[发明专利]仅应堆用虹吸管式重力注硼系统

说明书

本发明属于核反应堆领域，尤其涉及的是低温供热堆的安全设施。

现代压水反应堆核电站都设有安全注射系统，当发生一回路失水或二回路蒸汽管破裂等事故时，以此系统向堆内快速注射硼水，一方面用于补充堆芯的冷却，另一方面用于抵消因失控所引入的反应性，达到确保反应堆停闭的目的。这类反应堆的安全注射系统都是用泵（安注泵）为动力，系统设备复杂，为了保证事故时系统能可靠投入，还要增设备用泵和安全电源。

低温供热堆，由于采用一体化结构及双重保护壳，没有堆芯裸露的危险。但为了确保安全仍然设置一个注硼系统。万一控制棒系统出现故障时，通过这个系统向堆内注入硼水，确保反应堆停闭。我国1989年建成的5MW低温供热反应堆就是一例（专利号851000179一体化自然循环低温供热核反应堆）它的注硼系统采用注硼泵作为动力。根据“核安全法规HAF0200规定，执行安全功能的系统应允许一组设备失效或不起作用而不丧失其功能。因此这个系统中的注硼泵至少必备2台。HAF0200还规定，安全上重要的部件都需要应急动力。5MW供热堆的注硼泵因为没有配备应急电源，所以增设一个高压氮气罐作为备用动力源。

上述系统都需要较多的设备，投资费用较高，还要依靠外加动力源推动，故不是被动安全的。

本发明的目的在于提供一种虹吸管式重力注硼系统，该系统具有非常经济和被动安全的优点。

本发明的要点是，将贮硼罐放置在高于反应堆的地方，依靠贮硼罐与反应堆之间的液位差使硼水自动地注入反应堆。而且该系统运行不依靠任何外加动力源，因此是一个完全的被动安全系统。由于这个系统一旦建立起来，贮硼罐与反应堆间的液位差就是固定存在的，所以任何时候只要两者的连接管路畅通，就可以可靠地执行其安全功能。一般情况下，只要控制棒系统可能执行其功能，就不希望硼液进入反应堆。

本发明中的注硼管采用由贮硼罐顶部引出的虹吸管形式，平常由于管内被不可凝气体所填充，即使阀门有泄漏，也不能形成虹吸现象，不会发生硼液误漏入反应堆。因此，处于高处的贮硼罐对反应堆的正常运行不存在任何现实的或隐藏的干扰。

在注硼管和气体连通管中，两个隔离阀之间的管段充以略高于大气压力的不可凝气体，通过监测这段管内的压力变化实现对阀门泄漏的监测。如果这个压力升高，说明靠近反应堆一端的阀门有泄漏;如果这个压力降低了，则是靠近贮硼罐的阀门有泄漏。可以及时检修排除隐患。

附图说明：

图1为反应堆用虹吸管式重力注硼系统示意图

[1]反应堆、[2]贮硼罐、[3]～[10]阀门、[11]蒸汽连通管、[12]注硼管、P1    P2压力测量仪表。

本发明与现有其它同类功能的系统相比，既节省了泵或高压气罐等设备，也不需要常备的安全电源。是一个设备最简单，投资最省，具有被动安全性和高度可靠性的系统。

本发明的一个实例如图1，它是被清华大学核能技术设计研究院正在设计中的200MW低温供热堆所采用的注硼系统图。它由贮硼罐[2]，阀门[3]～[10]及注硼管[12]及蒸汽连通管[11]几个部分组成。

正常情况下，系统所有阀门处于关闭状态，贮硼罐[2]处于常温常压状态。注硼管[12]，蒸汽连通管[11]及贮硼罐[2]的气空间内都充以N₂复盖气体。

当需要注硼时，先打开阀门[3]、[4]，靠反应堆内的高压（3MPa）水，将注硼管内的气体挤入贮硼罐。然后打开阀门[5]和[6]，让反应堆内的气空间与贮硼罐气空间连通。待贮硼罐内压力上升到与反应堆压力相平衡以后，在液位差的作用下，硼液即沿注硼管流入反应堆。

本系统投入时，也可在打开阀门[3]和[4]的同时，打开阀门[7]和[10]，让注硼管内的N₂通过[7]和[10]阀门排入废气系统。待管内充满水后再关闭[7][10]两个阀门。建立起虹吸流动。

在阀门[3][4]之间和[5][6]之间的管段充以0.2～0.5MPa的N₂，并分别设有压力测点P1和P2。当发现测点P1和P2的压力降低时，说明阀门[5]或[4]有泄漏;若压力升高，则说明阀门[6]或[3]泄漏。有利于及时发现隐患。