一种应用于核电厂事故后的加药装置及核电站喷淋系统

摘要

本实用新型公开一种应用于核电厂事故后的加药装置以及核电站喷淋系统，安全壳的喷淋组件包括喷淋环管、水箱和喷淋主管道，喷淋主管道分为壳外部分和壳内部分，加药装置包括加药管道，加药管道串接在喷淋主管道的壳外部分，加药回路上设有加药箱、隔离阀和止回阀，加药箱内设有碱性药品，隔离阀安装在加药箱的上游，且隔离阀处于常闭状态，止回阀安装在加药箱的下游，当安全壳喷淋系统启动且安全壳内的辐射剂量超标时，打开隔离阀，加药箱内的碱性药品进入喷淋主管道，与喷淋主管道内的喷淋液混合以形成碱性混合液，并进入喷淋主管道的壳内部分后再从喷淋环管中喷出。加药装置能有效地保证碱性药品只有在辐射剂量超标后，才会进入喷淋主管道。

说明书

技术领域

本实用新型属于核工业技术领域，具体涉及一种应用于核电厂事故后的加药装置以及包含该加药装置的核电站喷淋系统。

背景技术

安全壳作为核动力厂的重要安全屏障，可保护反应堆免于外部事件的危害；事故后作为核反应堆放射性包容的最后一道屏障，可保护外界环境免于过量辐射。当反应堆发生失水事故或主蒸汽管破裂事故后，大量的质能释放至安全壳内，引起安全壳温度及压力迅速升高，同时安全壳内的放射性水平也迅速升高。为防止安全壳超温超压，必须及时将安全壳热量导出，同时降低安全壳内的放射性水平。

安全壳喷淋系统是压水堆核电站中的重要专设安全系统，其功能是：在事故工况下，当安全壳内的压力和温度升高到一定值时，将安全壳内的压力和温度降低至可接受的水平，以保持安全壳的完整性。同时，通过加药系统，调节喷淋液的pH值，进而降低安全壳内的气载放射性水平。

在现有技术中，一般的安全壳喷淋系统对于安全壳内仅发生LOCA(Lost ofcoolant accident，失水事故)时，安全壳喷淋系统启动，同时也会启动加药系统，但此时壳内的放射性水平并没有增加，因此无需进行加药，并且，由于氢氧化钠溶液碱性很强，初始阶段混合后的喷淋溶液的碱性较强，对设备腐蚀较为严重，而且在电站运行期间人员进行操作时风险较大；

此外，现有的加药系统需要通过设置在安全壳喷淋泵的旁通管线上的喷射器将加药箱中的溶液进行远距离传输，然后与喷淋液混合，以调节喷淋液的pH值。由于安全壳喷淋泵运行时间较长，而加药的过程大概只维持半个小时，在加药结束后，若加药管线上的隔离阀未能及时关闭，则安全壳喷淋泵存在气蚀的风险；并且现有的加药系统中管道布置冗长，设备过多，操作复杂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中的不足，提供一种应用于核电厂事故后的加药装置以及包含该加药装置的核电站喷淋系统，所述加药装置能有效地保证碱性药品只有在安全壳内部的辐射剂量超标后，才会进入喷淋主管道，从而能够避免加药装置提前启动带来的很多问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种应用于核电厂事故后的加药装置，安全壳的喷淋组件包括喷淋环管、水箱和喷淋主管道，所述喷淋环管与所述水箱设置在安全壳内，喷淋主管道的一端与所述水箱连通，另一端穿出安全壳进入安全壳外部，然后再穿过安全壳进入安全壳内部与喷淋环管连通，从而使喷淋主管道形成壳外部分和壳内部分，所述加药装置包括加药管道，所述加药管道串接在所述喷淋主管道的壳外部分，加药回路上设有加药箱、隔离阀和止回阀，所述加药箱内设有碱性药品，所述隔离阀安装在所述加药箱的上游，且所述隔离阀处于常闭状态，所述止回阀安装在所述加药箱的下游，当安全壳喷淋系统启动且安全壳内的辐射剂量超标时，打开所述隔离阀，加药箱内的碱性药品进入喷淋主管道，与喷淋主管道内的喷淋液混合以形成碱性混合液，并进入喷淋主管道的壳内部分后再从喷淋环管中喷出。

优选的，所述加药装置还包括控制组件，所述控制组件包括控制器、第一感应器以及第二感应器，所述第一感应器与所述控制器电连接，用于监测安全壳喷淋系统的启闭，并在监测到安全壳喷淋系统启动时，发送第一信号给所述控制器，所述第二感应器与所述控制器电连接，用于监测所述安全壳内的辐射剂量，并在监测到安全壳内的辐射剂量超标时，发送第二信号给所述控制器，所述控制器与所述隔离阀电连接，用于在同时接收到第一信号和第二信号后，控制隔离阀打开。

优选的，所述喷淋主管道包括第一喷淋主管道和第二喷淋主管道，所述第一喷淋主管道和所述第二喷淋主管道并联设置，所述加药管道包括第一加药管道和第二加药管道，所述隔离阀包括第一隔离阀和第二隔离阀，所述止回阀包括第一止回阀和第二止回阀，所述第一加药管道串接在第一喷淋主管道的壳外部分，所述加药箱、第一隔离阀和第一止回阀均设于第一加药管道上，且所述第一隔离阀和第一止回阀分设于所述加药箱的上游和下游，所述第二加药管道串接在第二喷淋主管道的壳外部分，所述加药箱、第二隔离阀和第二止回阀均设于第二加药管道上，且所述第二隔离阀和第二止回阀分设于所述加药箱的上游和下游。

优选的，所述加药装置还包括控制组件，所述控制组件包括控制器、第一感应器以及第二感应器，所述第一感应器与所述控制器电连接，用于监测安全壳喷淋系统的启闭，并在监测到安全壳喷淋系统启动时，发送第一信号给所述控制器，所述第二感应器与所述控制器电连接，用于监测所述安全壳内的辐射剂量，并在监测到安全壳内的辐射剂量超标时，发送第二信号给所述控制器，所述控制器与所述第一隔离阀和所述第二隔离阀分别电连接，用于在同时接收到第一信号和第二信号后，控制第一隔离阀和/或第二隔离阀打开。

所述加药装置，所述加药箱设有网状药品篮，所述碱性药品盛放在所述网状药品篮内。

所述加药装置，所述网状药品篮设有多个，多个所述网状药品篮在所述加药箱内并列间隔设置。

所述加药装置，所述碱性药品为磷酸三钠。

本实用新型还提供一种核电站喷淋系统，包括喷淋组件，所述喷淋组件包括水箱、第一喷淋环管、第二喷淋环管、第一喷淋主管道、第二喷淋主管道，所述系统还还包括上述的加药装置。

优选的，所述喷淋组件还包括阀门组件，所述阀门组件包括第三隔离阀、第四隔离阀、第五隔离阀以及第六隔离阀，所述第三隔离阀与所述第四隔离阀均设置在所述第一喷淋主管道的壳外部分，且所述第三隔离阀位于所述第一加药管道的上游，所述第四隔离阀位于所述第一加药管道的下游，所述第五隔离阀与所述第六隔离阀均设置在所述第二喷淋主管道的壳外部分，且所述第五隔离阀位于所述第二加药管道的上游，所述第六隔离阀位于所述第二加药管道的下游。

优选的，所述喷淋组件还包括动力组件，所述动力组件包括第一喷淋泵与第二喷淋泵，所述第一喷淋泵设置在第一喷淋主管道上，并且位于所述第一加药管道和所述第三隔离阀之间，所述第二喷淋泵设置在第二喷淋主管道上，并且位于所述第二加药管道和所述第五隔离阀之间。

本实用新型中的加药装置能够有效精准地控制加药管道与喷淋主管道之间的导通与断开，从而保证了只有在安全壳喷淋系统启动且安全壳内的辐射剂量超标时，加药装置内的碱性药品才会进入喷淋主管道，有效地降低了设备损坏以及现场人员操作的风险。

附图说明

图1是本实用新型实施例2中的核电站喷淋系统的结构示意图。

图中：1-水箱，2-第一喷淋主管道，3-第二喷淋主管道，4-第一隔离阀，5-第二隔离阀，6-第三隔离阀，7-第四隔离阀，8-第五隔离阀，9-第六隔离阀，10-第一喷淋泵，11-第二喷淋泵，12-第一加药管道，13-第二加药管道，14-第一止回阀，15-第二止回阀，16-加药箱，17-网状药品篮，18-第一喷淋环管，19-第二喷淋环管，20-第一贯穿件，21-第二贯穿件，22-第三贯穿件，23-第四贯穿件，24-安全壳。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供一种应用于核电厂事故后的加药装置，安全壳的喷淋组件包括喷淋环管、水箱和喷淋主管道，所述喷淋环管与所述水箱设置在安全壳内，喷淋主管道的一端与所述水箱连通，另一端穿出安全壳进入安全壳外部，然后再穿过安全壳与喷淋环管连通，从而使喷淋主管道形成壳外部分和壳内部分，所述加药装置包括加药管道，所述加药管道串接在所述喷淋主管道的壳外部分，加药回路上设有加药箱、隔离阀和止回阀，所述加药箱内设有碱性药品，所述隔离阀安装在所述加药箱的上游，且所述隔离阀处于常闭状态，所述止回阀安装在所述加药箱的下游，当安全壳喷淋系统启动且安全壳内的辐射剂量超标时，打开所述隔离阀，加药箱内的碱性药品进入喷淋主管道，与喷淋主管道内的喷淋液混合以形成碱性混合液，并进入喷淋主管道的壳内部分后再从喷淋环管中喷出。

本实用新型还提供一种核电站喷淋系统，包括喷淋组件，所述喷淋组件包括水箱、第一喷淋环管、第二喷淋环管、第一喷淋主管道、第二喷淋主管道，所述系统还包括上述的加药装置。

实施例1

本实施例公开一种应用于核电厂事故后的加药装置，安全壳24的喷淋组件包括喷淋环管、水箱1和喷淋主管道，喷淋环管与水箱1设置在安全壳24内，喷淋主管道的一端与水箱1连通，另一端穿出安全壳24进入安全壳24外部，然后再穿过安全壳24进入安全壳24内部与喷淋环管连通，从而使喷淋主管道形成壳外部分和壳内部分，加药装置包括加药管道，加药管道串接在喷淋主管道的壳外部分，加药回路上设有加药箱16、隔离阀和止回阀，加药箱16内设有碱性药品，隔离阀安装在加药箱16的上游，且隔离阀处于常闭状态，止回阀安装在加药箱16的下游，通过止回阀的流动方向为加药箱16流向喷淋主管道。

当安全壳喷淋系统启动且安全壳24内的辐射剂量超标时，打开隔离阀，加药箱16内的碱性药品会进入喷淋主管道，与喷淋主管道内的喷淋液混合以形成碱性混合液，并进入喷淋主管道的壳内部分后再从喷淋环管中喷出，从而对安全壳24内部进行喷淋，以使得安全壳24内部的辐射剂量水平降低。

在本实施例中，具体的，加药装置还包括控制组件，控制组件包括控制器、第一感应器以及第二感应器，第一感应器与控制器电连接，用于监测安全壳喷淋系统的启闭，并在监测到安全壳喷淋系统启动时，发送第一信号给控制器，第二感应器与控制器电连接，并且设置在安全壳24内部，用于监测安全壳24内的辐射剂量，并在监测到安全壳24内的辐射剂量超标时，发送第二信号给控制器，控制器与隔离阀电连接，用于在同时接收到第一信号和第二信号后，控制隔离阀打开，以使喷淋主管道的液体流经加药箱16，从而与加药箱16内的碱性药品混合形成碱性混合液，进而再流入喷淋主管道中，最终从喷淋环管中喷射出。

实施例2

本实施例公开一种应用于核电厂事故后的加药装置，安全壳24的喷淋组件包括喷淋环管、水箱1和喷淋主管道，喷淋环管与水箱1设置在安全壳24内，喷淋主管道的一端与水箱1连通，另一端穿出安全壳24进入安全壳24外部，然后再穿过安全壳24进入安全壳24内部与喷淋环管连通，从而使喷淋主管道形成壳外部分和壳内部分，加药装置包括加药管道，加药管道串接在喷淋主管道的壳外部分，加药回路上设有加药箱16、隔离阀和止回阀，加药箱16内设有碱性药品，隔离阀安装在加药箱16的上游，且隔离阀处于常闭状态，止回阀安装在加药箱16的下游，通过止回阀的流动方向为加药箱16流向喷淋主管道。

如图1所示，具体的，喷淋主管道包括第一喷淋主管道2和第二喷淋主管道3，第一喷淋主管道2和第二喷淋主管道3并联设置，加药管道包括第一加药管道12和第二加药管道13，隔离阀包括第一隔离阀4和第二隔离阀5，止回阀包括第一止回阀14和第二止回阀15，第一加药管道12串接在第一喷淋主管道2的壳外部分。喷淋环管包括第一喷淋环管18与第二喷淋环管19。

在本实施例中，第一加药管道12与第二加药管道13共用同一个加药箱16，第一加药管道12串接在第二喷淋主管道2的壳外部分，加药箱16、第一隔离阀4和第一止回阀14均设于第一加药管道12上，且第一隔离阀4和第一止回阀14分设于加药箱16的上游和下游。

第二加药管道13串接在第二喷淋主管道3的壳外部分，加药箱16、第二隔离阀5和第二止回阀15均设于第二加药管道13上，且第二隔离阀5和第二止回阀15分设于加药箱16的上游和下游。

具体的，本实施例中，第一喷淋主管道2和第二喷淋主管道3平行设置，第一加药管道12和第二加药管道13均设置在第一喷淋主管道2和第二喷淋主管道3之间。

当然，加药箱16的数量也可以为两个，两个加药箱16分别设置在第一加药管道12和第二加药管道13上。

具体的，水箱1内容纳有酸性溶液，优选为硼酸溶液。未发生事故时，喷淋环管不进行喷淋；当发生事故引起安全壳喷淋系统启动但安全壳24内辐射剂量未超标时，喷淋环管喷淋的是来自水箱1的酸性溶液，此时，第一加药管道12与第二加药管道13上的第一隔离阀4与第二隔离阀5处于关闭状态；当发生事故引起安全壳喷淋系统启动且安全壳24内辐射剂量超标时，第一隔离阀4与第二隔离阀5同时开启，喷淋环管喷出的是酸性溶液与碱性药品混合后的碱性混合液。

具体的，安全壳24上并列设置有四个贯穿件，分别为第一贯穿件20、第二贯穿件21、第三贯穿件22、第四贯穿件23。第一喷淋主管道2先通过第一贯穿件20从安全壳内部穿过安全壳24进入安全壳外部，然后再通过第二贯穿件21穿过安全壳24进入安全壳内部；第二喷淋主管道3先通过第三贯穿件22从安全壳内部穿过安全壳24进入安全壳外部，然后再通过第四贯穿件23穿过安全壳24进入安全壳内部。

在本实施例中，加药装置还包括控制组件，控制组件包括控制器、第一感应器以及第二感应器，第一感应器与控制器电连接，用于监测安全壳喷淋系统的启闭，并在监测到安全壳喷淋系统启动时，发送第一信号给控制器，第二感应器与控制器电连接，并设置在安全壳24内部，用于监测安全壳24内的辐射剂量，并在监测到安全壳24内的辐射剂量超标(比如可以在第二感应器内预设辐射剂量的超标值)时，发送第二信号给控制器，控制器与第一隔离阀4和第二隔离阀5分别电连接，用于在同时接收到第一信号和第二信号后，控制第一隔离阀4和/或第二隔离阀5打开。

可选的，加药箱16设有网状药品篮17，碱性药品盛放在网状药品篮17内，网状药品篮17设有多个，多个网状药品篮17在加药箱16内并列间隔设置，来自第一喷淋主管道2和/或第二喷淋主管道3的液体在进入加药箱16内时，能通过网状药品篮17与其内部的碱性药品充分接触，从而混合形成碱性混合液。

可选的，碱性药品为磷酸三钠。磷酸三钠溶于水后能够得到具有强碱性的溶液，能够快速地调节喷淋主管道中的液体的pH值。

现有技术中，大多数核电站采用液体碱性物质，采用液体碱性物质需要在装置里增加搅浑泵以防止液体碱性物质结晶，而本实施例中的加药装置中采用的磷酸三钠为固体药品，能够有效地保存在网状药品篮17里，从而能够有效地简化加药装置的设备与加药流程。

值得注意的是，在核电站的正常运行期间，安全壳喷淋系统是不会动作的，而设计基准事故在整个核电站运行周期内发生的概率很小，同样的，加药装置启动的概率也很小。所以加药箱16内的碱性固体药品可能因为长期不使用而与外界发生潮解，降低其碱性，为了保证碱性固体药品对喷淋溶液pH的调节作用，加药箱16应该放置在阴凉干燥且通风较好的房间内，并提高加药箱16制造时的密封效果，同时辅以定期更新碱性固体药品，定期根据相关化工行业使用经验进行确定。

本实施例中的加药装置的工作过程如下：

当核电站安全壳24内发生事故后，第一感应器与第二感应器分别检测到安全壳喷淋系统启动且安全壳24内的辐射剂量超标时，第一感应器与第二感应器分别发送第一信号与第二信号给控制器，控制器控制第一隔离阀4与第二隔离阀5开启；

第一喷淋主管道2和第二喷淋主管道3内的喷淋溶液不断地进入加药箱16内，与碱性固体药品发生反应，从而形成碱性混合溶液；

高碱性的混合溶液通过第一加药管道12/第二加药管道13进入第一喷淋主管道2/第二喷淋主管道3，从而通过第一喷淋环管18/第二喷淋环管19从安全壳24内部的穹顶喷下，从而可以降低事故工况下安全壳24内的辐射剂量。

本实施例中的加药装置在控制组件的控制下，能够精准地控制第一隔离阀4以及第二隔离阀5的开启，从而保证了只有在安全壳喷淋系统启动且安全壳24内的辐射剂量超标时，加药装置内的碱性药品才会进入喷淋主管道，有效地降低了设备损坏以及现场人员操作的风险。并且该加药装置减少了现有的加药装置中的很多管道，从而简化了设备，简化了流程设计，增加了核电站的经济性。

实施例3

本实施例公开一种核电站喷淋系统，包括喷淋组件，喷淋组件包括水箱1、第一喷淋环管18、第二喷淋环管19、第一喷淋主管道2、第二喷淋主管道3，系统还包括实施例2中的加药装置。

在本实施例中，喷淋组件还包括阀门组件，阀门组件包括第三隔离阀6、第四隔离阀7、第五隔离阀8以及第六隔离阀9，第三隔离阀6与第四隔离阀7均设置在第一喷淋主管道2的壳外部分，且第三隔离阀6位于第一加药管道12的上游，第四隔离阀7位于第一加药管道12的下游，第三隔离阀6与第四隔离阀7用于控制第一喷淋主管道2的导通与闭合。

第五隔离阀8与第六隔离阀9均设置在第二喷淋主管道3的壳外部分，且第五隔离阀8位于第二加药管道13的上游，第六隔离阀9位于第二加药管道13的下游，第五隔离阀8与第六隔离阀9用于控制第二喷淋主管道3的导通与闭合。

在本实施例中，喷淋组件还包括动力组件，动力组件包括第一喷淋泵10与第二喷淋泵11，第一喷淋泵10设置在第一喷淋主管道2上，并且位于第一加药管道12和第三隔离阀6之间，用于为第一喷淋主管道2内的液体流动提供动力，第二喷淋泵11设置在第二喷淋主管道3上，并且位于第二加药管道13和第五隔离阀8之间，用于为第二喷淋主管道3内的液体流动提供动力。

本实施例中，加药箱16同时连接到两条喷淋主管道上，增加了加药流程的冗余性，保证系统功能的完整性。

具体的，安全壳喷淋系统分为两列，两列的功能完全一致，即使事故时一列失效另外一列启动即可满足系统功能要求。当发生事故时第一喷淋泵10和第二喷淋泵11同时启动，然后根据情况关闭其中一列，只用其中一列即可缓解事故。此时加药箱16也要保证能够同时给第一喷淋主管道2和第二喷淋主管道3上注入碱液，所以第一隔离阀4与第二隔离阀5同时打开，即可保证两列喷淋溶液均能进行酸碱混合，保证pH调节，然后再关闭第一喷淋泵10/第二喷淋泵11的时候关闭第一隔离阀4/第二隔离阀5。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。