一种高温气冷反应堆进水处理方法及系统

技术领域

本公开的实施例属于核电技术领域，具体涉及一种高温气冷反应堆进水处理方法及系统。

背景技术

高温气冷堆蒸汽发生器为螺旋管式换热器，二次侧为水，压力约13MPa，一次侧为氦气，压力约7MPa，在反应堆运行过程中，如果发生蒸汽发生器传热管断裂，则二回路的给水在压力的作用下，从二回路进入一回路。由于一回路水含量上升，中子的慢化增加，会导致核功率上升，同时由于高温气冷堆的堆芯为石墨，水会与石墨发生反应，生成水煤气，在核功率导致升温的同时，堆芯的压力也会上升，引发安全问题。另外由于高温气冷堆采用双堆带一机，双堆共用燃料装卸系统的气路，当一座反应堆发生进水事故后，水可能会随着氦气的流动从发生事故的堆进入到另一个正常运行的堆芯，导致另一反应堆的湿度升高，最终触发保护，两堆均停，发电机停止，生产瘫痪。

发明内容

本公开的实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高温气冷反应堆进水处理方法及系统。

本公开的一个方面提供一种高温气冷反应堆进水处理方法，所述高温气冷反应堆包括反应堆保护系统、蒸汽发生器、燃料装卸系统和氦净化系统；所述方法包括：

获取反应堆一回路的湿度；

响应于所述湿度达到预定湿度阈值，执行反应堆保护系统停堆动作；

响应于所述反应堆保护系统停堆动作完成，执行蒸汽发生器排水动作；

响应于所述蒸汽发生器排水动作完成，执行燃料装卸系统停运动作；

响应于燃料装卸系统停运，执行氦净化系统除水动作。

进一步地，所述高温气冷反应堆还包括隔离阀以及串设于所述反应堆一回路的氦气压缩机，所述隔离阀的第一端与所述反应堆一回路连接，所述隔离阀的第二端用于与另一反应堆一回路连接；

当执行燃料装卸系统停运动作时，所述方法还包括：

关闭所述隔离阀，停运所述氦气压缩机。

可选的，所述反应堆保护系统用于控制第一控制棒、主氦风机、主给水泵、风机挡板、主给水隔离阀和主蒸汽隔离阀；

所述执行反应堆保护系统停堆动作包括：

启动所述反应堆保护系统，控制所述第一控制棒下插到反应堆底，所述主氦风机和所述主给水泵停运，所述风机挡板、所述主给水隔离阀和所述主蒸汽隔离阀关闭。

可选的，所述高温气冷反应堆还包括排放阀和储罐，所述排放阀的第一端与所述蒸汽发生器的一次侧管道连接，所述排放阀的第二端与所述储罐管道连接；

所述执行蒸汽发生器排水动作包括：

打开所述排放阀，以使所述蒸汽发生器一次侧管道内的水排放至所述储罐。

可选的，所述高温气冷反应堆一回路设置有安全阀；

在响应于所述湿度达到预定湿度阈值，执行反应堆保护系统停堆动作之后，所述方法还包括：

获取反应堆一回路压力；

响应于所述反应堆一回路压力达到预定的压力阈值，打开所述安全阀，以使一回路氦气携带水汽排出。

可选的，所述高温气冷反应堆还包括余热排出系统；

所述方法还包括：

检查所述余热排出系统的运行状态。

可选的，所述高温气冷反应堆还包括第二控制棒；

在所述执行燃料装卸系统停运动作之后，所述方法还包括：

落下所述第二控制棒。

可选的，所述氦净化系统包括正常除水净化列和事故除水净化列；

所述执行氦净化系统除水动作包括：

停运所述正常除水净化列，并投运所述事故除水净化列；

若所述湿度在单位时间内的下降速度低于预定的速度阈值，则停运所述事故除水净化列，并重新投运所述正常除水净化列。

可选的，所述高温气冷反应堆还包括吸收球停堆系统；

在执行氦净化系统除水动作之后，所述方法还包括：

启动所述吸收球停堆系统。

本公开的另一方面提供一种高温气冷反应堆进水处理系统，所述高温气冷反应堆包括反应堆保护系统、蒸汽发生器、燃料装卸系统和氦净化系统；所述系统包括：

获取模块，用于获取反应堆一回路的湿度；

停堆模块，用于响应于所述湿度达到预定湿度阈值，执行反应堆保护系统停堆动作；

排水模块，用于响应于所述反应堆保护系统停堆动作完成，执行蒸汽发生器排水动作；

燃料装卸停运模块，用于响应于所述蒸汽发生器排水动作完成，执行燃料装卸系统停运动作；

氦净化模块，用于响应于燃料装卸系统停运，执行氦净化系统除水动作。

本公开实施例的一种高温气冷反应堆进水处理方法及系统，通过确保紧急停堆动作完成，蒸汽发生器事故排放系统正常动作，停运燃料循环，以及启动氦净化系统的事故除水列，解决了高温气冷堆发生进水事故的情况下，如何保证反应堆安全并减少进水量问题，不需要临时措施，无需额外的采购，利用现有的系统和设备，就可以处理该类型事故，节省了成本，并可将堆芯中的水基本除尽，保证蒸汽发生器后续堵管后的继续运行。

附图说明

图1为本公开实施例的一种高温气冷反应堆的结构示意图；

图2为本公开一实施例的一种高温气冷反应堆进水处理方法的流程示意图；

图3为图1的局部放大图；

图4为本公开另一实施例的一种高温气冷反应堆进水处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

应理解，虽然本公开中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本公开概念的教示。如本公开中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

如图1所示为一种高温气冷反应堆的结构示意图，其采用双堆带一机的配置，包括第一控制棒1、第二控制棒2、主氦风机3、风机挡板4、主给水泵5、主给水隔离阀6、主蒸汽隔离阀7、蒸汽发生器事故排放系统排放阀8、燃料装卸系统9、燃料装卸气路双堆隔离阀10、氦气压缩机11、一回路安全阀12、余热排出系统13、氦净化系统14，吸收球停堆系统15。在正常情况下，示意图左右两侧的两座反应堆均正常运行，一回路主氦风机3运行，二回路主给水泵5将除氧器16的水通过主给水隔离阀6输送至蒸汽发生器17，吸收反应堆产生的热量后，通过主蒸汽隔离阀7进入汽轮机。控制棒可成组，第一组控制棒1调节反应堆功率，第二组控制棒2在堆顶，风机挡板4打开构成氦气通路，蒸汽发生器事故排放系统排放阀8关闭，燃料装卸系统9正常运行，为反应堆提供维持当前功率所需的燃料元件，燃料装卸系统9的气路可通过一个氦气压缩机11为两个堆提供提升燃料元件所需的氦气压力，一回路安全阀12关闭，余热排出系统13为运行状态，氦净化系统14中的正常净化列运行，事故净化列停运，吸收球停堆系统15停运。

当高温气冷反应堆运行时发生蒸汽发生器传热管断裂，蒸汽发生器二次侧的给水将进入一次侧中，之后沿反应堆一回路进入堆芯，导致反应堆核功率和温度上升，最终引发安全问题。

如图2所示，为解决上述问题，本发明的一个实施例提供一种高温气冷反应堆进水处理方法，采用此方法的所述高温气冷反应堆包括反应堆保护系统、蒸汽发生器、燃料装卸系统和氦净化系统；所述方法包括：

步骤S1、获取反应堆一回路的湿度。

具体地，在如图1所示的高温气冷反应堆一回路中设置湿度传感器，优选地可将湿度传感器设置在蒸汽发生器17的一次侧中，在尽量靠近故障发生点的位置进行湿度的测量。

步骤S2、响应于所述湿度达到预定湿度阈值，执行反应堆保护系统停堆动作。

具体地，反应堆保护系统根据步骤S1中设置的湿度传感器测量得到的反应堆一回路湿度，判断是否启动。在反应堆保护系统中预先设置一湿度阈值，当反应堆一回路中的湿度超过该湿度阈值，说明反应堆发生进水事故。参考如图3所示的高温气冷反应堆结构的局部放大图，所述反应堆保护系统用于控制第一控制棒1、主氦风机3、主给水泵5、风机挡板4、主给水隔离阀6和主蒸汽隔离阀7。当判断发生进水事故时，所述反应堆保护系统被启动，控制所述第一控制棒1下插到反应堆底，保证足够的次临界度，再控制所述主氦风机3和所述主给水泵5停运，所述风机挡板4、所述主给水隔离阀6和所述主蒸汽隔离阀7关闭，减少堆芯的进水量。所述高温气冷反应堆一回路还设置有安全阀12，在执行上述停堆动作之后，通过预先设置在反应堆一回路中的压力传感器获取一回路中的压力，若所述压力达到预定的压力阈值，说明反应堆一回路中的压力上升过快，此时打开所述安全阀12，使氦气携带一回路中的水汽排出，将一回路泄至常压，避免一回路进水量过大，并在氦气排出的同时带出进入蒸汽发生器中的大量水。

步骤S3、响应于所述反应堆保护系统停堆动作完成，执行蒸汽发生器排水动作。

具体地，继续参考图3，所述高温气冷反应堆还包括排放阀8和储罐18，所述排放阀8的第一端与所述蒸汽发生器17的一次侧通过管道连接，具体连接点位于蒸汽发生器17和主给水隔离阀6之间，所述排放阀8的第二端再与所述储罐18通过管道连接。在完成上述步骤S2中的停堆动作后，执行蒸汽发生器排水动作，即打开所述排放阀8，将进入到蒸汽发生器的水排放到蒸汽发生器事故排放系统的储罐内，减少进入堆芯与石墨发生反应的水的总量。

步骤S4、响应于所述蒸汽发生器排水动作完成，执行燃料装卸系统停运动作。

具体地，参考图3，在完成上述步骤S3中的蒸汽发生器排水动作后，停运所述燃料装卸系统9。同时参考图1，所述高温气冷反应堆还包括隔离阀10以及串设于所述反应堆一回路的氦气压缩机11，所述隔离阀10的第一端与所述反应堆一回路连接，所述隔离阀10的第二端用于与另一反应堆一回路连接。另一反应堆一回路同样串设有氦气压缩机。在一些实施例中，若图1左侧的第一反应堆发生进水事故，则关闭所述隔离阀10，对燃料装卸气路进行双堆隔离，并停运图1左侧的第一反应堆的所述氦气压缩机11，此时右侧的第二反应堆通过另一台正常运行的氦气压缩机进行燃料循环。

示例性地，如图3所示，所述高温气冷反应堆还包括第二控制棒2。在完成上述步骤S4中的燃料装卸系统停运动作后，向堆芯落下所述第二控制棒，进一步提供足够的次临界度，防止反应堆核功率上升。

步骤S5、响应于燃料装卸系统停运，执行氦净化系统除水动作。

具体地，如图3所示，所述高温气冷反应堆还包括氦净化系统14，所述氦净化系统14包括正常除水净化列和事故除水净化列。正常净化列主要用于净化新装入的氦气以及反应堆正常运行时堆内的氦气，利用反应堆一回路的主氦风机3提供的驱动压头将氦气送入正常净化列，以保证氦气的纯度。当反应堆一回路的湿度达到预定的湿度阈值，判断反应堆发生进水事故后，主氦风机3停运的同时也停运正常除水净化列，并投入事故除水净化列。通过氦气压缩机提供驱动压头，能够将氦气以较正常除水净化列更大的流量送入事故除水净化列进行反复过滤除水，同时依靠湿度监测仪表检测湿度变化，若所述湿度在单位时间内的下降速度低于预定的速度阈值，说明事故除水净化列的除水效果下降，后续停运事故除水净化列，转为正常除水净化列继续除去堆芯的水，直至一回路湿度小于一湿度阈值，如2000ppm，满足除水要求。

示例性地，如图3所示，所述高温气冷反应堆还包括吸收球停堆系统15。在完成上述所有步骤S1～S5后，启动所述吸收球停堆系统15，将大量碳化硼吸收球落入堆芯反射层孔道，保证堆芯在温度较低的情况下，次临界度能够满足要求，进一步控制反应堆功率，增加安全性。

示例性地，如图3所示，所述高温气冷反应堆还包括余热排出系统13。在进行上述所有步骤S1～S5的过程中，应随时或定期检查所述余热排出系统13的运行状态，保证其正确投运，从而保证事故后堆芯余热的顺利导出。

本公开实施例的一种高温气冷反应堆进水处理方法，按照以上步骤进行进水事故的处理，至少具有以下优点：

1、能够从反应性控制、余热导出等方面，保证反应堆安全；

2、能够保证一座反应堆发生进水事故的情况下，不影响另一座反应堆的正常运行；

3、不需要临时措施，无需额外的采购，利用现有的系统和设备，就可以处理该类型事故；

4、可以将堆芯中的水尽量除尽，保证蒸汽发生器后续堵管后的继续运行。

如图4所示，本发明的另一实施例提供一种高温气冷反应堆进水处理系统，所述高温气冷反应堆包括反应堆保护系统、蒸汽发生器、燃料装卸系统和氦净化系统；所述系统包括：

获取模块401，用于获取反应堆一回路的湿度；

停堆模块402，用于响应于所述湿度达到预定第一湿度阈值，执行反应堆保护系统停堆动作；

排水模块403，用于响应于所述反应堆保护系统停堆动作完成，执行蒸汽发生器排水动作；

燃料装卸停运模块404，用于响应于所述蒸汽发生器排水动作完成，执行燃料装卸系统停运动作；

氦净化模块405，用于响应于燃料装卸系统停运，执行氦净化系统除水动作。

具体地，本实施例提供的一种高温气冷反应堆进水处理系统用于实现上文实施例的一种高温气冷反应堆进水处理方法，本文在此不作赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开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公开的保护范围。