堆芯补水箱专用液压系统

堆芯补水箱（CMT）专用液压 / 压力系统是核电站非能动安全注射系统的核心，核心作用是在一回路失压时，利用压力平衡与重力自动向反应堆压力容器注入含硼水，快速冷却堆芯、防止燃料损坏。

一、系统定位与核心功能

堆芯补水箱（CMT）属于非能动应急堆芯冷却系统（ECCS） 的关键子系统，主要用于应对小破口失水事故（SBLOCA）。

• 核心功能：在反应堆一回路压力下降时，自动向堆芯注入含硼冷却剂，实现快速堆芯淹没与冷却，并通过液位信号触发自动卸压系统（ADS），为后续低压安注创造条件。

• 设计原则：非能动，不依赖外部电源、泵或复杂控制，仅靠压力平衡与重力驱动，提升事故下的可靠性。

二、基本工作原理（非能动压力驱动）

1. 正常运行：CMT 上部气空间（通常为氮气）与反应堆压力容器（RPV）上部通过压力平衡管线连通，两者压力相等，隔离阀关闭，CMT 内的含硼水处于待命状态。

2. 事故触发（一回路失压）：当一回路压力低于设定阈值，CMT 与 RPV 间的隔离阀自动开启。

3. 压力驱动与重力注射：

◦ 初期：CMT 内压力高于 RPV，在压力差 + 重力作用下，含硼水经注射管线快速注入堆芯，实现大流量、高压安注。

◦ 后期：随着 CMT 液位下降、压力降低，流量逐步减小，转为重力主导的低压持续注射，直至液位低于高位管口，仅保留低位管口持续补水。

4. 液位触发卸压：当 CMT 液位降至设定值，发出信号触发自动卸压系统（ADS），进一步降低一回路压力，启动低压安注泵，实现长期冷却。

三、系统结构与关键组成

1. 核心设备

• 堆芯补水箱本体：立式厚壁压力容器，容积通常为数十立方米（如 AP1000 约 70m³），内部储存高浓度硼酸溶液（中子吸收剂），材质为低合金高强度钢 + 不锈钢内衬，耐高压、耐腐蚀。

• 压力平衡管线：连接 CMT 上部气空间与 RPV 上部蒸汽空间，维持正常运行时压力平衡。

• 注射管线：通常设高低双注入口（两级注射），高位管用于初期大流量，低位管用于后期持续补水，管路上设隔离阀、止回阀（防止冷却剂倒流）。

• 隔离阀组：气动 / 电动快速隔离阀，接收事故信号后毫秒级开启，确保注射及时性。

• 液位 / 压力监测仪表：连续监测 CMT 液位、压力，为系统控制与卸压触发提供信号。

2. 辅助系统

• 充氮 / 稳压系统：正常运行时向 CMT 上部充入氮气，维持额定压力（通常与一回路运行压力相当，约 15.5MPa）。

• 安全阀 / 爆破片：超压保护，防止 CMT 压力异常升高。

• 补水与净化回路：定期对 CMT 内硼酸溶液进行补水、过滤、净化，保证水质与浓度合格。