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CN109643588A - 核反应堆上充-下泄系统流的三通混合组件 - Google Patents

核反应堆上充-下泄系统流的三通混合组件 Download PDF

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CN109643588A CN201780015358.3A CN201780015358A CN109643588A CN 109643588 A CN109643588 A CN 109643588A CN 201780015358 A CN201780015358 A CN 201780015358A CN 109643588 A CN109643588 A CN 109643588A
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Abstract

本发明属于水‑水型动力反应堆(水‑水型动力反应堆)，更具体地说，属于工厂第一回路的辅助系统。本发明的任务是确保三通组件的完整性和正常操作，包括在违反其操作条件下。为了解决上述问题并在核反应堆上充‑下泄系统流的三通混合组件中实现上述技术效果，其组成包括通过两端连接到带有一个温度的热载体的旁路的三通管，以及一个连接到系统补给管道的附加孔，在紧急情况下携带具有不同温度的载热体，以及用不同温度分隔载热体流的插入件，沿着旁路管中的载热流安装插入件，使其外部位于载热体流入口前面进入三通组件，并且内部位于三通组件悬臂内，在三通管区域中是带孔的管，通过连接器安装三通组件，连接器安装在其输出端，并通过插入件形成用于载热体通过的同轴通道。

Description

核反应堆上充-下泄系统流的三通混合组件
技术领域
本发明属于核动力工程，可用于水-水型动力反应堆(水-水型动力反应堆)，更具体地说，属于工厂第一回路的辅助系统。
背景技术
在拥有水-水型动力反应堆的现代核电站中，采用双回路方案产生饱和或略微过热的蒸汽，在涡轮机前面进行蒸汽分离和中间过热。在蒸汽发生器中产生的蒸汽的压力水平由反应堆中载热体的允许加热决定，并且为6-7MPa。
该装置的第一回路用于去除反应堆中产生的热量并将其传递到蒸汽发生器中的第二回路。除了反应堆，蒸汽发生器，主循环泵(主循环泵)和主循环管道之外，第一回路的组成包括压力补偿系统和在第一回路压力下运行的第一回路净化系统。对于第一回路的运行，提供了辅助系统：回路的补给和清洁，气体吹扫，有组织的泄漏和特殊水处理排水等。
第一回路的补给系统将补充水补充到主循环回路中，以便保持压力补偿器中所需的载热体水平。它将从回路中取出的水返回进行清洗，用水完成第一回路的填充，在与压降(管道破裂，站断电等)相关的紧急情况下保持主回路中的压力，补偿电路中有组织泄漏的流量，以及小的紧急泄漏。
通常，第一回路的上充-下泄系统的构成包括补给泵，再生热交换器，上充水预冷器，节流装置，特殊水处理设备。(SU No.990000 1981)
这种系统的主要问题是在混合流温差大的情况下，在进料接头的金属中出现大的温差和应力，这会导致丧失耐久性和破坏设备。为了排除这种情况，将旁路管道引入系统中，一端连接到补给支管，另一端连接到清洗管。
三连接是一个广泛分布的组件，通过它可以在拥有水-水型动力反应堆的各种反应堆设备系统中进行管道连接。
在这种装置的动力设备的各种元件(锅炉管，蒸汽发生器和其他热交换器，燃料元件和反应堆的其他结构元件，控制和保护系统驱动单元(控制和保护系统)，管道元件等)进行热交换的过程通常伴随有温度波动。
这些波动的特征取决于许多因素。最激烈的脉动发生在第一种和第二种沸腾危机期间，加热表面不稳定的“蒸汽”，去除受热表面上的水分，流的分层，热载体流量的波动，自然对流等。温度波动引起温度应力的相应(有时是显着的)波动，当加入静止负载并结合介质的腐蚀作用时，可能导致元件的疲劳或腐蚀性破坏。
在高温下并且随着时间的相对缓慢变化，可能不会发生额外的温度应力。然而，即使在这种情况下，在蠕变条件下温度波动也会对加速破坏过程。
当混合具有大温差或不稳定自然对流的热载体时，管道会受到损坏。
已知的解决方案旨在通过在其中一个喷嘴上使用绝缘材料涂层(例如陶瓷)来改善T形连接的安全性和可靠性，减少热应力和变形。(US No.5,575,423,1994)然而，该装置不能用于核反应堆，因为由于混合流的温差大而不能满足三通组件强度的标准。
最接近所提出的解决方案的是核反应堆的上充-下泄系统流的三通混合部件，包括通过两端连接到承载一个温度的热载体的主管道的三通管，还有一个额外的孔-系统的附加管道，带有一个不同温度的热载体，以及一个插入件，用不同的温度分隔载热体流。(US2014/0334594 2012)。
在该节点中，分隔载热体流的插入件使在附加管道和主管道的连接处出现大的温度梯度，这降低了三通连接的可靠性，因为随着管道的主体温度变形和三通节点的侧向分支，这可能超过制造三通材料强度特性的相当大的应力。
如前所述，在核反应堆的设计，分析和运行中，应急保护系统的主要要求是在发生载热体损失事故时(最大预计事故)必须确保安全系统的安全性。反应堆堆芯的载热体在任何情况下意外终止，都可能对整个核电站造成严重后果。循环泵或阀门的损坏，或反应堆容器入口处或出口处的主管道破裂，都可能导致水流中断。
同时，在补充管道中，载热体温度可以是20℃，并且在旁路中-300℃，这导致由于混合流的温差大而不能满足三通组件的强度标准。
发明内容
本发明的目的是确保三通组件的完整性和正常操作。
在这种情况下实现的技术结果是通过减少高频和低频温度波动以及相关的循环应力来保持其强度，从而提高三通连接的可靠性。
为了解决上述问题并在核反应堆上充-下泄系统流的三通混合组件中实现上述技术效果，其组成包括通过两端连接到带有一个温度的载热体的旁路的三通管，以及一个连接到系统补给管道的附加孔，在紧急情况下携带具有不同温度的载热体，以及用不同温度分隔载热体流的插入件：
沿着旁路中的载热体流安装插入件，使其外组件位于载热体流入口前面，进入三通组件，
它的内部部分位于三通组件内部，是一个在三通管区域有孔的管子，
三通组件安装有连接器，该连接器安装在其输出端并与插入件形成同轴通道，通过载热体。
优选地，插入件外部的内表面是收敛形进气道的形式。
优选地，插入管中的孔是椭圆形的。
沿着旁路管中的载热流安装插入件，使其外部位于载热体流入口前面进入三通组件，并且内部位于三通组件悬臂内，在三通管区域中是带孔的管，通过连接器供应三通组件，连接器其安装在其输出端，并通过插入件形成用于载热体通过的同轴通道，通过减少高频和低频温度波动和相关的循环应力来保持其强度，可以确保在其操作条件受到破坏时确保三通组件的完整性和正常操作。
以收敛形进气道的形式完成插入件的外部部分的内表面和椭圆形插入件的管中的孔加强了混合不同温度的水流的效果。
附图说明
下面是对三通组件的操作的描述，这从附于本申请的附图的描述中清楚可见。
在附图中，示出了核反应堆上充-下泄系统流的三通混合组件，图1示出了组件的组装，图2示出了典型的三通组件的表面上的温度场的分布。图3-所提出的三通组件的表面上分布温度场。
具体实施方式
如图1所示，核反应堆上充-下泄系统流的三通混合组件包括三通管1，插入件2，其外部部分3连接到旁路管道，旁路管道承载加热剂(图中未示出)，内部-4位于三通管内部1，并有孔5。该组件安装有连接器6，连接器6安装在三通管1和旁路热水供应管线(图中未示出)之间。在三通管的附加孔中连接有补充管道7，该补给管道在紧急情况下承载冷却剂流。
在运行期间，从主循环管道的分支取水-进入再生热交换器-加热补给水-补给水进入主循环管道。如果热交换器在正常模式下操作，则三通组件没有问题，因为补给水的温度与旁路管中的水温相当，因此不存在温度应力。
在发生事故的情况下，补给水停止加热，并且通过补给管道进入主循环管道的分支，在换热器中产生温度梯度，并因此在三通管中产生温度应力。此外，通过反应堆装置(反应堆装置)的不同紧急操作模式，也可以降低补给水的温度，包括反应堆紧急保护系统的断电和误起爆。
在这种情况下，冷补充水通过补给管道7进入三通管1，然后进入连接器6和插入件4之间的同轴通道，并且与从旁路管通过插入件2的外部部件3的收敛形进气道进入的热水混合，最终与通过插入件2的管道中的孔5进入的水流混合。这导致冷补充水和来自旁路管的热水之间剧烈的热交换，这确保了通过三通管的水流温度的平衡，如图3所示。
因此，在三通组件中使用插入件2保证了加热剂和冷却剂的混合，而不会在补给和旁通管道之间的交界处产生大的温度梯度。在这种情况下，插入件2受到相对大的温度梯度的影响在，其破坏不会像三通管1的破坏那样构成威胁，并且可以通过用新的插入件更换插入件2来轻松纠正。
作者进行的大量研究和计算表明(参见图2和图3)，所提出的设计可以确保在其操作条件受到破坏时三通组件的完整性和正常操作，可以通过减少高频和低频温度波动和相关的循环应力来保持其强度。

Claims (3)

1.核反应堆上充-下泄系统流的三通混合组件，包括通过两端连接到带有一个温度的热载体的旁路的三通管，以及一个连接到系统补给管道的附加孔，在紧急情况下携带具有不同温度的载热体，以及用不同温度分隔载热体流的插入件，其特征在于，沿着旁路管中的载热流安装插入件，使其外部位于载热体入口前面进入三通组件，并且内部位于三通组件悬臂内，在三通管区域中是带孔的管，通过连接器安装三通组件，连接器安装在其输出端，并通过插入件形成用于载热体通过的同轴通道。
2.根据权利要求1所述的三通混合组件，其特征在于，插入件外部的内表面是收敛形进气道的形式。
3.根据权利要求1所述的三通混合组件，其特征在于，插入管中的孔是椭圆形的。
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