一种非能动安全壳冷却给水系统的制作方法

1.本发明涉及核安全和核岛消防技术领域，具体涉及一种非能动安全壳冷却给水系统。

背景技术：

2.核电厂的内层钢制安全壳部分是重要的组成部分，在出现基准事故后需要将安全壳的压力和温度控制在设计压力和温度内。目前通常采用在外层安全壳的顶部增加冷却储水箱系统来给安全壳供水降温。但由于冷却储水箱需要储存约3000m3的水量，使得外层安全壳承受过大的载荷，导致核岛构筑物整个结构的重心上移，增加了核岛抗震设计的难度。并且，由于冷却水储水箱位于安全壳的顶部，若通过增加外层安全壳局部刚性的方法以抵御大飞机撞击如设置钢筋桩将可能造成冷却水储水箱的破损。可见，相关技术中存在着核岛外层安全壳抗震防撞能力较差的问题。

技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种非能动安全壳冷却给水系统，以解决现有技术中存在的核岛外层安全壳抗震防撞能力较差的问题。
4.为达到上述目的，本发明实施例提供一种非能动安全壳冷却给水系统，包括：第一水池、第二水池、第三水池和核岛安全壳，其中：
5.所述第一水池和所述第二水池位于第一水平面，所述第三水池位于第二水平面，所述核岛安全壳位于第三水平面；
6.所述第一水平面、所述第二水平面和所述第三水平面为阶梯式，且地势依次降低；
7.所述第一水池的第一出口端通过第一阀门组连接所述第二水池的第一入口端，所述第二水池的第一出口端通过第二阀门组连接所述第三水池的第一入口端，所述第三水池的第一出口端通过第三阀门组连接所述核岛安全壳的第一入口端。
8.可选的，所述第一阀门组包括第一手动阀和第二手动阀，所述第一水池的第一出口端依次通过所述第一手动阀和所述第二手动阀连接所述第二水池的第一入口端。
9.可选的，所述第二阀门组包括第一电动阀、第三手动阀、第四手动阀和第一流量计，其中：
10.所述第二水池的第一出口端依次通过所述第一电动阀和所述第三手动阀连接所述第一流量计的入口端，所述第二水池的第一出口端还通过所述第四手动阀连接所述第一流量计的入口端；
11.所述第一流量计的出口端连接所述第三水池的第一入口端。
12.可选的，所述非能动安全壳冷却给水系统还包括下水道和澄清池，其中，所述第三水池的第二出口端连接所述下水道，所述第三水池的第三出口端连接所述澄清池；
13.所述第一水池的第二出口端连接所述第二水池的第二入口端，所述第二水池的第二出口端连接所述第一流量计的入口端。
14.可选的，所述第一水池、所述第二水池和所述第三水池的内部设有导流墙，所述导流墙用于增强水体交换。
15.可选的，所述第三阀门组包括气动阀、第二电动阀、第五手动阀、第六手动阀、第七手动阀、第八手动阀和第二流量计，其中：
16.所述第三水池的第一出口端依次通过所述气动阀和所述第五手动阀连接所述第二流量计的入口端，所述第三水池的第一出口端还依次通过所述第二电动阀和所述第六手动阀连接所述第二流量计的入口端，所述第三水池的第一出口端还依次通过所述第七手动阀和所述第八手动阀连接所述第二流量计的入口端；
17.所述第二流量计的出口端连接所述核岛安全壳的第一入口端。
18.可选的，所述非能动安全壳冷却给水系统还包括工业水源系统和消防网，所述第一水池的入口端连接所述工业水源系统，所述第二水池的第二入口端连接所述工业水源系统，所述第三水池的第二入口端连接所述工业水源系统；
19.所述第一水池的第三出口端通过第四阀门组连接所述消防网，所述第二水池的第三出口端连接所述消防网；
20.所述第一水池的第三出口端或者所述第二水池的第三出口端还通过第五阀门组连接所述核岛安全壳的第二入口端。
21.可选的，所述第四阀门组包括第三电动阀和第九手动阀，所述第一水池的第三出口端通过所述第三电动阀连接所述消防网，且所述第一水池的第三出口端还通过所述第九手动阀连接所述消防网。
22.可选的，所述第五阀门组包括第四电动阀、第十手动阀、第十一手动阀和第三流量计，其中：
23.所述第一水池的第三出口端或者所述第二水池的第三出口端依次通过所述第四电动阀和所述第十手动阀连接所述第三流量计的入口端，所述第一水池的第三出口端或者所述第二水池的第三出口端还通过所述第十一手动阀连接所述第三流量计的入口端；
24.所述第三流量计的出口端连接所述核岛安全壳的第二入口端。
25.可选的，所述第一水池、所述第二水池、所述第三水池及使用管道均设在地下，且所述第一水池、所述第二水池、所述第三水池的周边使用保温材料或沙土覆盖。
26.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
27.本发明实施例中，通过将第一水池、第二水池和第三水池远离核岛安全壳的设置，减少了核岛外层安全壳受到的压力，从而降低核岛构筑物的重心，方便优化核岛外层安全壳的刚性，进而提高核岛构筑物的抗震防撞能力。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是本发明实施例提供的一种非能动安全壳冷却给水系统的侧视图；
30.图2是本发明实施例提供的一种第一阀门组的示意图；
31.图3是本发明实施例提供的一种第二阀门组的示意图；
32.图4是本发明实施例提供的一种第三水池的结构示意图；
33.图5是本发明实施例提供的一种第三阀门组的示意图；
34.图6是本发明实施例提供的另一种第三阀门组的示意图；
35.图7是本发明实施例提供的一种非能动安全壳冷却给水系统的俯视图；
36.图8是本发明实施例提供的一种第四阀门组的示意图；
37.图9是本发明实施例提供的一种第五阀门组的示意图；
38.图10是本发明实施例提供的另一种非能动安全壳冷却给水系统的侧视图。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.如图1所示，本发明实施例提供一种非能动安全壳冷却给水系统，包括：第一水池11、第二水池12、第三水池13和核岛安全壳14，其中：
41.第一水池11和第二水池12位于第一水平面，第三水池13位于第二水平面，核岛安全壳14位于第三水平面；
42.第一水平面、第二水平面和第三水平面为阶梯式，且地势依次降低；
43.第一水池11的第一出口端通过第一阀门组101连接第二水池12的第一入口端，第二水池12的第一出口端通过第二阀门组102连接第三水池13的第一入口端，第三水池13的第一出口端通过第三阀门组103连接核岛安全壳14的第一入口端。
44.本实施方式中，通过将第一水池11、第二水池12和第三水池13设置在远离核岛安全壳14的位置，减少核岛安全壳14的承载负荷，使核岛构筑物的重心降低，方便优化核岛安全壳14的强度，从而提高其抗震防撞能力。
45.其中，在现有相关技术中，当安全壳顶部的水箱内部水使用完后，需要采用提升泵从地面上能动给核岛安全壳14顶部的储水箱供水，在核岛安全壳14内部的反应堆发生事故的情况下不是完全的非能动工作。本发明实施例通过将第一水池11、第二水池12、第三水池13和核岛安全壳14不同地势平面的设置，实现重力式非能动供水，不需要提升泵的使用，在核岛安全壳14内部的反应堆发生事故或工况的情况下能够实现非能动的工作。
46.其中，根据规范要求，第一水池11和第二水池12的容量设为不小于1200m3。第一水池11、第二水池12和第三水池13的总容量不小于核岛安全壳14的7天需水量，第三水池13的容量不小于核岛安全壳14的7天需水量的一半，第一水池11、第二水池12的总容量不小于核岛安全壳14的7天需水量的一半。通过多级水池的设计减少了水池的总体规模和设计难度。
47.另外，第三水池13用于满足核岛安全壳14的水压，而在实践中核岛安全壳14的水压相对于核岛室外地平约为0.60mpa，故第三水池内的水压也需要不低于0.60mpa。
48.其中，由于核电厂建厂地基的需求，厂区与周边接壤的边界通常形成人为施工留下的高边坡，根据第三水池13的安全等级需要布置在地下的中风化层区域，满足了高于核岛安全壳14的高度要求，能节省再次施工的人力和物力。
49.另外，采用远离核岛安全壳14供水的形式也能降低辐射，维护人员避免遭受辐射的风险。
50.可选的，如图2所示，第一阀门组101包括第一手动阀1011和第二手动阀1012，第一水池11的第一出口端依次通过第一手动阀1011和第二手动阀1012连接第二水池12的第一入口端。
51.本实施方式中，通过第一手动阀1011和第二手动阀1012实现第一水池11和第二水池12之间的水压控制和水量补充，以满足火灾发生时消防用水用量的需求。
52.其中，在现有相关技术中采用稳压泵满足消防系统的压力需求，无法满足火灾初期对于消防水量的需求。通过第一水池和第二水池的设置高度全程(包括初期火灾)满足消防水全流量的压力需求。使系统保持水量充足和水压的稳定。
53.具体的，在正常使用过程中，第一手动阀1011和第二手动阀1012均处于常开状态，以保持第一水池11和第二水池12的连通，共同维持系统的水量和水压稳定。在第一水池11或者第二水池12出现异常时可以通过关闭第一手动阀1011或者第二手动阀1012来断开第一水池11和第二水池12的连接，方便维修人员进行检查和维修作业。
54.可选的，如图3所示，第二阀门组102包括第一电动阀1021、第三手动阀1022、第四手动阀1023和第一流量计1024，其中：
55.第二水池12的第一出口端依次通过第一电动阀1021和第三手动阀1022连接第一流量计1024的入口端，第二水池12的第一出口端还通过第四手动阀1023连接第一流量计1024的入口端；
56.第一流量计1024的出口端连接第三水池13的第一入口端。
57.本实施方式中，通过多个阀门和第一流量计1024，实现对于第三水池13内部水量和水压的控制和调整。在本发明实施例中，核岛安全壳14内部的反应堆发生事故时首先使用第三水池13内部的水作为安全壳冷却用水，但若事故的持续时间超过3天，需要使用第一水池11和第二水池12内部的水作为补充，以满足安全壳冷却用水的充足。
58.其中，在正常使用过程中第一电动阀1021和第四手动阀1023为常关状态，第三手动阀1022处于常关状态，第二水池12和第三水池13不通过阀门进行水量的补充。在核岛安全壳14内部的反应堆发生事故后需要补充第三水池13的水量时，打开第一电动阀1021和第三手动阀1022，第二水池12给第三水池13补水。若出第一电动阀1021出现异常无法使用，此时可以打开第四手动阀1023使第二水池12向第三水池13补水，以满足第三水池13和核岛安全壳14对于水的需求。
59.其中，第一流量计1024能够方便预测第二水池12朝第三水池13的补水量，操作人员可以根据流量计对于补水速度进行调整。
60.可选的，如图3和图4所示，非能动安全壳冷却给水系统还包括下水道14和澄清池15，其中，第三水池13的第二出口端连接下水道14，第三水池13的第三出口端连接澄清池15；
61.第一水池11的第二出口端连接第二水池12的第二入口端，第二水池12的第二出口端连接第一流量计1024的入口端。
62.本实施方式中，由于水池内水质会发生变化，需要持续对水池内的水进行换水更新以保持水质的相对稳定。通过厂区净水站澄清池15将水池的替换水进行处理，以维持整
个非能动安全壳冷却给水系统的水质稳定。
63.其中，下水道14用于防止第三水池13内部的水满溢出水池，在水量未达到满溢出水池的情况下不需要使用。
64.其中，第一水池11的第二出口端、第二水池12的第二入口端和第二水池12的第二出口端、第三水池13的第二出口端和第三水池13的第三出口端处于水池中的较高位置，用于水质替换更新。
65.其中，第二水池12的第二出口端经过第一流量计1024可以检测出当前非能动安全壳冷却给水系统中的水质更新速率等情况，方便维护人员调整并维护。
66.另外，第三水池13的第二出口端和第三水池13的第三出口端的高度同样存在差别，将水流分别导入下水道14和澄清池15，以实现对于水的更新和回收利用。
67.其中，第一水池11、第二水池12、第三水池13内的水质采用除盐水，经过澄清池15后基本实现完全回收再利用，达到节水节能的效果。
68.可选的，第一水池11、第二水池12和第三水池13的内部设有导流墙16，导流墙16用于增强水体交换。
69.本实施方式中，通过导流墙16时水流更加稳定，增快了水质更新的速度，使水质更新过程更加容易。
70.可选的，如图5和图6所示，第三阀门组103包括气动阀1031、第二电动阀1032、第五手动阀1033、第六手动阀1034、第七手动阀1035、第八手动阀1036和第二流量计1037，其中：
71.第三水池13的第一出口端依次通过气动阀1031和第五手动阀1033连接第二流量计1037的入口端，第三水池13的第一出口端还依次通过第二电动阀1032和第六手动阀1034连接第二流量计1037的入口端，第三水池13的第一出口端还依次通过第七手动阀1035和第八手动阀1036连接第二流量计1037的入口端；
72.第二流量计1037的出口端连接核岛安全壳14的第一入口端。
73.本实施方式中，由于用于核岛安全壳14的水量和水压要求，考虑到水的长期供给，需要通过多组阀门和第二流量计1037对于水量水压进行控制。
74.具体的，采用多组阀门并列设置以避免同类型阀门共模失效造成无法将第三水池13内部的水提供给核岛安全壳内。其中，第二电动阀1032、气动阀1031和第五手动阀1033处于常关状态，第六手动阀1034、第七手动阀1035和第八手动阀1036处于常开状态以实现对于水流量的控制。当气动阀1031或第二电动阀1032异常误开启，可以手动关闭第六手动阀1034或第七手动阀1035。当气动阀1031或第二电动阀1032异常不开启时，操作人员可以控制第五手动阀1033进行补水。
75.其中，第二流量计1037可以测量从第三水池13进入核岛安全壳14内的水流量大小，方便操作人员判定和调整。
76.可选的，如图7所示，非能动安全壳冷却给水系统还包括工业水源系统17和消防网18，第一水池11的入口端连接工业水源系统17，第二水池12的第二入口端连接工业水源系统17，第三水池13的第二入口端连接工业水源系统17；
77.第一水池11的第三出口端通过第四阀门组104连接消防网18，第二水池12的第三出口端连接消防网18；
78.第一水池11的第三出口端或者第二水池12的第三出口端还通过第五阀门组105连
接核岛安全壳14的第二入口端。
79.本实施方式中，第一水池11、第二水池12和第三水池13的进水和出水方式需要多个途径以防止单一途径异常无法使用时导致整个非能动安全壳冷却给水系统无法使用的情况出现。
80.其中，将第一水池11的入口端、第二水池12的第二入口端和第三水池13的入口端接入工业水源系统17，以预防出现可能的较为严重的事故导致核岛安全壳内需求水量与需求时间较大，需要长期补给的情况。
81.另外，将第一水池11的第三出口端或者第二水池12的第三出口端还通过第五阀门组105连接核岛安全壳14的第二入口端，以预防在第三水池13和核岛安全壳14之间的管线出现异常时核岛安全壳14的外层安全壳无法得到水流补给的情况出现。
82.可选的，如图8所示，第四阀门组104包括第三电动阀1041和第九手动阀1042，第一水池11的第三出口端通过第三电动阀1041连接消防网18，且第一水池11的第三出口端还通过第九手动阀1042连接消防网18。
83.本实施方式中，第三电动阀1041处于常开状态，第九手动阀1042处于常闭状态以实现管线内始终保持水量的充足和水压的稳定，进而满足在事故或工况发生时对于消防用水用量和水压的需求。
84.其中，如果第三电动阀1041出现异常关闭时，维护人员可以打开第九手动阀1042来保持连通。
85.可选的，如图9所示，第五阀门组105包括第四电动阀1041、第十手动阀1052、第十一手动阀1053和第三流量计1054，其中：
86.第一水池11的第三出口端或者第二水池12的第三出口端依次通过第四电动阀1041和第十手动阀1052连接第三流量计1054的入口端，第一水池11的第三出口端或者第二水池12的第三出口端还通过第十一手动阀1053连接第三流量计1054的入口端；
87.第三流量计1054的出口端连接核岛安全壳14的第二入口端。
88.本实施方式中，由于水池内部的水需要进入核岛安全壳14，需要对流量进行控制以满足核岛安全壳14冷却的需要，故通过第四电动阀1041和其他阀门与第三流量计1054的设置来测量和调整控制。
89.其中，第四电动阀1041、第十手动阀1052处于常开状态，第十一手动阀1053处于常关状态，当第四电动阀1041和第十手动阀1052出现异常时，操作人员可以将第十一手动阀1053打开以满足核岛安全壳14的多途径水流输入。
90.其中，第三流量计1054可以监测流入核岛安全壳14的水流量是否符合核岛安全壳14冷却要求。
91.另外，利用水池间阶梯布置的落差，上一阶梯的水池出水管在穿出阶梯后采用露天敷设，避免阀门、仪表设置在地下阴暗潮湿的环境。
92.可选的，如图10所示，第一水池11、第二水池12、第三水池13及使用管道均设在地下，且第一水池11、第二水池12、第三水池13的周边使用保温材料19或沙土覆盖。
93.本实施方式中，由于第一水池11、第二水池12、第三水池13需要建立在较高的位置，容易造成温度过低对于水池内部的水产生影响。利用保温材料19或者沙土覆盖在周围能够使水池内的水保持一定的温度从而避免冻结或其他低温造成的影响情况出现。
94.其中，第一水池11、第二水池12、第三水池13以及管线覆盖的保温材料19或者沙土的深度超过当地历史最大冻土深度。
95.另外，由于第一水池11、第二水池12、第三水池13设在地下，故采用了多组通气管连通外界和第一水池11、第二水池12、第三水池13的方式进行换气来稳定气压。
96.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
97.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

技术特征：

1.一种非能动安全壳冷却给水系统，其特征在于，包括：第一水池、第二水池、第三水池和核岛安全壳，其中：所述第一水池和所述第二水池位于第一水平面，所述第三水池位于第二水平面，所述核岛安全壳位于第三水平面；所述第一水平面、所述第二水平面和所述第三水平面为阶梯式，且地势依次降低；所述第一水池的第一出口端通过第一阀门组连接所述第二水池的第一入口端，所述第二水池的第一出口端通过第二阀门组连接所述第三水池的第一入口端，所述第三水池的第一出口端通过第三阀门组连接所述核岛安全壳的第一入口端。2.如权利要求1所述的非能动安全壳冷却给水系统，其特征在于，所述第一阀门组包括第一手动阀和第二手动阀，所述第一水池的第一出口端依次通过所述第一手动阀和所述第二手动阀连接所述第二水池的第一入口端。3.如权利要求1所述的非能动安全壳冷却给水系统，其特征在于，所述第二阀门组包括第一电动阀、第三手动阀、第四手动阀和第一流量计，其中：所述第二水池的第一出口端依次通过所述第一电动阀和所述第三手动阀连接所述第一流量计的入口端，所述第二水池的第一出口端还通过所述第四手动阀连接所述第一流量计的入口端；所述第一流量计的出口端连接所述第三水池的第一入口端。4.如权利要求3所述的非能动安全壳冷却给水系统，其特征在于，还包括下水道和澄清池，其中，所述第三水池的第二出口端连接所述下水道，所述第三水池的第三出口端连接所述澄清池；所述第一水池的第二出口端连接所述第二水池的第二入口端，所述第二水池的第二出口端连接所述第一流量计的入口端。5.如权利要求4所述的非能动安全壳冷却给水系统，其特征在于，所述第一水池、所述第二水池和所述第三水池的内部设有导流墙，所述导流墙用于增强水体交换。6.如权利要求1所述的非能动安全壳冷却给水系统，其特征在于，所述第三阀门组包括气动阀、第二电动阀、第五手动阀、第六手动阀、第七手动阀、第八手动阀和第二流量计，其中：所述第三水池的第一出口端依次通过所述气动阀和所述第五手动阀连接所述第二流量计的入口端，所述第三水池的第一出口端还依次通过所述第二电动阀和所述第六手动阀连接所述第二流量计的入口端，所述第三水池的第一出口端还依次通过所述第七手动阀和所述第八手动阀连接所述第二流量计的入口端；所述第二流量计的出口端连接所述核岛安全壳的第一入口端。7.如权利要求1所述的非能动安全壳冷却给水系统，其特征在于，还包括工业水源系统和消防网，所述第一水池的入口端连接所述工业水源系统，所述第二水池的第二入口端连接所述工业水源系统，所述第三水池的第二入口端连接所述工业水源系统；所述第一水池的第三出口端通过第四阀门组连接所述消防网，所述第二水池的第三出口端连接所述消防网；所述第一水池的第三出口端或者所述第二水池的第三出口端还通过第五阀门组连接所述核岛安全壳的第二入口端。
8.如权利要求7所述的非能动安全壳冷却给水系统，其特征在于，所述第四阀门组包括第三电动阀和第九手动阀，所述第一水池的第三出口端通过所述第三电动阀连接所述消防网，且所述第一水池的第三出口端还通过所述第九手动阀连接所述消防网。9.如权利要求7所述的非能动安全壳冷却给水系统，其特征在于，所述第五阀门组包括第四电动阀、第十手动阀、第十一手动阀和第三流量计，其中：所述第一水池的第三出口端或者所述第二水池的第三出口端依次通过所述第四电动阀和所述第十手动阀连接所述第三流量计的入口端，所述第一水池的第三出口端或者所述第二水池的第三出口端还通过所述第十一手动阀连接所述第三流量计的入口端；所述第三流量计的出口端连接所述核岛安全壳的第二入口端。10.如权利要求1所述的非能动安全壳冷却给水系统，其特征在于，所述第一水池、所述第二水池、所述第三水池及使用管道均设在地下，且所述第一水池、所述第二水池、所述第三水池的周边使用保温材料或沙土覆盖。

技术总结

本发明提供一种非能动安全壳冷却给水系统，包括：第一水池、第二水池、第三水池和核岛安全壳，其中：第一水池和第二水池位于第一水平面，第三水池位于第二水平面，核岛安全壳位于第三水平面；第一水平面、第二水平面和第三水平面为阶梯式，且地势依次降低；第一水池的第一出口端通过第一阀门组连接第二水池的第一入口端，第二水池的第一出口端通过第二阀门组连接第三水池的第一入口端，第三水池的第一出口端通过第三阀门组连接核岛安全壳的第一入口端。本发明实施例通过将水池远离核岛安全壳的设置，减少了核岛外层安全壳的压力，从而降低核岛构筑物的重心，方便优化核岛外层安全壳的刚性，进而提高核岛构筑物的抗震防撞能力。力。力。