本發(fā)明屬于核電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種核電廠最終熱阱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前為止，國(guó)際上已有因外部突發(fā)氣象水文條件如地震、海嘯等導(dǎo)致核電站機(jī)組失去廠外電，此時(shí)若應(yīng)急電源(柴油發(fā)電機(jī))失效，必將導(dǎo)致反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)的功能全部喪失并引發(fā)事故，發(fā)生核泄漏事故。這類(lèi)事件引發(fā)了關(guān)于最終熱阱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思考。除了全廠斷電事故之外，類(lèi)似強(qiáng)地震引發(fā)的海嘯可能將大量雜物堆向海邊，使得廠用水系統(tǒng)取水口堵塞，從而發(fā)生喪失最終熱阱事故。

在核電廠設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，若核電廠地處位置冬季海水溫度極低，有較長(zhǎng)的冰凍期；上游用戶(hù)數(shù)量多，投運(yùn)狀態(tài)千差萬(wàn)別，使得熱負(fù)荷和流量變化范圍大，最終熱阱系統(tǒng)難以控制；盡管通過(guò)系統(tǒng)級(jí)改進(jìn)，使得最終熱阱系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，但增加的大量設(shè)備和控制、運(yùn)行要求使得最終熱阱系統(tǒng)復(fù)雜化。

請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，現(xiàn)有最終熱阱系統(tǒng)包括用于上游安全級(jí)用戶(hù)10的第一安全系列和第二安全系列、一個(gè)用于非安全級(jí)用戶(hù)20的公共非安全系列，安全系列和非安全系列包括設(shè)備冷卻水系統(tǒng)(CCWS)和廠用水系統(tǒng)(SWS)，廠用水系統(tǒng)包括冷卻泵組50、過(guò)濾器組60和散熱器組40，冷卻泵組50通過(guò)水管直接與大海70連通，冷卻水經(jīng)過(guò)濾器組60和散熱器組40排至大海70，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)包括CCWS循環(huán)泵組30和管路，經(jīng)用戶(hù)后的熱水在管路中通過(guò)換熱器組40降溫后繼續(xù)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行冷卻，此系統(tǒng)中廠用水系統(tǒng)與循環(huán)水系統(tǒng)共用取排水的設(shè)計(jì)。

這種最終熱阱系統(tǒng)當(dāng)其中一個(gè)獨(dú)立安全系列失效時(shí)，另一個(gè)獨(dú)立安全系列可以將熱量排出到環(huán)境中，雖然考慮到了第二代(包括二代加)核電廠技術(shù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)范圍內(nèi)的事故工況設(shè)計(jì)要求，但是依然存在超出第二代(包括二代加)核電廠技術(shù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的外部事件序列的可能性。在全場(chǎng)斷電事故疊加喪失最終熱阱的事故下，這種最終熱阱系統(tǒng)將完全失效，在大規(guī)模赤潮出現(xiàn)或臺(tái)風(fēng)導(dǎo)致大量泥沙涌入的情況下，取水構(gòu)筑物被壅塞，即便配置了過(guò)濾器組，也仍然可能迅速被堵塞，同樣造成最終熱阱系統(tǒng)完全失效。

在極端寒冷或極端炎熱地區(qū)的廠址，由于SWS系統(tǒng)與CWS系統(tǒng)共用取排水的設(shè)計(jì)，并且CWS系統(tǒng)流量遠(yuǎn)超過(guò)SWS系統(tǒng)、運(yùn)行周期與SWS系統(tǒng)存在明顯差異，因此作為非安全級(jí)的CWS系統(tǒng)反而對(duì)最終熱阱系統(tǒng)造成直接影響；而且由于用戶(hù)數(shù)量繁多，啟停規(guī)律不統(tǒng)一，造成工況繁多，熱負(fù)荷和流量變化范圍巨大，難以實(shí)施簡(jiǎn)單的控制方案，造成最終熱阱系統(tǒng)設(shè)計(jì)包絡(luò)范圍過(guò)大，運(yùn)行方案復(fù)雜，提高了核電廠運(yùn)行成本，對(duì)核電廠安全性有負(fù)面影響。

有鑒于此，確有必要提供一種高度可靠且足夠簡(jiǎn)化的核電廠最終熱阱系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：提供一種高度可靠且足夠簡(jiǎn)化的核電廠最終熱阱系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種核電廠最終熱阱系統(tǒng)，包括至少一個(gè)用于非安全級(jí)用戶(hù)的非安全系列，以及至少一個(gè)用于安全級(jí)用戶(hù)的安全系列，所述非安全系列和安全系列包括設(shè)備冷卻水系統(tǒng)和廠用水系統(tǒng)，所述廠用水系統(tǒng)包括冷卻泵組和換熱器組，其中，每個(gè)系列的廠用水系統(tǒng)均成組配置冷卻水池和冷卻塔組，所述冷卻水池位于冷卻泵組上游，冷卻塔組分別與換熱器組出水口和冷卻水池連接；冷卻水池上游設(shè)有與外部水域連通的補(bǔ)水池，每個(gè)系列的冷卻水池分別與補(bǔ)水池連通。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述廠用水系統(tǒng)還包括分別與補(bǔ)水池和外部水域連通的沉淀水池。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述沉淀水池與外部水域之間設(shè)有過(guò)濾裝置。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述沉淀水池通過(guò)至少一個(gè)補(bǔ)水渠與補(bǔ)水池連通。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述冷卻水池與補(bǔ)水池連通的管道，以及補(bǔ)水渠與補(bǔ)水池連通的管道上設(shè)有閘門(mén)。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述安全系列還包括一與換熱器組出水口連接并直接通向外部水域的應(yīng)急排水通道。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述最終熱阱系統(tǒng)包括一個(gè)用于冷卻非安全級(jí)用戶(hù)的非安全系列以及兩個(gè)用于冷卻安全級(jí)用戶(hù)的安全系列。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述最終熱阱系統(tǒng)包括兩個(gè)用于冷卻非安全級(jí)用戶(hù)的非安全系列以及四個(gè)用于冷卻安全級(jí)用戶(hù)的安全系列，用于熱負(fù)荷大的機(jī)組。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述安全系列中將安全級(jí)用戶(hù)分為事故緩解組、正常停堆組和乏燃料冷卻組，所述安全系列可單獨(dú)為事故緩解組、正常停堆組和乏燃料冷卻組提供冷卻。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，在機(jī)組處于正常運(yùn)行工況時(shí)，所述安全系列帶載正常停堆組和乏燃料冷卻組，隔離事故緩解組。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，發(fā)生事故的工況時(shí)，所述安全系列帶載事故緩解組和乏燃料冷卻組，隔離正常停堆組。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述非安全系列中的冷卻泵組、換熱器組和冷卻塔組均滿(mǎn)足非安全級(jí)的要求。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述安全系列中的冷卻泵組、換熱器組和冷卻塔組均滿(mǎn)足安全級(jí)的要求。

作為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述安全系列配備有相互獨(dú)立的廠用電源、應(yīng)急電源和獨(dú)立電源。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)具有以下有益技術(shù)效果：

通過(guò)用戶(hù)分類(lèi)，可以靈活應(yīng)對(duì)多變的熱負(fù)荷和用戶(hù)變化；通過(guò)獨(dú)立可靠的水源，可以消除外部水域水位變化的影響、減小外部水溫隨季節(jié)變化的影響；通過(guò)設(shè)置沉淀水池、取水渠和補(bǔ)水池，取消一些應(yīng)對(duì)外部條件變化的設(shè)備、減少設(shè)計(jì)邊界條件的變化范圍；以大氣為最終熱阱，外部公開(kāi)水域作為后備熱阱，最大限度地減少外部水文氣象條件變化的影響，從而起到抵抗外部極端條件的能力強(qiáng)、系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單、運(yùn)行操作和維護(hù)成本低的目的。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中：

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中最終熱阱系統(tǒng)的示意圖。

圖2為本發(fā)明核電廠最終熱阱系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的發(fā)明目的、技術(shù)方案及其技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書(shū)中描述的具體實(shí)施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并非為了限定本發(fā)明。

請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，一種核電廠最終熱阱系統(tǒng)，包括一個(gè)用于冷卻非安全級(jí)用戶(hù)的非安全系列，兩個(gè)用于冷卻安全級(jí)用戶(hù)的安全系列。

安全級(jí)用戶(hù)分為事故緩解組100、正常停堆組110和乏燃料冷卻組120三類(lèi)，安全系列A和安全系列B可分別單獨(dú)對(duì)事故緩解組100、正常停堆組110和乏燃料冷卻組120進(jìn)行冷卻，在機(jī)組處于正常運(yùn)行工況時(shí)，安全系列帶載正常停堆組110和乏燃料冷卻組120，隔離事故緩解組100，發(fā)生事故的工況時(shí)，安全系列帶載事故緩解組100和乏燃料冷卻組120，隔離正常停堆組110。事故緩解組100和正常停堆組110是熱負(fù)荷和冷卻流量可以相互耦合的用戶(hù)，非安全級(jí)用戶(hù)200則與機(jī)組安全無(wú)關(guān)，從而使得最終熱阱系統(tǒng)的中央換熱設(shè)備規(guī)?？s小，而且通過(guò)用戶(hù)分類(lèi)設(shè)置，可以靈活應(yīng)對(duì)多變的熱負(fù)荷和用戶(hù)變化，因此核電廠最終熱阱系統(tǒng)的熱負(fù)荷設(shè)計(jì)將會(huì)得到簡(jiǎn)化。

安全系列A和安全系列B組成相同，包括設(shè)備冷卻水系統(tǒng)和廠用水系統(tǒng)，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)包括循環(huán)泵組300和管道，對(duì)安全級(jí)用戶(hù)進(jìn)行冷卻，通過(guò)循環(huán)泵組300使冷卻水在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，對(duì)用戶(hù)進(jìn)行冷卻后的冷卻水水溫升高，通過(guò)管道經(jīng)廠用水系統(tǒng)的換熱器組400將熱量釋放溫度下降后，再用于對(duì)用戶(hù)的冷卻。

廠用水系統(tǒng)包括冷卻泵組500和換熱器組400，每個(gè)安全系列都成組配置有冷卻水池700和冷卻水塔組600，兩個(gè)冷卻水池700共用一個(gè)補(bǔ)水池800，補(bǔ)水池800為冷卻水池700的主要水源，冷卻泵組500直接從冷卻水池700中取水，冷卻塔組600與換熱器組400的出水口連接并與冷卻水池700連通。

廠用水系統(tǒng)還包括分別與補(bǔ)水池800和外部水域900連通的沉淀水池810。

沉淀水池810與外部水域900之間設(shè)置有過(guò)濾裝置，以除去水中較大的異物，沉淀水池810通過(guò)兩個(gè)補(bǔ)水渠820與補(bǔ)水池800連通，控制沉淀水池810和補(bǔ)水渠820中的水流速度，從而使水中較小的異物能得以沉淀。

冷卻水池700通過(guò)補(bǔ)水池800補(bǔ)水，補(bǔ)水池800中蓄有足夠水量，并且與外部水域900之間有足夠的保護(hù)措施，在任何情況下均可以為冷卻塔組600長(zhǎng)時(shí)間提供冷卻水。

其中冷卻水池700與補(bǔ)水池800連通的管道，以及補(bǔ)水渠820與補(bǔ)水池800連通的管道上都安裝有閘門(mén)830，這樣冷卻水池700可以從補(bǔ)水池800中取水，也可通過(guò)關(guān)閉閘門(mén)830與補(bǔ)水池800隔離而獨(dú)立；補(bǔ)水池800與補(bǔ)水渠820之間安裝閘門(mén)830，在水質(zhì)異常的情況下，可通過(guò)關(guān)閉閘門(mén)830隔離補(bǔ)水渠820及其之外的水域，使補(bǔ)水池800相對(duì)于外部水域900成為一個(gè)獨(dú)立的水源。

冷卻水從外部水域900進(jìn)入沉淀水池810后進(jìn)行沉淀，經(jīng)由補(bǔ)水渠820進(jìn)入到補(bǔ)水池800中并達(dá)到一定存儲(chǔ)量，補(bǔ)水池800為冷卻水池700供應(yīng)冷卻水，冷卻泵組500直接從冷卻水池700中取水，經(jīng)換熱器組400對(duì)設(shè)備冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻后，水的溫度上升進(jìn)入冷卻塔組600，通過(guò)冷卻塔組600向大氣散熱，以大氣為常規(guī)最終熱阱，熱量釋放后的水再回到冷卻水池700中。

冷卻塔組600以機(jī)組正常運(yùn)行的熱負(fù)荷為單位，每個(gè)單位設(shè)整數(shù)臺(tái)冷卻塔；中央換熱器組以機(jī)組正常運(yùn)行的熱負(fù)荷為單位，每個(gè)單位設(shè)整數(shù)臺(tái)換熱器組400，從而保證冷卻能力可以靈活調(diào)節(jié)。

由于冷卻水源經(jīng)過(guò)沉淀池810和補(bǔ)水渠820的沉降作用，補(bǔ)水池800不必設(shè)置濾網(wǎng)、水生物捕集器等過(guò)濾設(shè)備，由于補(bǔ)水池800為主要水源，因此外部水位的影響可以消除；而且補(bǔ)水池800水質(zhì)變化影響小于外部水域900，因此廠用水系統(tǒng)的設(shè)備堵塞程度變化范圍也將大幅度縮小，可以適當(dāng)降低中央換熱器設(shè)計(jì)的裕度。沉淀水池810、補(bǔ)水渠820和補(bǔ)水池800的設(shè)置，取消了一些應(yīng)對(duì)外部條件變化的設(shè)備、減少設(shè)計(jì)邊界條件的變化范圍，從而起到抵抗外部極端條件的能力強(qiáng)、系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單、運(yùn)行操作和維護(hù)成本低的目的。

此外，在寒冷地區(qū)，換熱器組400出水口出來(lái)的熱水也可以不經(jīng)過(guò)冷卻塔組600回流到冷卻水池700，從而使得在寒冷地區(qū)運(yùn)行的水源溫度不至于過(guò)低。

冷卻水池700從補(bǔ)水池800中直接獨(dú)立取水，補(bǔ)水池800通過(guò)沉淀水池810和補(bǔ)水渠820從外部水域900補(bǔ)水，補(bǔ)水池800具有一定存水量，在失去補(bǔ)水的情況下可以獨(dú)立的為一個(gè)安全系列提供至少3個(gè)月冷卻水源，保證在發(fā)生地震、海嘯、赤潮、臺(tái)風(fēng)等極端氣象的條件下的機(jī)組安全。安全系列A和安全系列B中的冷卻泵組500、循環(huán)泵組300、換熱器組400以及冷卻塔組600均為安全級(jí)，滿(mǎn)足安全系列的要求，即便發(fā)生大飛機(jī)撞擊等嚴(yán)重外部事件的情況下，保證其中至少有一個(gè)安全系列可以正常運(yùn)行。

廠用水系統(tǒng)還包括一條應(yīng)急排水通道750，一端與換熱器組400的出水口連接，另一端直接通向外部水域900，當(dāng)安全系列A的冷卻塔組600因外部事件失效，安全系列B因其他事件故障的條件下，可以打開(kāi)取水通道和應(yīng)急排水通道750，由失去冷卻塔組600的安全系列A通過(guò)應(yīng)急排水通道750直接將熱水排出到外部水域900(如大海、湖泊、水庫(kù)等)，以外部水域900作為應(yīng)急備用最終熱阱。

最終熱阱系統(tǒng)的安全系列A和安全系列B均配備有相互獨(dú)立的廠用電源、應(yīng)急電源和獨(dú)立電源。廠用電源提供機(jī)組正常運(yùn)行用電，應(yīng)急電源提供機(jī)組失去廠用電源時(shí)的供電，獨(dú)立電源是在上述電源均失去的情況下的后備，用于抵御SBO(全廠斷電事故)事故。

請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，用于非安全級(jí)用戶(hù)200的非安全系列包括設(shè)備冷卻水系統(tǒng)和廠用水系統(tǒng)，其中，設(shè)備冷卻水系統(tǒng)和廠用水系統(tǒng)與安全系列A和安全系列B的組成相同，非安全系列中各個(gè)設(shè)備均為非安全級(jí)要求。非安全系列的設(shè)備冷卻水系統(tǒng)包括非安全級(jí)循環(huán)泵310和管道，對(duì)非安全級(jí)用戶(hù)200進(jìn)行冷卻。

非安全系列的廠用水系統(tǒng)包括非安全級(jí)冷卻泵組510和非安全級(jí)換熱器組410，以及成組的非安全級(jí)冷卻水池710和非安全級(jí)冷卻水塔組610，非安全系列與安全系列共用補(bǔ)水池800、沉淀水池810、補(bǔ)水渠820和外部水域900。

冷卻水從外部水域900經(jīng)過(guò)濾裝置后進(jìn)入沉淀水池810后進(jìn)行沉淀，經(jīng)由補(bǔ)水渠820再進(jìn)入到補(bǔ)水池800中并達(dá)到一定存儲(chǔ)量，補(bǔ)水池800為非安全級(jí)冷卻水池710供應(yīng)冷卻水，非安全級(jí)冷卻泵組510直接從非安全級(jí)冷卻水池710中取水，經(jīng)非安全級(jí)換熱器組410對(duì)設(shè)備冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻后，水的溫度上升進(jìn)入非安全級(jí)冷卻塔組610，通過(guò)非安全級(jí)冷卻塔組610向大氣散熱，以大氣為常規(guī)最終熱阱，熱量釋放后的水再回到非安全級(jí)冷卻水池710中。

對(duì)于熱負(fù)荷較大的機(jī)組，核電廠最終熱阱系統(tǒng)還可包括四個(gè)安全系列和兩個(gè)非安全系列，以滿(mǎn)足需求。

結(jié)合以上對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述可以看出，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有以下有益技術(shù)效果：

通過(guò)用戶(hù)分類(lèi)，可以靈活應(yīng)對(duì)多變的熱負(fù)荷和用戶(hù)變化；通過(guò)獨(dú)立可靠的水源，可以消除外部水域水位變化的影響、減小外部水溫隨季節(jié)變化的影響；通過(guò)設(shè)置沉淀水池、取水渠和補(bǔ)水池，取消一些應(yīng)對(duì)外部條件變化的設(shè)備、減少設(shè)計(jì)邊界條件的變化范圍；以大氣為最終熱阱，外部公開(kāi)水域作為后備熱阱，最大限度地減少外部水文氣象條件變化的影響，從而起到抵抗外部極端條件的能力強(qiáng)、系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單、運(yùn)行操作和維護(hù)成本低的目的。

根據(jù)上述原理，本發(fā)明還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說(shuō)明書(shū)中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。