臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器

《臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器》是中科華核電技術研究院有限公司、中國廣東核電集團有限公司於2010年7月22日申請的發明專利，該專利的公布號為CN101947397A，專利公布日為2011年1月19日，發明人是張臣剛、王慶禮、姚振農、高詠揚、周國豐、唐輝。

《臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器》包括多個過濾器模組，所述過濾器模組包括過濾筒以及匯流槽，所述匯流槽兩端開口，多個所述匯流槽的開口端首尾相接形成流體通路並與所述安全殼地坑中的多個泵入口相連通，所述過濾筒固定設定在所述匯流槽的頂面上，其特徵在於，所述安全殼地坑過濾器的所述匯流槽相對兩開口端之間與所述頂面相對的底面固定設定在安全殼地坑環廊內。

2017年12月11日，《臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器》獲得第十九屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器
• 公布號：CN101947397A
• 公布日：2011年1月19日
• 申請號：2010102348603
• 申請日：2010年7月22日
• 申請人：中科華核電技術研究院有限公司、中國廣東核電集團有限公司
• 地址：廣東省深圳市福田區上步中路科技大廈15層
• 發明人：張臣剛、王慶禮、姚振農、高詠揚、周國豐、唐輝
• Int. Cl.：B01D35/02(2006.01)I、B01D29/52(2006.01)I、B01D29/33(2006.01)I、G21C15/00(2006.01)I、G21C9/00(2006.01)I
• 專利代理機構：廣州三環專利代理有限公司
• 代理人：郝傳鑫、潘中毅
• 類別：發明專利

專利背景

設在壓水堆核電站反應堆安全殼底部的地坑是用來收集重大泄漏時來自一迴路的冷卻劑。在壓水堆核電站的發生基準事故如冷卻劑喪失事故（LOCA）或者主蒸汽管道破裂事故（MSLB）後，冷卻劑通過破口進入安全殼地坑，這些冷卻劑將通過安全殼地坑濾器過濾，然後通過泵裝置進入安全注入系統（RIS）和安全殼噴淋系統（EAS）再用於反應堆冷卻，以避免堆芯嚴重損傷和安全殼超壓。

因此，安全殼地坑濾器是壓水堆核電站安全系統的重要設備，再循環工況下它的工作狀況直接影響到安全注入系統、安全殼噴淋系統的正常運行。在事故後進入安全殼地坑內的冷卻劑中夾雜著大量的保溫材料和其它材料的碎片，必須通過地坑過濾器將這些碎片過濾，以確保全全注入系統、安全殼噴淋系統執行安全功能。

參見圖1，為2010年7月前的技術中地坑過濾器的安裝結構示意圖，過濾器9安裝在安全殼地坑內-3.5米層的地坑環廊6內的地面上，沿著環廊6排列成超過環廊的一半的弧形，占據安全殼地坑環廊的大半個圓弧，該種立式過濾器可在壓水堆核電站的發生基準事故時，將夾雜碎片雜質的水過濾輸送至泵循環迴路，以確保全全注入系統、安全殼噴淋系統執行安全功能，但是，2010年7月前的立式安全殼地坑過濾器9存在著一定的結構設計缺陷，如圖2所示，過濾器9主要由過濾器91和匯流槽92組成，過濾筒91是與地面相平行的，其底面與匯流槽92設定的開孔對齊貼合，並且用緊固件固定，由於過濾筒91是懸空置放在安全殼地坑中的，其對匯流槽92將產生較大的扭矩，因此需要對匯流槽92一側用支撐桿支撐。與此同時，在冷卻液的循環階段，正常情況時，安全殼中的水位穩定後將保持在一個固定定值，並將地坑過濾器全部淹沒；然而，當因各種原因使安全殼中的水發生泄漏時，將導致水位不斷下降，該種立式結構的地坑過濾器的過濾筒91及匯流槽92將暴露在空氣中，容易使空氣進入匯流槽92，危及下游再循環泵的正常運行。

發明內容

專利目的

《臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器》的目的是提供一種臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器，不會對匯流槽產生旋轉力矩，安裝更加穩固，能夠有效防止當地坑環廊水位因泄漏下降時空氣通過匯流槽進入安全殼地坑泵吸入口情況的發生，不會影響循環泵的正常運行，結構新穎，安全性能高。

技術方案

《臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器》的技術方案是：所述過濾器包括多個過濾器模組，所述過濾器模組包括過濾筒以及匯流槽，所述匯流槽兩端開口，多個所述匯流槽的開口端首尾相接形成流體通路並與所述安全殼地坑中的多個泵入口相連通，所述過濾筒固定設定在所述匯流槽的頂面上，所述安全殼地坑過濾器的所述匯流槽相對兩開口端之間與所述頂面相對的底面固定設定在安全殼地坑環廊內，所述匯流槽的底面與所述安全殼地坑環廊內的地面相平行，所述過濾筒垂直於所述安全殼地坑環廊內的地面固定設定在所述匯流槽的所述頂面上。

所述匯流槽包括底座，所述底座分別與所述匯流槽的底面及所述安全殼地坑環廊內的地面作固定設定。所述底座呈狹長條狀，其包括兩個呈扁平塊狀的墊塊和橫跨固定在所述墊塊上的墊座，所述墊塊和所述墊座相重疊的區域貫通設定貫通孔；通過預置在所述貫通孔中的螺栓與相應螺母的螺栓連線可將所述底座連線固定在所述匯流槽的所述底面上。所述底座上設有固定孔；通過預置在所述固定孔中的螺栓與相應螺母的螺栓連線可將將所述底座固定在所述安全殼地坑環廊內的地面上。

所述底面的四角端部邊緣貫通設定用於與所述底座作螺栓連線的貫通孔和貫通槽。

所述貫通孔開設在所述底面端部兩相對的對角上，所述貫通槽與所述貫通孔相鄰設定。

優選的，兩相對的對角上的兩個所述貫通孔的孔徑尺寸不相等；兩相對的對角上的兩個所述貫通槽的槽孔延伸方向互成角度。

優選的，所述匯流槽固定設定在安全殼地坑環廊內對應所述安全殼地坑環廊內的斜柱位置設定缺口。

改善效果

《臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器》具有如下有益效果：由於臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器的過濾筒安裝在匯流槽的頂面上，安全殼地坑過濾器的底面固定設定在安全殼地坑環廊內，不會對匯流槽產生旋轉力矩，安裝更加穩固，無需支撐桿支撐。重心低，能夠有效防止當地坑環廊水位因泄漏下降時空氣通過匯流槽進入安全殼地坑泵吸入口情況的發生，不會影響循環泵的正常運行；同時，匯流槽使用防膨脹的結構設計，能有效吸收匯流槽因熱膨脹而產生的橫向和縱向位移，避免因內應力損壞匯流槽；由於匯流槽設計成高度逐級遞增的結構，中間匯流槽高度的增加可有效降低匯流槽內壁對流體造成的壓力損失，結構新穎，安全性能高。

附圖說明

圖1是為2010年7月前的技術中立式結構的地坑過濾器的位置安裝結構示意圖；

圖2是為2010年7月前的技術中立式結構的地坑過濾器的結構示意圖；

圖3是《臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器》實施例臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器的結構示意圖；

圖4是該發明實施例臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器的匯流槽的結構示意圖；

圖5是該發明實施例臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器的匯流槽的側視結構示意圖；

圖6是2010年7月前的技術中壓水堆核電站安全殼地坑過濾器的匯流結構示意圖；

圖7是該發明實施例臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器的串聯結構示意圖。

技術領域

《臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器》涉及一種壓水堆核電站的安全系統，尤其涉及一種用於壓水堆核電站的臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器。

權利要求

1.《臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器》包括多個過濾器模組，所述過濾器模組包括過濾筒以及匯流槽，所述匯流槽兩端開口，多個所述匯流槽的開口端首尾相接形成流體通路並與所述安全殼地坑中的多個泵入口相連通，所述過濾筒固定設定在所述匯流槽的頂面上，其特徵在於，所述安全殼地坑過濾器的所述匯流槽相對兩開口端之間與所述頂面相對的底面固定設定在安全殼地坑環廊內，所述匯流槽的底面與所述安全殼地坑環廊內的地面相平行，所述過濾筒垂直於所述安全殼地坑環廊內的地面固定設定在所述匯流槽的所述頂面上。

2.如權利要求1所述的臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器，其特徵在於，所述匯流槽包括底座，所述底座分別與所述匯流槽的底面及所述安全殼地坑環廊內的地面作固定設定。

3.如權利要求2所述的臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器，其特徵在於，所述底座呈狹長條狀，其包括兩個呈扁平塊狀的墊塊和橫跨固定在所述墊塊上的墊座，所述墊塊和所述墊座相重疊的區域貫通設定貫通孔；通過預置在所述貫通孔中的螺栓與螺母的螺栓連線可將所述底座連線固定在所述匯流槽的所述底面上。

4.如權利要求3所述的臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器，其特徵在於，所述底座上設有固定孔；通過預置在所述固定孔中的螺栓與螺母的螺栓連線可將所述底座固定在所述安全殼地坑環廊內的地面上。

5.如權利要求3所述的臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器，其特徵在於，所述底面的四角端部邊緣貫通設定用於與所述底座作螺栓連線的貫通孔和貫通槽。

6.如權利要求5所述的臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器，其特徵在於，所述貫通孔開設在所述底面端部兩相對的對角上，所述貫通槽與所述貫通孔相鄰設定。

7.如權利要求6所述的臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器，其特徵在於，兩相對的對角上的兩個所述貫通孔的孔徑尺寸不相等；兩相對的對角上的兩個所述貫通槽的槽孔延伸方向互成角度。

8.如權利要求1所述的臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器，其特徵在於，所述匯流槽固定設定在安全殼地坑環廊內對應所述安全殼地坑環廊內的斜柱位置設定缺口。

實施方式

結合參照圖3、圖4以及圖5所示，《臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器》實施例的臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器包括多個過濾器模組1，過濾器模組1的結構大致相同，主要由過濾筒14和匯流槽18組成，匯流槽18兩端開口，多個所述匯流槽18的開口端首尾相接形成流體通路並與所述安全殼地坑中的多個泵入口相連通，所述過濾筒14固定設定在所述匯流槽的頂面181上。過濾筒14大致呈筒狀，是具有內層、外層過濾網的過濾結構，壓水堆核電站事故後進入安全殼夾雜大量保溫材料和其他材料碎片的冷卻液經過濾筒14的過濾進入匯流槽18中。

優選的，過濾筒14垂直於安全殼地坑環廊6內的地面固定設定在匯流槽18的所述頂面181上。匯流槽18大致為長方體狀兩端開口的空心箱體，多個過濾器模組1的連線即是通過過濾器模組1匯流槽18所具有的相對開口端的首尾連線來實現的，匯流槽18內部具有槽腔，當若干匯流槽18密封連線後，不同匯流槽18間的槽腔與安全殼地坑中的多個泵入口連通形成流體通路，經過濾筒14過濾後的冷卻液通過多個匯流槽18首尾相接所形成的流體通路進入一循環迴路。匯流槽18具有的兩個開口端位置相對，在匯流槽18開口端的四周垂直向外延伸有法蘭部182，相對兩側體的法蘭部182上延伸設定用於容納螺栓的螺栓座183，所述螺栓座183所在平面與所述匯流槽18連線固定過濾筒14的側體表面所在平面相平行。匯流槽18還包括底座184，所述底座184可固定在安全地坑內的地面上用於對匯流槽18起固定支撐作用，其大致呈狹長條狀，進一步包括兩個呈扁平塊狀的墊塊1841和橫跨固定在所述墊塊1841上的墊座1842，墊塊1841和墊座1842相重疊的區域貫通設定貫通孔（圖未示），預置在該貫通孔中的螺栓160可將底座184連線固定在匯流槽18的兩個開口端之間的底面188上。底座184兩側墊塊1841上上設有貫通的固定孔185，通過該固定孔185可將匯流槽18固定在安全地坑內的地面上。匯流槽18的兩個開口端之間的一個（與匯流槽18連線固定底座184一側相對的另一）側面上開設有多個均勻分布的正六邊形開孔186，在該實施例中，在匯流槽18的該側面上分布有三行四列共十二個開孔186。該開孔186的尺寸與一端過濾筒14的尺寸大致相同，匯流槽18在該側面上每一個開口186周圍同樣開設四個貫通的螺孔187。底面188位於匯流槽18連線固定過濾筒14一側相對的另一側表面，其表面四角的端部邊緣貫通設定位置與墊塊1841和墊座1842相重疊的區域貫通設定貫通孔的位置相對應的貫通孔1881和貫通槽1882，所述貫通孔1881位於底面188端部兩相對的對角上，貫通槽1882與貫通孔1881相鄰設定。

優選的，兩相對的對角上的兩個所述貫通孔1881的孔徑尺寸不相等，兩相對的對角上的兩個所述貫通槽1882的槽孔延伸方向互成角度。

該實施例中，貫通孔1881和貫通槽1882均設定為2個，分別位於底面188端部的四角上，分別是圖5所示的左下角和右上角設定的貫通孔1881、圖5所示的左上角和右下角的貫通槽1882，其中，左下角設定的貫通孔1881的孔徑尺寸略大於右上角設定的貫通孔1881的孔徑尺寸；位於左上角的貫通槽1882槽孔延展方向與右下角的貫通槽1882槽孔延展方向相垂直，具體的，貫通槽1882的截面為橢圓型，左上角的貫通槽1882為圖示方向的橫向孔，右下角的貫通槽1882為圖示方向的縱向孔。

優選的，匯流槽18的底面188與安全殼地坑環廊6內的地面相平行。底座184連線固定在匯流槽18底面188的具體組裝為，將兩組底座184間隔一定距離放置，並將螺栓160預置在墊塊1841和墊座1842相重疊的區域的貫通孔（圖未示）中，螺栓160穿過貫通孔（圖未示）將墊座1842固定在兩墊塊1841上，同時調整匯流槽18的位置，將匯流槽18底面188的四角端部開設的貫通槽1882與貫通孔1881對準底座184預置螺栓160的位置，螺栓160相繼穿過匯流槽18底面188上的螺孔後，採用螺母（圖未示）從匯流槽18內部槽腔中將螺栓固定，從而使底座184（連同墊塊1841和墊座1842）固定在匯流槽18底面188上，具體實施時，由於匯流槽18始終處於高溫液體中，匯流槽18容易產生橫向和縱向的熱膨脹，由於設定的貫通槽1882與貫通孔1881並非為統一設計標準的一種規格，而是設計為貫通孔尺寸有大有小、槽孔預留一定的水平或垂直（相對底座184）的位移空間，可有效地吸收匯流槽18因熱膨脹而產生的橫向和縱向位移，避免因內應力而使匯流槽18遭到破壞。

優選的，匯流槽18的槽腔中還均勻設定用於加強支撐底面188和與其相對連線固定過濾筒14側面的加強桿189，該實施例中，一個過濾器模組1匯流槽18的槽腔中設定兩行五列共十個加強桿189。過濾器模組1的具體組裝過程為，可先按照上述螺栓連線方式將底座184與匯流槽18作固定連線，可以理解的是，底座184底面188上開設貫通槽1882或貫通孔1881的具體位置並不限定，只要其中線軸線所在直線與底座184上墊塊1841和墊座1842相重疊的區域貫通設定貫通孔的中線軸線所在直線在同一直線上即可滿足裝配要求，當然，貫通孔1881和貫通槽1882具體的形態也不限定為上述實施方式，可以是其他避免匯流槽18橫向或縱向熱膨脹的結構。緊接著，將過濾筒12以螺栓連線的方式固定在匯流槽18兩開口端之間的側體表面上，具體的，濾筒連線栓161自匯流槽18內部槽腔中穿出，預置在開口186周圍的螺孔187中，將過濾筒14的底部置放在開孔186上，濾筒連線栓161進一步穿過過濾筒14底板上設定的固定孔（圖未示），採用螺母（圖未示）將螺栓固定，從而使過濾筒14和匯流槽18固定連線在一起。採用同樣的方法使過濾筒14全部覆蓋在匯流槽18上的所有開孔186上，這樣就形成了一個過濾器模組1。

兩個相鄰的過濾器模組1依次首尾相組裝並將其固定在安全殼地坑內的地面上，請參照圖5、圖6以及圖7所示，具體實施時，過濾器模組1的組裝即是匯流槽18法蘭部182相對接的過程，過濾器模組1通過匯流槽18底面188與底座184的螺栓連線以及底座184與安全殼地坑環廊內的地面的固定橫臥在安全殼內-3.5米層的地坑環廊6內的地面上，即安全殼地坑過濾器的匯流槽18相對兩開口端之間與所述頂面相對的底面188固定設定在安全殼地坑環廊內，沿著環廊6排列成弧形，該弧形的弧度超過環廊6的一半，占據安全殼地坑環廊6的大半個圓弧。

優選的，匯流槽18固定設定在安全殼地坑環廊內對應所述安全殼地坑環廊內的斜柱位置設定缺口180。

該發明一種臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器在具體實施時，結合圖6、圖7所示，在壓水堆核電站的發生基準事故如冷卻劑喪失事故（LOCA）或者主蒸汽管道破裂事故（MSLB）後，冷卻劑通過破口進入安全殼地坑，這些冷卻劑通過過濾器模組1的過濾筒14的內、外層濾網進入兩層過濾網之間的環狀空間，從而將材料碎片過濾掉，然後進入固定連線過濾筒14的匯流槽18，接著湧向多個所述匯流槽開口端首尾相接所形成的流體通路中，然後由安全注入系統泵入口和安全殼噴淋系統泵入口分別進入安全注入系統以及安全殼噴淋系統。隨著大量的冷卻劑湧入安全殼地坑，而安全注入系統泵入口和安全殼噴淋系統泵入口不斷向外抽吸冷卻劑再用於反應堆冷卻，從而形成冷卻劑迴路，實現地坑冷卻劑的循環再利用。由於越靠近過濾器中部的匯流槽中的冷卻劑的流量和流速越大，為了減少冷卻劑在匯流槽中內的壓力損失，匯流槽的尺寸可採取若干個系列，使得其截面面積從兩端到中部依次增大。由於中部的匯流槽內的流量和流速最大，可將匯流槽設計成幾個不同高度的系列，即兩端的匯流槽最矮，中間靠近泵吸入口的匯流槽高度最大，採用這種匯流槽高度遞增的方式可以有效減少匯流槽內壁對流體造成的壓力損失。

在該發明實施例中的臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器的實施方式也可採用常規的多列布置方式，結合參照圖6、圖7所示，可該發明實施例中的臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器可採用A、B列的方式布置。採用隔板7將過濾器模組1的匯流槽18連通形成的液體通路分隔成第一通路，這裡稱為通路A以及第二通路，這裡稱為通路B。其中通路A從圖6中所示的過濾器左端延伸到其中部，與一個安全殼噴淋系統泵入口以及一個安全注入系統泵入口流體連通。而通路B從圖6中的過濾器右端延伸到其中部，與一個安全注入系統泵入口以及一個安全殼噴淋系統泵入口流體連通。這樣，通路A和通路B相對獨立，在其中之一發生故障時，不影響另一個的正常工作，從而滿足單一故障準則。

採用該發明實施例的臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器，由於臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器的過濾筒安裝在匯流槽的頂面上，安全殼地坑過濾器的底面固定設定在安全殼地坑環廊內，不會對匯流槽產生旋轉力矩，安裝更加穩固，無需支撐桿支撐。重心低，能夠有效防止當地坑環廊水位因泄漏下降時空氣通過匯流槽進入安全殼地坑泵吸入口情況的發生，不會影響循環泵的正常運行；同時，匯流槽使用防膨脹的結構設計，能有效吸收匯流槽因熱膨脹而產生的橫向和縱向位移，避免因內應力損壞匯流槽；由於匯流槽設計成高度逐級遞增的結構，中間匯流槽高度的增加可有效降低匯流槽內壁對流體造成的壓力損失，結構新穎，安全性能高。

榮譽稱號

2017年12月11日，《臥式壓水堆核電站安全殼地坑過濾器》獲得第十九屆中國專利優秀獎。