的地势较高位置处或由构筑物支撑，其中储存有应急冷却水；补水管道将外部水源与高位储水容器连通，以在正常工况下为高位储水容器补水；给水管道的一端连接至高位储水容器的底部，另一端用于分别连接至设定用户，以在超设计基准工况下利用重力势能为各用户应急供水。