一種在事故工況下提高重水堆安全殼承壓能力的方法與流程
2023-10-04 04:47:34
本發明屬於核電站安全殼技術領域，具體涉及一種在事故工況下提高重水堆安全殼承壓能力的方法。
背景技術：
安全殼是核電廠在事故條件下,為阻止裂變產物向環境釋放而設置的多重屏障中的最後一道屏障。秦山三期重水堆機組安全殼設計，由安全殼底板、周牆、環梁、上穹頂，各類貫穿件，空氣閘門(設備、人員閘門和應急閘門)組成。根據安全殼極限耐壓能力分析報告98-21020-DRP-705，對於CANDU6型機組的安全殼，當安全殼壓力達到250kPa(g)時，空氣閘門的充氣密封條開始洩漏。當安全殼內壓力達到365kPa(g)時，安全殼接近穹頂處將出現貫穿性的裂縫；當壓力值為425kPa(g)，安全殼筒壁和上穹頂出現廣泛開裂。因此，空氣閘門密封條是CANDU6安全殼系統裡最先發生洩漏的部件，通過採用一種新方法，提高事故工況下空氣閘門承壓能力，進而提高整個安全殼承受的最高壓力。
技術實現要素：
本發明目的在於提出一種提高重水堆安全殼承壓能力的方法。通過在空氣閘門(設備、人員和應急閘門)內外密封條間隙和筒體內部，充入一定壓力的壓縮空氣，提高整個安全殼耐壓等級，在事故工況下更好確保安全殼密封性。
本發明是這樣實現的：
一種在事故工況下提高重水堆安全殼承壓能力的方法，具體包括如下步驟：
步驟一：在主蒸汽管線破裂且噴淋系統可用工況下進行充氣；
步驟二：在發生主蒸汽管線破裂並且噴淋系統不可用的事故工況下進行充氣；
步驟三：在發生嚴重事故工況下對設備閘門和應急閘門進行充氣。
如上所述的步驟一，在主蒸汽管線破裂且噴淋系統可用工況下，在反應堆廠房側設備閘門密封條間隙15、反應堆廠房側人員閘門密封條間隙13以及應急閘門密封條間隙充入壓縮空氣，充入空氣的壓力大小隨著安全殼壓力增加而增加，最大不超過50kPa(g)。
如上所述的步驟二，在發生主蒸汽管線破裂並且噴淋系統不可用的事故工況下，反應堆廠房側設備閘門密封條、反應堆廠房側人員閘門密封條以及應急閘門充氣密封條內部充氣壓力首先增加到510kPa(g)；當安全殼內部壓力最大增加到400kPa(g)時，反應堆廠房側設備閘門密封條間隙、反應堆廠房側人員閘門密封條間隙以及應急閘門密封條間隙充入空氣的壓力增加到250kPa(g)；設備閘門筒體、應急閘門筒體、設備閘門筒體周邊密封條間隙、應急閘門筒體周邊密封條間隙、輔助廠房側設備閘門密封條間隙、輔助廠房側人員閘門密封條間隙以及應急閘門密封條間隙充入空氣壓力增加到100kPa(g)。
如上所述的步驟三，具體包括如下步驟：
步驟3.1：在發生嚴重事故工況下當安全殼氣空間最大壓力500kPa(g)時，反應堆廠房側設備閘門密封條、反應堆廠房側人員閘門密封條內部充氣壓力增加到600kPa(g)；反應堆廠房側設備閘門密封條間隙、反應堆廠房側人員閘門密封條間隙充入空氣的壓力增加到350kPa(g)，設備閘門筒體充氣壓力增加到200kPa(g)，設備閘門筒體周邊密封條間隙、輔助廠房側設備閘門密封條間隙、輔助廠房側人員閘門密封條間隙以及輔助廠房側應急閘門密封條間隙充入空氣壓力增加到100kPa(g)；
步驟3.2：在發生嚴重事故工況下，當安全殼底部最大壓力650kPa(g)時，反應堆廠房側應急閘門充氣密封條內部充氣壓力增加到700kPa(g)；對反應堆廠房側應急閘門密封條間隙進行充氣，充氣壓力增加到490kPa(g)，應急閘門筒體充氣壓力增加到330kPa(g)，輔助廠房側應急閘門密封條間隙充氣壓力增加到165kPa(g)。
本發明的有益效果是：
通過採用本發明的技術方案，在核電廠安全殼壓力達到500kPa(g)的嚴重事故情況下，設備、人員閘門和應急閘門仍然可以保證密封性能。此時安全殼壓力已經高於接近穹頂處出現貫穿性的裂縫壓力365kPa(g)，設備、人員閘門和應急閘門已經不再是安全殼最薄弱環節。通過該專利應用，提高了重水堆在事故工況下安全殼承壓能力。
附圖說明
圖1是現有的核電廠重水堆設備閘門結構示意圖；
圖2是本發明的一種在事故工況下提高重水堆安全殼承壓能力的方法的設備和人員閘門充氣壓力變化曲線；
圖3是本發明的一種在事故工況下提高重水堆安全殼承壓能力的方法的應急閘門充氣壓力變化曲線。
在圖1中：1.設備閘門筒體，2.輔助廠房側設備閘門密封條間隙，3.輔助廠房側設備閘門密封條，4.輔助廠房側設備閘門，5.輔助廠房側人員閘門密封條間隙，6.輔助廠房側人員閘門，7.輔助廠房側人員閘門密封條，8.設備閘門筒體拉杆，9.設備閘門筒體周邊密封條，10.反應堆廠房側設備閘門密封條，11.反應堆廠房側人員閘門密封條，12.反應堆廠房側人員閘門，13.反應堆廠房側人員閘門密封條間隙，14.反應堆廠房側設備閘門，15.反應堆廠房側設備閘門密封條間隙，16.反應堆安全殼，17.設備閘門筒體周邊密封條間隙，18.設備閘門筒體內部。
在圖2和圖3中：工況1是正常運行狀態，工況2是失去冷卻劑狀態，工況3是主蒸汽管線破裂且噴淋可用狀態，工況4是主蒸汽管線破裂且噴淋不可用狀態，工況5是其他嚴重事故狀態。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步描述。
如圖1所示，現有的重水堆設備閘門結構如圖1所示，包括設備閘門筒體1、輔助廠房側設備閘門密封條間隙2、輔助廠房側設備閘門密封條3、輔助廠房側設備閘門4、輔助廠房側人員閘門密封條間隙5、輔助廠房側人員閘門6，輔助廠房側人員閘門密封條7、設備閘門筒體拉杆8、設備閘門筒體周邊密封條9、反應堆廠房側設備閘門密封條10、反應堆廠房側人員閘門密封條11、反應堆廠房側人員閘門12、反應堆廠房側人員閘門密封條間隙13、反應堆廠房側設備閘門14、反應堆廠房側設備閘門密封條間隙15、反應堆安全殼16、設備閘門筒體周邊密封條間隙17和設備閘門筒體內部18。
設備閘門筒體1和反應堆安全殼16之間通過兩根設備閘門筒體周邊密封條9連接，周邊密封條之間有間隙17。輔助廠房側設備閘門4，通過兩根輔助廠房側設備閘門密封條3和門框連接，中間有輔助廠房側設備閘門密封條間隙2。輔助廠房側人員閘門6，通過兩根輔助廠房側人員閘門密封條7和門框連接，中間有輔助廠房側人員閘門密封條間隙5。反應堆廠房側設備閘門14，通過兩根反應堆廠房側設備閘門密封條10和門框連接，中間有反應堆廠房側設備閘門密封條間隙15。反應堆廠房側人員閘門12，通過兩根反應堆廠房側人員閘門密封條11和門框連接，中間有反應堆廠房側人員閘門密封條間隙13。設備閘門筒體1，依靠設備閘門筒體拉杆8固定兩端設備閘門，具有設備閘門筒體內部18。重水堆應急閘門與設備閘門類似，筒體與反應堆廠房牆體通過螺栓剛性連接，兩端各安裝一個人員門，與門框之間同樣有兩條充氣密封條保證密封性能。
圖2是設備閘門和人員閘門在機組正常運行和各種事故工況下，充氣壓力變化曲線。從曲線中可以看出，在各種事故工況下，反應堆廠房側內外兩根密封條壓差最大150kPa，輔助廠房側兩根密封條壓差最大100kPa。具體在不同工況下，設備和人員閘門充氣壓力見表1。圖3是應急閘門在機組各種工況下，充氣壓力變化曲線。從曲線中可以看出，在各種事故工況下，反應堆廠房側內外兩根密封條壓差最大約160kPa，輔助廠房側兩根密封條壓差最大約165kPa。具體在不同工況下，應急閘門充氣壓力見表2。
表1設備和人員閘門充氣壓力
表2應急閘門充氣壓力
在不同運行工況下具體充氣方法如下：
1.正常運行和LOCA(失去冷卻劑)工況。機組正常運行工況下，反應堆廠房壓力約-0.6kPa(g)。如果發生LOCA事故，安全殼壓力逐漸增加，最大增加到125kPa(g)，溫度增加到125℃，這時設備閘門周邊密封、設備和人員閘門充氣密封條，以及應急閘門充氣密封條設計上已經考慮到該工況，密封條洩漏率可以滿足要求。
2.主蒸汽管線破裂且噴淋系統可用工況。在發生主蒸汽管線破裂並且噴淋系統可用的事故工況下，安全殼內部壓力最大增加到200kPa(g)。此時通過在反應堆廠房側設備閘門密封條間隙15、反應堆廠房側人員閘門密封條間隙13以及應急閘門密封條間隙，充入壓縮空氣，充入空氣的壓力大小隨著安全殼壓力增加而增加，最大不超過50kPa(g)。此時，反應堆廠房側設備閘門密封條10、反應堆廠房側人員閘門密封條11和應急閘門密封條最大壓差是150kPa，其它密封條壓差和機組正常運行時一致，可以保證密封要求。
3.主蒸汽管線破裂並且噴淋系統不可用工況。在發生主蒸汽管線破裂並且噴淋系統不可用的事故工況下，反應堆廠房側設備閘門密封條10、反應堆廠房側人員閘門密封條11以及應急閘門充氣密封條內部充氣壓力首先增加到510kPa(g)。安全殼內部壓力最大增加到400kPa(g)時，反應堆廠房側設備閘門密封條間隙15、反應堆廠房側人員閘門密封條間隙13以及應急閘門密封條間隙充入空氣的壓力增加到250kPa(g)。設備閘門筒體1、應急閘門筒體、設備閘門筒體周邊密封條間隙17、應急閘門筒體周邊密封條間隙、輔助廠房側設備閘門密封條間隙2、輔助廠房側人員閘門密封條間隙5以及輔助廠房側應急閘門密封條間隙充入空氣壓力增加到100kPa(g)。此時，反應堆廠房側設備閘門密封條10、反應堆廠房側人員閘門密封條11和應急閘門密封條最大壓差是150kPa，其它密封條最大壓差是100kPa，可以保證密封要求。
4.嚴重事故工況設備閘門壓力。在發生嚴重事故工況下，安全殼氣空間最大壓力500kPa(g)，內部水深15米。設備閘門位置較高只需要考慮安全殼氣空間最大壓力500kPa(g)。反應堆廠房側設備閘門密封條10、反應堆廠房側人員閘門密封條11內部充氣壓力增加到600kPa(g)。反應堆廠房側設備閘門密封條間隙15、反應堆廠房側人員閘門密封條間隙13充入空氣的壓力增加到350kPa(g)，設備閘門筒體1充氣壓力增加到200kPa(g)，設備閘門筒體周邊密封條間隙17、輔助廠房側設備閘門密封條間隙2、輔助廠房側人員閘門密封條間隙5以及應急閘門密封條間隙充入空氣壓力增加到100kPa(g)。此時，輔助廠房側設備閘門密封條3、輔助廠房側人員閘門密封條7、設備閘門筒體周邊密封條9、反應堆廠房側設備閘門密封條10、反應堆廠房側人員閘門密封條11最大壓差是150kPa，可以保證密封要求。
5.嚴重事故工況應急閘門壓力。應急閘門位於安全殼底部，考慮到水的壓力，最大壓力可以到650kPa(g)。反應堆廠房側應急閘門充氣密封條內部充氣壓力增加到700kPa(g)。對反應堆廠房側應急閘門密封條間隙進行充氣，充氣壓力增加到490kPa(g)，應急閘門筒體充氣壓力增加到330kPa(g)，輔助廠房側應急閘門密封條間隙充氣壓力增加到165kPa(g)。此時，輔助廠房側應急閘門密封條、應急閘門筒體周邊密封條、反應堆廠房側應急閘門密封條最大壓差是165kPa，可以保證密封要求。
上面結合實施例對本發明的實施方法作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。本發明說明書中未作詳細描述的內容均可以採用現有技術。