本發(fā)明涉及核電安全領(lǐng)域，尤其涉及一種用于核電站的安注容器。

背景技術(shù)：

核電站，特別是壓水堆核電站發(fā)生事故時，主要依靠堆芯冷卻系統(tǒng)及安全殼冷卻系統(tǒng)等進(jìn)行事故的緩解及消除。堆芯冷卻系統(tǒng)通過將溫度較低的冷卻水注入堆芯來實現(xiàn)堆芯的長期淹沒及冷卻，使得燃料棒包裹放射性物質(zhì)的壓力邊界不失效，阻止嚴(yán)重的放射性外泄情況的發(fā)生。在堆芯冷卻系統(tǒng)中，如AP/CAP系列的三代非能動堆芯冷卻系統(tǒng)中，安注系統(tǒng)的水溫對堆芯能否有效淹沒及冷卻影響較大。例如，安全殼內(nèi)置換料水箱(IRWST)的初始安注水溫對堆芯的安全有著較大影響，安全殼內(nèi)置換料水箱初始過高的安注水溫會使得穩(wěn)壓器(PZR)不能有效排水進(jìn)入堆芯的可能性增大，同時也使得堆芯產(chǎn)氣率過高，造成堆芯內(nèi)壓力較大，影響或延緩安全殼內(nèi)置換料水箱的安注流量，從而使得如小破口事故下堆芯的最低液位進(jìn)一步降低，從而使得堆芯不能被充分有效冷卻的風(fēng)險加大。而在目前的核電站設(shè)計中，在安全殼內(nèi)置換料水箱安注開始前，自動降壓系統(tǒng)(ADS1-3級)會將主回路中的大量的高溫蒸汽和水噴入安全殼內(nèi)置換料水箱中，非能動余熱排出熱交換器(PRHR)也會將堆芯衰變熱大量傳入安全殼內(nèi)置換料水箱，從而使得安全殼內(nèi)置換料水箱水溫在安注開始前已急劇升高，從而大大提高了安全殼內(nèi)置換料水箱初始安注時的水的溫度，而較高的初始安注水溫對于堆芯的安全是不利的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

由此，本發(fā)明旨在提供用于核電站的安注容器和系統(tǒng)，通過所述安注容器和系統(tǒng)，能夠強(qiáng)化核電站或試驗臺架中安注系統(tǒng)內(nèi)的冷、熱流體 間的溫差，使得安注階段的水溫趨近于對核電站的安全性來說較為理想的值，例如使得安全殼內(nèi)置換料水箱的安注初期的水溫較低，進(jìn)而提高堆芯的淹沒和冷卻能力，提高核電安全性。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于核電站的安注容器，包括：外殼；流體阻隔裝置，所述流體阻隔裝置設(shè)置在所述外殼中，用于阻隔容裝在所述外殼中的冷流體和熱流體之間的混合，所述流體阻隔裝置設(shè)置有流體通道，冷流體和熱流體通過所述流體通道流體連通；安注管口，所述安注管口開設(shè)在所述外殼上，與向外部供給流體的安注管流體連通；其中所述安注管口設(shè)置于所述流體阻隔裝置的下方。

在一實施例中，所述流體通道是通孔、突擴(kuò)或突縮孔、折流通道、彎曲流道或其任意組合，或者所述流體通道包括閥門部件，所述閥門部件在進(jìn)行安注時被打開，以連通冷流體和熱流體。

在一實施例中，所述流體阻隔裝置包括阻隔板，所述流體通道開設(shè)在所述阻隔板上，并且所述阻隔板焊接在所述外殼的內(nèi)壁上或者被設(shè)置在所述外殼的內(nèi)部底面上的支架支撐。

在一實施例中，所述阻隔板采用平板、可折疊板、弧形板、中空圓板或異形板的形式，并且所述阻隔板的至少一部分是可單獨拆卸的。

在一實施例中，開設(shè)在所述阻隔板上的所述流體通道的流通面積大于所述安注管口的總截面面積。

在一實施例中，所述安注容器通過所述流體阻隔裝置被分體設(shè)置，包括設(shè)置在所述流體阻隔裝置之上的第一安注容器部分和設(shè)置在所述流體阻隔裝置之下的第二安注容器部分。

在一實施例中，所述流體阻隔裝置包括罩設(shè)在安注口處的阻隔罩，所述阻隔罩上開設(shè)有所述流體通道。

在一實施例中，開設(shè)在所述阻隔罩上的所述流體通道的流通面積大于所述安注管口的總截面面積。

在一實施例中，所述安注容器是安全殼內(nèi)置換料水箱，包括非能動余熱排出熱交換器和自動降壓系統(tǒng)。

在一實施例中，在所述流體通道的入口的邊緣處沿著所述入口的外周設(shè)置有阻擋件，所述流體阻隔裝置設(shè)置在所述非能動余熱排出熱交換 器的下方，使得所述阻擋件與所述流體阻隔裝置在所述非能動余熱排出熱交換器的下方形成一液體滯留區(qū)。

在一實施例中，所述安注容器是能夠用于核電站中的其中分布有冷、熱流體且存在冷、熱流體混合的安注容器或流體容器。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于核電站的安注系統(tǒng)，包括：如上所述的安注容器；與所述安注容器的所述安注管口連通的安注管；和設(shè)置在所述安注管上的冷流體容器，用于在安注初期向堆芯注入所述冷流體。在本發(fā)明中，通過在用于核電站的安注容器，例如安全殼內(nèi)置換料水箱中設(shè)置流體阻隔裝置，適當(dāng)?shù)刈韪袅嘶蜓舆t了安注容器中被諸如熱交換器或自動降壓系統(tǒng)等部件加熱的熱流體(例如，上層熱流體)與安注容器中冷流體(例如，底層冷流體)之間的傳質(zhì)和傳熱(例如，混合)，加強(qiáng)了安注容器中冷、熱流體之間的溫度差別，使得在安注初期，溫度較低的冷流體(例如，底層冷流體)能夠首先被注入堆芯，提高了堆芯的淹沒和冷卻能力，從而提高了核電安全性。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的以安全殼內(nèi)置換料水箱為例的用于核電站的安注容器的結(jié)構(gòu)示意圖；和

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的以安全殼內(nèi)置換料水箱為例的用于核電站的安注容器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

根據(jù)本發(fā)明的總的發(fā)明構(gòu)思，提供一種用于核電站的安注容器，包括：外殼；流體阻隔裝置，所述流體阻隔裝置設(shè)置在所述外殼中，用于阻隔容裝在所述外殼中的冷流體和熱流體之間的混合，所述流體阻隔裝置設(shè)置有流體通道，冷流體和熱流體通過所述流體通道流體連通；安注管口，所述安注管口開設(shè)在所述外殼上，與向外部供給流體的安注管流體連通；其中所述安注管口設(shè)置于所述流體阻隔裝置的下方。

在一實施例中，所述流體通道可以是通孔、突擴(kuò)或突縮孔、折流通道、彎曲流道或其任意組合，或者所述流體通道可以包括閥門部件，所 述閥門部件在進(jìn)行安注時被打開，以連通冷流體和熱流體。

通過本發(fā)明如上所述的設(shè)計，用流體阻隔裝置適當(dāng)?shù)刈韪袅嘶蜓舆t了安注容器，例如安全殼內(nèi)置換料水箱中被諸如熱交換器或自動降壓系統(tǒng)等部件加熱的熱流體(例如，上層熱流體)與安注容器中冷流體(例如，底層冷流體)之間的傳質(zhì)和傳熱(例如，混合)，加強(qiáng)了安注容器中冷、熱流體之間的溫度差別，使得在安注初期，溫度較低的冷流體能夠首先被注入堆芯，提高了堆芯的淹沒和冷卻能力，從而提高了核電安全性。

下面將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，在描述過程中省略了對于本發(fā)明來說是不必要的細(xì)節(jié)和功能，以防止對本發(fā)明的理解造成混淆。以下，以本發(fā)明應(yīng)用于核電站中的安全殼內(nèi)置換料水箱(IRWST)的情形為例，對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述。但本發(fā)明并不局限于此，本發(fā)明也可以應(yīng)用于核電站中其他分布有冷熱流體(例如，具有熱分層)、冷熱流體混合的安注或流體容器等。

應(yīng)該指出的是，本發(fā)明中所指的“冷流體”和“熱流體”實質(zhì)上是相對于彼此而言的一般性概念，是指具有溫度差的流體，而不是限定在一定溫度范圍內(nèi)的兩種流體。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，用“冷流體”和“熱流體”的描述僅僅是為了對具有溫度差別的流體進(jìn)行區(qū)分，而不是限定它們的具體溫度范圍。

如圖1所示，示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的以安全殼內(nèi)置換料水箱100為例的用于核電站的安注容器的結(jié)構(gòu)示意圖。所述安全殼內(nèi)置換料水箱100包括：外殼1；流體阻隔裝置2，流體阻隔裝置2設(shè)置在外殼1中，用于阻隔容裝在外殼1中的冷流體和熱流體之間的混合，流體阻隔裝置2設(shè)置有流體通道3，冷流體和熱流體通過流體通道3流體連通；安注管口4，安注管口4開設(shè)置在外殼1上，與向外部供給流體的安注管5流體連通；其中安注管口4設(shè)置于流體阻隔裝置24的下方。

在使用中，即使由于安全殼內(nèi)置換料水箱100的外殼1中設(shè)置的熱交換器6(例如，非能動余熱排出熱交換器(PRHR))的熱交換作用和延伸在外殼1中的自動降壓系統(tǒng)的噴灑器7噴灑來自主回路的高溫蒸汽 和水的加熱作用，使得流體阻隔裝置2之上的流體被加熱成為熱流體，借助流體阻隔裝置2的阻隔作用，流體阻隔裝置2下面的冷流體也不會容易地與上層被加熱的熱流體混合，從而適當(dāng)?shù)販p小或阻止了上層熱流體與下層冷流體之間的傳質(zhì)與傳熱，強(qiáng)化了安全殼內(nèi)置換料水箱內(nèi)原有的熱分層，使得安注口附近的流體維持在較低的溫度，確保安注初期所使用的安注流體具有較強(qiáng)的冷卻能力。在安注初期結(jié)束后，即使熱流體通過流體通道流入流體阻隔裝置的下方、進(jìn)而通過安注管口和安注管進(jìn)入堆芯，也不會對堆芯的安全性造成較大的不利影響，因為僅僅安注初期的初始安注水溫對堆芯的安全有著較大的影響。

在該實施例中，流體阻隔裝置2是阻隔板的形式，流體通道3開設(shè)在阻隔板上。阻隔板可以被焊接在外殼1的內(nèi)壁上，或者也可以被設(shè)置在外殼1的內(nèi)部底面上的支架(未示出)支撐，使得阻隔板處于安注口4之上一定的距離處。

圖1中所示阻隔板采用平板的形式。然而，本發(fā)明不限于此。阻隔板也可以是可折疊板、弧形板、中空圓板或異形板(即，不規(guī)則形狀板)的形式。在一實施例中，阻隔板的至少一部分是可單獨拆卸的，以便于在對阻隔板下方的設(shè)備或部件進(jìn)行維護(hù)時，維護(hù)人員能夠僅拆下一部分阻隔板就能夠進(jìn)入阻隔板下方進(jìn)行維護(hù)，而無需將整個阻隔板拆下。

應(yīng)該指出的是，雖然圖1中示出的安注容器是一體形成的，然而，也可以通過阻隔板分體設(shè)置，使得安注容器包括設(shè)置在阻隔板之上的第一安注容器部分和設(shè)置在阻隔板之下的第二安注容器部分。

此外，圖1中所示流體通道3是通孔的形式。然而，本發(fā)明不限于此。所述流體通道可以是通孔、突擴(kuò)或突縮孔、折流通道、彎曲流道或其任意組合?？蛇x地，流體通道3處也可以設(shè)置閥門部件，在需要安注時閥門開啟，連通阻隔板上下流體。

此外，在一實施例中，在流體通道3的入口的邊緣處沿著所述入口的外周可以設(shè)置阻擋件(未示出)，阻隔板設(shè)置在熱交換器6的下方，使得阻擋件與阻隔板在熱交換器6的下方形成一液體滯留區(qū)，從而進(jìn)一步減小阻隔板之上的熱流體與阻隔板之下的冷流體的混合和熱傳導(dǎo)。

如圖2所示，示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的以安全殼內(nèi)置換料水 箱100為例的用于核電站的安注容器的結(jié)構(gòu)示意圖。該實施例與圖1所示結(jié)構(gòu)的不同之處在于，流體阻隔裝置2是罩設(shè)在安注管口4處的阻隔罩，例如，金屬罩。阻隔罩上開設(shè)有流體通道3。通過阻隔罩使得安注管口4處的流體在安注前基本處于流動死區(qū)，難以發(fā)生與安全殼內(nèi)置換料水箱100中熱交換器6(例如，非能動余熱排出熱交換器)和自動降壓系統(tǒng)(ADS1-3)產(chǎn)生的熱流體的攪混。

應(yīng)該指出的是，圖2中所示阻隔罩可以為任意形式的阻隔罩，只要能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的即可，例如可以是圓柱形的、半圓形的、方柱體形的、棱柱體形的，等等。

此外，還應(yīng)指出的是，雖然圖1和圖2分別示出流體阻隔裝置2為阻隔板和阻隔罩的形式，然而這兩種結(jié)構(gòu)可以組合使用，共同組成流體阻隔裝置。這樣的組合落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。

在本發(fā)明中，開設(shè)在阻隔板上的流體通道的流通面積大于安注管口的總截面面積。在另一實施例中，開設(shè)在阻隔罩上的流體通道的流通面積大于安注管口的總截面面積。這樣使得安全殼內(nèi)置換料水箱能夠正常重力安注。

此外，雖然圖1和2中示出安注管口4設(shè)置在安注容器的外殼的底部處，然而，本發(fā)明不限于此，安注管口也可以開設(shè)在外殼的側(cè)部處，只要安注管口處于流體阻隔裝置的下方，使得冷、熱流體的連通和混合需要經(jīng)過流體阻隔裝置的流體通道實現(xiàn)即可。

在本發(fā)明實施例中，流體阻隔裝置可以根據(jù)需要由金屬、非金屬或復(fù)合材質(zhì)等制成，從而進(jìn)一步減小其導(dǎo)熱能力。

此外，可選地，可以在安注管線處不設(shè)置保溫裝置或在安注管線處采用強(qiáng)化冷卻裝置，進(jìn)一步冷卻安注水。

以下以壓水堆核電站的安全殼內(nèi)置換料水箱(IRWST)為例，描述根據(jù)本發(fā)明實施例的用于核電站的安注容器的一具體實例。

應(yīng)用本發(fā)明的壓水堆核電站的IRWST包括外殼和設(shè)置在所述外殼內(nèi)的不銹鋼平板。所述不銹鋼平板用作流體阻隔裝置。所述不銹鋼平板通過焊接設(shè)置在安注管口上方大約0.5m處，且具有大約4mm的厚度。 在不銹鋼平板的遠(yuǎn)離安注管口的位置處開設(shè)有直徑為大約0.4m的流體通道。

附加地或者可選地，在安注口附近設(shè)置一不銹鋼金屬罩體，將安注管口附近的流體包裹，形成一流體的流動死區(qū)，減小安注管口處流體與IRWST內(nèi)熱流體的傳質(zhì)和傳熱，金屬罩體布置有迷宮結(jié)構(gòu)的與罩外流體流體連通的流體通道。

此外，本發(fā)明還提供一種用于核電站的安注系統(tǒng)，包括前述的安注容器、與安注容器的安注管口連通的安注管和設(shè)置在安注管上的冷流體容器，所述冷流體容器可以在安注初期向堆芯注入冷流體。

至此已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種其它的改變、替換和添加。因此，本發(fā)明的范圍不局限于上述特定實施例，而應(yīng)由所附權(quán)利要求所限定。