[发明专利]一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置及压水堆

说明书

本发明提供一种将压水堆冷段破口转换为热段破口的转换装置，其设置于压水堆的压力容器(1)中的吊篮(2)上，包括球面洞口盖(3)、环形贴合环(31)以及扣紧弹簧(32)；在吊篮(2)上设置有洞口(20)，并在洞口外沿设置有环形凹槽(21)以及弹簧凹槽(22)；球面洞口盖(3)上的环形贴合环(31)与吊篮(2)上的环形凹槽(21)进行配合，扣紧弹簧(32)与弹簧凹槽(22)相配合；在压水堆正常工作时，球面洞口盖(3)与吊篮(2)外侧贴合固定；在压水堆出现冷段大破口时，球面洞口盖(3)两侧产生反向压力差，使球面洞口盖(3)从吊篮(2)的洞口(20)脱离，从而使冷却剂从上腔室流入下降环腔，转换为热段破口。本发明还提供了可使用该装置的压水堆。实施本发明，可以降低安注系统容量需求，简化反应堆安全保护系统，在提高核电厂的经济性的同时增加其安全可靠性。

技术领域

本发明涉及核电领域，特别是涉及核电厂系统设备设计领域。

背景技术

在现有压水堆中，需要设置安注系统来处理可能的破口事故；其中，反应堆冷却剂系统的管道破裂或在第一个隔离阀内与反应堆冷却剂系统相连的任何管道破裂定义为失水事故(LOCA)，也称破口事故。

根据破口大小的不同，一般可将破口分为以下几类破口：

第一类，极小破口：等效直径小于等于9.5mm的破口。这种破口属于RCCP II类工况，通过破口丧失的冷却剂可被RCV系统补偿；

第二类，小破口：等效直径在9.5mm～25mm之间的破口；

第三类，中破口：等效直径在2.5～25cm之间的破口；

第四类，大破口：等效直径在34.5cm以上的破口。

等效直径小于等于9.5mm的破口，其引起的冷却剂喷放流量可以用一台上充泵来补充，稳压器内维持运行水位，允许操纵员实施正常停堆。反应堆紧急停堆后电厂最终返回到稳定工况，随后遵循正常的停堆规程，电厂可以进一步降温，这类事故对反应堆或其它主要辅助系统没有严重后果。当出现等效直径大于9.5mm的破口(即大中小三种破口)时，反应堆丧失的冷却剂不能通过上充泵进行补充，需要依赖安注系统对反应堆进行补水，否则堆芯将会面临裸露、燃料组件破损甚至融化的风险。

根据破口位置的不同，一般可将破口分为冷管段破口和热管段破口。由于安注水一般是从冷管段进行注入且存在U形段水封作用，当冷管段发生破口时，大部分安注水将会直接从破口流失，无法进入堆芯带走衰变热，燃料包壳将会面临过热破裂的风险；当发生热段破口时，所有安注水都会先经过堆芯，吸收衰变热后才能从破口流失。因此，发生冷段破口时对堆芯的威胁更大，对安注水的需求量也更大。

由此可知，冷段大破口失水事故最为恶劣，对安注流量的需求量也最大。破口事故越恶劣，安全保护系统容量需求越大，造价也越高。

一般来说，安全注射系统由高压安全注射、中压安全注射和低压安全注射三个子系统组成。它们根据事故引起的反应堆冷却剂的降压情况，在不同的压力下分别投入运行。高压安注系统在一回路压力降低至约12MPa即可启动；中压安注系统由安注箱组成，启动压力约为4MPa；低压安注系统一般在一回路压力降低至1MPa后才会启动。不同堆型安注系统的启动压力会存在一定的差异。

安注系统的功能主要为：

其一：在一回路小破口失水事故时或者二回路蒸汽管道破裂造成一回路平均温度降低而引起冷却剂收缩时，安注系统用来向一回路补水，以重新建立稳压器水位；

其二：在一回路大破口失水事故时，安注系统向堆芯注水，以重新淹没并冷却堆芯，限制燃料棒温度的升高；

其三：在二回路蒸汽管道破裂时，向一回路注入高浓度硼酸溶液，以补偿由于一回路冷却剂连续过冷而引起的正反应性，防止堆芯重返临界；

其四：在换料停堆期间，低压安注泵可用来为反应堆水池充水；