無源反應(yīng)堆安全殼保護系統(tǒng)相關(guān)申請的交叉引用本申請要求于2012年5月21日提交的美國臨時專利申請No.61/649,593的優(yōu)先權(quán)，其整體通過引用合并到本文中。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆，更具體地涉及一種具有無源(passive)熱能釋放控制的反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
核反應(yīng)堆的安全殼被定義為向電站的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)(NSSS)提供環(huán)境隔離的外殼，在所述電站中，核裂變被利用來生成加壓蒸汽。商業(yè)核反應(yīng)堆要求裝入壓力保持結(jié)構(gòu)中，所述壓力保持結(jié)構(gòu)可以抵抗針對設(shè)施可以假設(shè)的最嚴重的事件所造成的溫度和壓力。對反應(yīng)堆和其安全殼可以假設(shè)的最嚴重能量泄露事件可以具有兩種類型。首先，冷卻劑泄漏事故(LOCA)之后會由于在安全殼空間中的反應(yīng)堆冷卻劑的突然釋放而導(dǎo)致大量來自電站的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)(NSSS)的熱能的快速釋放。突然減壓的反應(yīng)堆冷卻劑可能由于在安全殼空間中的壓力和溫度的突然升高而猛烈地閃蒸(flash)。安全殼內(nèi)空間呈現(xiàn)空氣和蒸汽的混合物。通過假定載有反應(yīng)堆冷卻劑的管突然失效而可以合理地假設(shè)冷卻劑泄漏事故(LOCA)。安全殼整體性的潛在風(fēng)險的另外第二個熱事件是其中來自電站的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)(NSSS)的所有散熱路徑均失效的情景，迫使反應(yīng)堆進入“緊急關(guān)閉(scram)”。全站斷電就是這種事件。在反應(yīng)堆中所生成的衰變熱必須被消除，以防止對壓力升高的失控。最近，監(jiān)管者還要求安全殼結(jié)構(gòu)抵抗來自墜毀飛機的沖擊。安全殼結(jié)構(gòu)通常建有巨大的鋼筋混凝土圓頂，以抵抗來自LOCA的內(nèi)壓力。雖然它的厚混凝土壁能夠抵抗飛機沖擊，但是它也是良好的熱隔離器，因此要求泵抽散熱系統(tǒng)(使用熱交換器和泵)將其不需要的熱排放到外部環(huán)境中(以最小化壓力升高或移除衰變熱)。然而，這種散熱系統(tǒng)依賴于強健的電源(例如，電站外或當(dāng)?shù)氐牟裼桶l(fā)電機)，以向泵提供動力。緊隨海嘯后的福島全站斷電是對荒唐地依賴于泵的一個清醒的提醒。今天，具有龐大的鋼筋混凝土構(gòu)造的安全殼結(jié)構(gòu)使得它移除和安裝大資本需求的裝備及其困難和昂貴，例如在由它們所容納的NSSS中的蒸汽發(fā)電機。為了更換大型設(shè)備，在厚混凝土圓頂中的艙口必須以高昂的成本制造，并且必須使反應(yīng)堆有停工時間。不幸地，在過去的25年里，在核電產(chǎn)業(yè)中，為了不得不更換大量反應(yīng)堆中的太多的蒸汽發(fā)電機，通過花費數(shù)十億美元的成本來割穿安全殼圓頂?，F(xiàn)有技術(shù)中的上述弱點要求改進核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種克服前述設(shè)計缺陷的核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)。安全殼系統(tǒng)通常包括可以由鋼或其他延性材料組成的內(nèi)安全殼容器以及外安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)，從而形成雙壁安全殼系統(tǒng)。在一個實施方式中，填充水的環(huán)形部可以設(shè)置在安全殼容器與安全殼殼體結(jié)構(gòu)之間，從而提供環(huán)形冷卻水蓄水池。安全殼容器可以包括多個縱向傳熱翅片(fin)，所述翅片以“翅片”的方式從容器(大致地)徑向向外延伸。因此，安全殼容器不僅作為反應(yīng)堆的第一結(jié)構(gòu)安全殼，而且被構(gòu)造成且可操作地具有熱交換器的功能，其環(huán)形蓄水池起散熱器(heatsink)的作用。因此，如本文進一步所描述的那樣，當(dāng)在熱能釋放事件(例如，LOCA或反應(yīng)堆緊急關(guān)閉)過程中需要時，安全殼容器有利地提供一種無源(即，非泵抽的)散熱系統(tǒng)，以散熱且冷卻反應(yīng)堆。在根據(jù)本公開的一個實施方式中，核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)包括構(gòu)造用于容納核反應(yīng)堆的安全殼容器，圍繞該安全殼容器的安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)，以及在安全殼容器與安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)之間形成的用于從安全殼空間中抽取熱能的環(huán)形蓄水池。在安全殼容器內(nèi)側(cè)有熱能釋放事件的情況下，由安全殼容器所生成的熱傳遞到環(huán)形蓄水池，所述環(huán)形蓄水池運轉(zhuǎn)以冷卻安全殼容器。在一個實施方式中，環(huán)形蓄水池包括用于冷卻安全殼容器的水。部分的安全殼容器可以包括大致徑向的傳熱翅片，所述翅片設(shè)置在環(huán)形蓄水池中并在安全殼容器與安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CBS)之間延伸，用于改進熱量在填充水的環(huán)形蓄水池的消散。當(dāng)在安全殼容器內(nèi)側(cè)發(fā)生熱能釋放事件時，在環(huán)形部中的一部分水蒸發(fā)并以水蒸汽的形式通過安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CBS)環(huán)形蓄水池排放到大氣中。本系統(tǒng)的實施方式可以進一步包括輔助空氣冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)包括多個垂直進口空氣導(dǎo)管，所述空氣導(dǎo)管在環(huán)形蓄水池中的安全殼容器周圍周向間隔。空氣導(dǎo)管與環(huán)形蓄水池和在安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)的外面的外側(cè)環(huán)境空氣成流體聯(lián)通。當(dāng)在安全殼容器內(nèi)側(cè)發(fā)生熱能釋放事件且環(huán)形蓄水池中的水通過蒸發(fā)基本被排干時，空氣冷卻系統(tǒng)通過將通風(fēng)路徑從蓄水池空間提供到外部環(huán)境而成為可操作的。因此，通風(fēng)系統(tǒng)可以被視為可以繼續(xù)永久地冷卻安全殼的第二級系統(tǒng)。根據(jù)另外一個實施方式，核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)包括構(gòu)造用于容納核反應(yīng)堆的安全殼容器，圍繞安全殼容器的安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)，在安全殼容器與安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)之間形成的填充水環(huán)形部，用于冷卻安全殼容器，以及從安全殼容器向外突出并位于環(huán)形部中的大致徑向的多個翅片。在安全殼容器內(nèi)側(cè)有熱能釋放事件的情況下，通過與安全殼容器的外表面直接接觸以及冷卻安全殼容器的大致徑向的翅片由安全殼容器所生成的熱傳遞到在環(huán)形部中的填充水的蓄水池。在一個實施方式中，當(dāng)在安全殼內(nèi)側(cè)發(fā)生熱能釋放事件且在環(huán)形部中的水通過蒸發(fā)基本被排干時，空氣冷卻系統(tǒng)可以操作，以將外側(cè)的環(huán)境空氣通過空氣導(dǎo)管抽進環(huán)形部中，從而通過自然對流冷卻在安全殼中生成的熱(其隨著時間指數(shù)地下降)。在完全地圍繞安全殼的環(huán)形區(qū)域中存在的水維持了安全殼容器的恒定溫度分布，以防止在熱能釋放事件或事故過程中安全殼容器的變形。在另外的實施方式中，核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)包括安全殼容器，其包括構(gòu)造用于容納核反應(yīng)堆的圓柱形殼體，圍繞安全殼容器的安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)，在安全殼容器的殼體與安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)之間形成的用于冷卻安全殼容器的包括水的環(huán)形蓄水池，從安全殼容器向外突出到環(huán)形部中的多個(大致地)徑向的外翅片以及包括在環(huán)形蓄水池中的安全殼容器周圍周向間隔的多個垂直進口空氣導(dǎo)管的空氣冷卻系統(tǒng)?？諝鈱?dǎo)管與環(huán)形蓄水池和在安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)的外面的外側(cè)環(huán)境空氣成流體聯(lián)通。在安全殼容器的內(nèi)側(cè)有熱能釋放事件的情況下，由安全殼容器生成的熱經(jīng)由運轉(zhuǎn)以冷卻安全殼容器的(大致地)徑向的安全殼壁與其內(nèi)翅片和外翅片一起傳遞到環(huán)形蓄水池。根據(jù)本公開的核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)的優(yōu)點和方面包括以下：安全殼結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)被構(gòu)造成使得上述嚴重的能量釋放事件可以被無源地容納(例如，不依賴于諸如泵、閥、熱交換器和發(fā)動機等有源(active)部件)；安全殼結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)繼續(xù)無限期地自主工作(例如，對于人為干涉沒有時間限制)；用內(nèi)肋和外肋(翅片)來加強的安全殼結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為抵抗例如墜毀飛機的拋射沖擊而不損失其主要功能(即，壓力&放射性核素滯留(如果有)以及熱耗散)；以及保護殼容器配備有允許通過保護殼結(jié)構(gòu)隨時移除(或安裝)主要設(shè)備的裝備。附圖說明參考以下附圖描述本發(fā)明的圖示性實施方式的特點，其中相同的元件進行類似的標記，其中：圖1是根據(jù)本發(fā)明的有翅片的第一反應(yīng)堆安全殼容器的側(cè)面正視圖，所述安全殼容器形成部分的核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)，一些翅片的下部分部分地脫離，以暴露垂直支撐柱和圓周形肋；圖2是沿著線II-II截取的其橫向橫截面視圖；圖3是圖2中部分III的詳情；圖4是顯示圖1的安全殼容器和外安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)的核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)的縱向橫截面視圖，填充水的環(huán)形蓄水池在容器與外殼之間形成；圖5是安全殼容器和安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)的縱向橫截面視圖；圖6是安裝有上部分可視的外安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)的核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)的側(cè)面正視圖；圖7是其俯視圖；圖8是沿著顯示核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)的上部分和下部分的圖7中的線VIII-VIII截取的其縱向橫截面視圖；圖9是顯示各種橫截面線以暴露所容納的設(shè)備以及安全殼容器的額外細節(jié)的第一反應(yīng)堆安全殼容器的側(cè)面正視圖；圖10是其俯視圖；圖11是沿著圖10中的線XI-XI截取的其縱向橫截面視圖；圖12是沿著圖10中的線XII-XII截取的其縱向橫截面視圖；圖13是沿著圖9中的線XIII-XIII截取的其橫向橫截面視圖；圖14是沿著圖9中的線XIV-XIV截取的其橫向橫截面視圖；圖15是沿著圖9中的線XV-XV截取的其橫向橫截面視圖；圖16是顯示輔助散熱系統(tǒng)的核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)的局部縱向橫截面視圖圖17是局部剖開以暴露垂直支撐柱和圓周形肋的安全殼容器的(大致地)徑向的翅片的下部分的安全殼容器的等距視圖；圖18是顯示附接到安全殼容器的殼體的上和下環(huán)形集管和輸送管的圖16的一部分散熱系統(tǒng)的縱向橫截面視圖；以及圖19是核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)和在熱能釋放事件過程中散熱和冷卻安全殼容器的填充水的環(huán)形蓄水池的操作的一般橫截面視圖的示意性描述。所有的附圖均是示意性的且不一定按比例繪制。具體實施方式本發(fā)明的特點和優(yōu)點通過參考圖示性實施方式在本文中圖示和描述。圖示性的實施方式的此描述意圖接合附圖來閱讀，所述附圖將被視為整個書寫說明書的所考慮部分。在本文中所公開的實施方式的描述中，對方向或定向的任何參考均僅僅是意圖為了方便描述而不意圖以這種方式限制本發(fā)明的范圍。相關(guān)術(shù)語，例如“下方、“上方”、“水平的”、“垂直的”、“以上”、“以下”“在上面的”、“在下面的”、“頂部”和“底部”以及它們的派生詞(例如，“水平地”、“向下地”和“向上地”，等等)均應(yīng)被解釋以參考如在討論中的附圖中隨后所描述的或所顯示的名義定向。這些相關(guān)的術(shù)語僅僅是為了描述的方便，而不要求設(shè)備以它們所指示的嚴格的特定定向來構(gòu)造或操作。例如“附接”、“粘接”、“連接”、“聯(lián)接”、“相互連接”和類似物等術(shù)語指的是其中結(jié)構(gòu)通過相互作用的結(jié)構(gòu)被直接地或間接地固定到或附接到彼此的關(guān)系，以及均可移動的或剛性的附接或關(guān)系，除非另外明確描述。因此，本公開明確地不受限于這種圖示的實施方式，所述實施方式圖示特征的一些可能的非限制性組合，所述特征可以單獨地存在或以特征的其它組合存在。參考圖1-15，其顯示了根據(jù)本發(fā)明的核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)100。系統(tǒng)100通常包括共同地限定安全殼容器-殼體組件200-300的例如安全殼容器200的內(nèi)安全殼結(jié)構(gòu)以及外安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300。安全殼容器200和安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300垂直地伸長和定向，并限定垂直軸線VA。在一個實施方式中，安全殼容器-殼體組件200-300被構(gòu)造為在至少部分地掩埋在地下的路基中(也參見圖6-8)。安全殼容器-殼體組件200-300可以由混凝土基礎(chǔ)301所支撐，所述混凝土基礎(chǔ)301包括底板302以及從形成頂部基礎(chǔ)墊304的板提升的垂直地延伸的側(cè)壁303。側(cè)壁303可以周向地圍繞所示的安全殼容器200，其中安全殼容器的下部分可以定位在側(cè)壁的內(nèi)側(cè)。在一些實施例中，可以在將安全殼容器200放置在底板上后澆筑側(cè)壁303(其可以首先被澆筑和設(shè)置)，從而完全地將安全殼容器200的下部分嵌入到基礎(chǔ)內(nèi)。在一些如所示的實施方式中，基礎(chǔ)壁303可以終止于地下，以向安全殼容器-殼體組件200-300提供防止拋射沖擊(例如，墜毀的飛機，等等)的額外保護。在俯視圖中，基礎(chǔ)301可以具有任何合適的構(gòu)造，包括但不限制于多邊形(例如，矩形、六角形、圓形等等)。在一個實施方式中，安全殼容器200的重量可以首先由底板302所支撐，安全殼容器抵靠在所述底板302上，安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CHS)300可以由基礎(chǔ)墊304支撐，所述基礎(chǔ)墊304在基礎(chǔ)301的側(cè)壁303頂部形成?？梢允褂闷渌线m的容器和安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)支撐裝置。繼續(xù)參考圖1-15，安全殼結(jié)構(gòu)200可以是包括中空圓柱形殼204的細長容器202，其圓形橫截面限定有外直徑D1，頂部封頭206和底部封頭208。在一個實施方式中，安全殼容器200(即，殼和封頭)可以由可易于焊接的合適的牢固延性金屬板和棒料(barstock)制成(例如，低碳鋼)。在一個實施方式中，低碳鋼殼204可以具有至少1英寸的厚度?？梢允褂冒ǜ鞣N合金的其它合適的金屬材料。頂部封頭206可以經(jīng)由法蘭接頭210附接到殼204，所述法蘭接頭210包括設(shè)置在頂部封頭的下端部或底部上的第一環(huán)形法蘭212以及設(shè)置在殼體的上端部或頂部上的第二對接環(huán)形法蘭214。法蘭接頭210可以是螺栓接合，所述螺栓接合在組裝后進一步可選擇地密封焊接，在鄰接的法蘭212和214之間進行周向延伸的環(huán)形密封焊接。安全殼容器200的頂部封頭206可以是ASME(美國機械工程師協(xié)會)的圓頂形法蘭和碟形封頭，以增加結(jié)構(gòu)的強度(即，內(nèi)部承壓和外部抗沖擊)；然而，可以使用包括平頂封頭的其它可能的構(gòu)造。底部封頭208可以類似于是圓頂形碟形封頭或在其它可能實施例中可替代的是扁平的。在一個安全殼容器的構(gòu)造過程中，底部封頭208可以經(jīng)由匹配于殼體直徑的封頭的整合平直法蘭(SF)直接地焊接到殼204的下部分或端部。在一個實施方式中，安全殼容器200的底部可以包括肋形支架208a或類似結(jié)構(gòu)，所述肋形支架208a或類似結(jié)構(gòu)附接到底部封頭208，以幫助穩(wěn)定和提供在基礎(chǔ)301的板302上的安全殼容器的水平支撐件，如本文所進一步描述的。在一些實施方式中，安全殼容器殼204的頂部216可以是殼的沿著直徑擴大的部分，其形成外殼以支撐和容納用于移動在安全殼容器內(nèi)側(cè)的設(shè)備和燃料等的回轉(zhuǎn)式吊車(未示出)。這向安全殼容器的恰好內(nèi)側(cè)周邊提供吊車的通路，并使設(shè)備非常靠近于安全殼容器200的周邊放置，從而使安全殼容器結(jié)構(gòu)緊湊。因此，在一個構(gòu)造中，安全殼容器200的地上部分可以類似于蘑菇狀的結(jié)構(gòu)。在一個可能的實施方式中，安全殼容器200的擴大的頂部部分216的外直徑D2大于安全殼容器殼204的其余鄰接的下部分218的外直徑Dl。在一個非限制性的實施例中，頂部部分216的直徑D2比殼204的下部分218的直徑Dl長大約10英尺。殼204的頂部部分216可以具有適當(dāng)?shù)母叨菻2，選擇該高度H2以容納回轉(zhuǎn)式吊車，所述吊車具有的工作間隙的修正值可以小于安全殼容器200的總高度H1的50％。在一個非限制性的實施例中，比較于安全殼容器的200英尺的總高度H1，安全殼容器200的大約頂部的十英尺(H2)可以由擴大直徑的頂部部分216形成。安全殼容器200的頂部部分216可以終止于上端部處，法蘭214與安全殼容器的頂部封頭為法蘭連接。在一個實施方式中，安全殼容器200的沿著直徑擴大的頂部部分216的直徑D2小于安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300的內(nèi)側(cè)直徑D3，以提供(大致地)沿著半徑的間隙或第二環(huán)形部(例如參見圖4)。當(dāng)出現(xiàn)對安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)的拋射沖擊時，這在安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300與安全殼容器頂部部分216之間提供了緩沖空間或緩沖區(qū)域。此外，環(huán)形部330進一步在第一環(huán)形部313(在安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300的殼體之間)與封頭空間318之間顯著地建立流動路徑，所述封頭空間318在安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)圓頂316與安全殼容器200的頭部封頭206之間用于將蒸汽和/空氣從安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)中排出，如本文進一步描述的。因此，第二環(huán)形部330與第一環(huán)形部313和封頭空間318成流體聯(lián)通，所述封頭空間反過來與穿透圓頂316的通風(fēng)孔317成流體聯(lián)通。在一個實施方式中，第二環(huán)形部330具有比第一環(huán)形部313的更小的(大致地)徑向?qū)挾?。參考圖1-4，在一些實施方式中，安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)的結(jié)構(gòu)(CES)300可以是具有側(cè)壁320的雙壁結(jié)構(gòu)，所述側(cè)壁320由兩個(大致地)徑向間隔且互連的同心殼體310(內(nèi))和311(外)形成，普通混凝土或鋼筋混凝土312安裝在它們之間的環(huán)形空間中。同心殼體310，311可以由任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)實材料制成，例如但不限制于可易于焊接的延性金屬板(例如，低碳鋼)?？梢允褂冒ǜ鞣N合金的其它合適的金屬材料。在一個實施方式中，非限制性地，雙壁安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300可以具有6英尺或更大的混凝土312厚度，這確保了足夠的能力來抵抗例如來自飛機的高能拋射沖擊。安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300包圍安全殼容器殼204，并從殼204(大致地)徑向間隔開，從而成立第一環(huán)形部313。在一個實施方式中，環(huán)形部313可以是填充水的，以在安全殼容器內(nèi)側(cè)有熱能釋放事件的情況下，創(chuàng)建用于接收和分散來自安全殼容器200的熱的散熱器。在一個實施方式中，此填充水的環(huán)形蓄水池優(yōu)選地圍繞位于混凝土基礎(chǔ)301上的安全殼容器殼204的上部分的周緣周向地延伸整整360度。圖4顯示了為了清楚起見在此附圖中沒有(大致地)徑向的外翅片221的填充水的環(huán)形部313的剖面，在一個實施方式中，環(huán)形部313從在底端處的基礎(chǔ)墊304大致到安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300的同心殼體310，31l的頂部端部315填充有水，以在安全殼容器殼204與安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)的內(nèi)殼體310之間形成環(huán)形冷卻水蓄水池。在一些實施方式中，此環(huán)形蓄水池可以涂敷有或內(nèi)襯有適當(dāng)?shù)目垢g材料，例如，鋁、不銹鋼或用于防腐的適當(dāng)防腐劑。在一個代表性的實施例中，非限制性地，環(huán)形部313可以是大約10英尺寬以及大約100英尺高。在一個實施方式中，安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300包括鋼圓頂316，所述鋼圓頂316有適當(dāng)?shù)暮穸炔⒈患訌?，從而使其堅硬來抵抗墜毀飛機和其它拋射事件。圓頂316可以通過堅固的法蘭接頭可移除地緊固到殼體310，311。在一個實施方式中，安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300整體地圍繞在由安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300所暴露的所有上部分上，其優(yōu)選地足夠高，以向安全殼容器提供抵抗飛機危害或類似拋射的保護，從而將水體的結(jié)構(gòu)整體性保留在圍繞安全殼容器的環(huán)形部313中。在一個實施方式中，如所示出的，安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300以顯著的距離垂直地向地下延伸到達基礎(chǔ)墊的頂部。安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300可以進一步地包括至少一個防雨通風(fēng)孔317，所述防雨通風(fēng)孔317與在圓頂316下方的封頭空間318和填充水的環(huán)形部313成流體聯(lián)通，以允許水蒸氣流動、流出和排放到大氣中。在一個實施方式中，通風(fēng)孔317可以定位在圓頂316的中心處。在其它實施方式中，多個通風(fēng)孔可以在圓頂316的周圍(大致地)徑向間隔設(shè)置。在一些實施方式中，通風(fēng)孔317可以由管道的短部分形成，所述管道由任何適當(dāng)構(gòu)造的防雨罩所覆蓋，所述防雨罩允許蒸汽從安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)中流出，但最小化水的進入。在一些可能的實施方式中，在圓頂316與安全殼容器200的頂部封頭206之間的封頭空間318可以填充有能量吸收材料或結(jié)構(gòu)，以最小化來自墜毀(降落)投射物(例如，客機等)的在安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)圓頂316上的沖擊載荷。在一個實施例中，緊密地壓緊的波狀或波紋狀的多個可變形鋁板可以設(shè)置在部分或全部的封頭空間中，以形成撞擊緩沖區(qū)，所述撞擊緩沖區(qū)幫助吸收和分散在圓頂316上的沖擊力。首先參考圖1-5和8-17，在基礎(chǔ)墊304下方的混凝土基礎(chǔ)301內(nèi)的安全殼容器200的掩埋部分可以具有無外部特征的普通殼204。在基礎(chǔ)墊304上的安全殼容器殼204的部分可以包括多個縱向(大致地)徑向的肋或翅片220，所述肋或翅片220(大致地)平行于安全殼容器-殼體組件200-300的垂直軸線VA沿著軸向延伸。縱向外翅片220在安全殼容器殼204的周邊的周圍周向間隔并從安全殼容器向外(大致地)徑向延伸。肋220具有多種有益的功能，包括但不限制于：(1)加強安全殼容器殼204，(2)防止在地震事件發(fā)生時在環(huán)形部313中的水存儲過分“晃動”，以及(3)明顯地起傳熱“翅片”的作用，以在安全殼容器中在流體蒸汽釋放事件的情況下通過殼204將通過傳導(dǎo)將所吸收的熱分散到環(huán)形部313的環(huán)境中。因此，在一個實施方式中，為了最大化傳熱有效性，縱向翅片220對于填充水的環(huán)形部313的幾乎整個高度垂直地延伸，所述填充水環(huán)形部覆蓋安全殼容器200的有效傳熱表面(即，在混凝土基礎(chǔ)中的未掩埋部分)，以將來自安全殼容器200的熱傳遞到蓄水池，如本文所進一步描述的那樣。在一個實施方式中，縱向外翅片220具有在安全殼容器200的較大直徑頂部部分216的下側(cè)或底部處或鄰近處終止的上水平端部220a以及在混凝土基礎(chǔ)301的基礎(chǔ)墊304處或鄰近處終止的下水平端部220b。在一個實施方式中，縱向外翅片220的高度H3等于或大于安全殼容器的殼體的總高度的一半。在一個實施方式中，縱向翅片220的上水平端部220a是非永久地附接(例如，焊接)到安全殼容器200或其它結(jié)構(gòu)的自由端部。縱向翅片220的下水平端部220b的至少一部分可以緊鄰接觸于且抵靠在水平圓周形肋222上，所述水平圓周形肋222被焊接到安全殼容器殼204的外表面，以幫助支撐縱向翅片220的重量，并最小化在縱向的肋-殼體的焊接件上的應(yīng)力。圓周形肋222是環(huán)狀并可以在安全殼容器殼204的周圍完全地延伸整整360度。在一個實施方式中，圓周形肋222定位以抵靠在混凝土基礎(chǔ)301的基礎(chǔ)墊304上，所述基礎(chǔ)墊將縱向翅片220的載荷傳遞到基礎(chǔ)?？v向翅片220可以具有橫向伸展或?qū)挾?，所述橫向伸展或?qū)挾瓤缭綀A周形肋222的外圓周邊緣向外突出。因此，在此實施方式中，只有各肋220的下水平端部220b的內(nèi)部部分接觸圓周形肋222。在其它可能的實施方式中，圓周形肋222可以(大致地)徑向向外延伸足夠遠，使得各縱向肋220的幾乎整個下水平端部220b抵靠在圓周形肋222上。在一些實施方式中，下水平端部220b可以被焊接到圓周形肋222，以進一步強化和加強縱向翅片220?？v向外翅片220可以由鋼(例如，低碳鋼)或其它包括合金的適合金屬材料制成，所述每種金屬材料焊接在一個縱向地延伸到安全殼容器殼204的外部的側(cè)面上。各肋220的縱向延伸的相對側(cè)面鄰近于，但優(yōu)選地非永久地附接于安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300的內(nèi)部殼體310的內(nèi)部，以最大化起散熱翅片作用的肋的傳熱表面。在一個實施方式中，縱向的外翅片220跨越所示的安全殼容器200的較大直徑頂部部分216向外(大致地)徑向延伸。在一個代表性實施例中，非限制性地，鋼肋220可以具有大約1英寸的厚度。可以合適地采用肋的其它適合厚度。因此，在一些實施方式中，肋220的徑向?qū)挾瘸^肋厚度的10倍。在一個實施方式中，如最好地在圖2-3和5中所示出的那樣，縱向翅片220以傾斜于安全殼容器殼204的角度A1取向。此取向在安全殼容器200的圓周周圍形成延伸360度的撞擊緩沖區(qū)，以與外安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300配合來更好地抵抗拋射沖擊作用。因此，導(dǎo)致安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)殼體210，211的向內(nèi)變形的沖擊使縱向翅片220彎曲，縱向翅片220在該過程中優(yōu)選地分配沖擊力，而不直接地進行傳遞沖擊力并使內(nèi)安全殼容器殼204破裂，如同肋以90度在安全殼容器殼204上取向所可能發(fā)生的那樣。在其它可能的實施方式中，取決于安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300的建造和其它因素，可以合適地將肋垂直地設(shè)置到安全殼容器殼204。在一個實施方式中，參考圖6-8，具有(大致地)徑向的外翅片220并由該翅片保護抵抗拋射沖擊的部分安全殼容器殼204可以延伸至地下，以在安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300的地下處或鄰近該地下處提供抵抗拋射撞擊的保護。因此，基礎(chǔ)墊304可以定位在地下多個英尺處，以改進核反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)的抗沖擊性，其中該基礎(chǔ)墊304是在基礎(chǔ)301的垂直延伸的側(cè)壁303的頂部處形成的，翅片220的下端部處終止于基礎(chǔ)301。在一個實施方式中，安全殼容器200可以優(yōu)選地包括多個周向間隔開(大致地)徑向的內(nèi)翅片221，所述翅片221附接到殼204的內(nèi)表面(如圖2和3中虛線所示的那樣)。內(nèi)翅片221從安全殼容器殼204(大致地)徑向向內(nèi)地且沿著適當(dāng)高度的垂直方向縱向地延伸。在一個實施方式中，(大致地)徑向的內(nèi)翅片221的高度大致與填充水的環(huán)形部313的高度共同延伸，并從基礎(chǔ)墊304大致地延伸到殼204的頂部。在一個實施方式中，非限制性地，內(nèi)翅片221可以大致地垂直于(即，90度)安全殼容器殼204定向。可以使用其它合適的角度和傾斜定向。內(nèi)翅片工作以在安全殼加壓事件(例如，LOCA或反應(yīng)堆緊急關(guān)閉)情況下，均增加可用傳熱表面面積并結(jié)構(gòu)性地加強安全殼容器殼體以抵抗外沖擊(例如，拋射物)或抵抗在安全殼容器200內(nèi)的內(nèi)壓力增高。在一個實施方式中，非限制性地，內(nèi)翅片221可以由鋼制成。參考圖1-15，多個垂直結(jié)構(gòu)支撐柱331可以附接到安全殼容器殼204的外表面，以幫助支撐安全殼容器200的沿著直徑的較大的頂部部分216，所述安全殼容器200所具有的周緣側(cè)邊是(大致)懸臂式的，徑向向外超過殼204。支撐柱331在安全殼容器殼204的周緣周圍周向間隔開。在一個實施方式中，支撐柱331可以由中空鋼結(jié)構(gòu)形成，例如不限于C形橫截面的構(gòu)件(即，結(jié)構(gòu)通道)，所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件被焊接到安全殼容器殼204的外表面。該通道的兩個平行腿可以使用例如縫焊的連續(xù)焊接或間斷焊接，沿著各支撐柱331的高度，垂直地焊接到安全殼容器殼204。支撐柱331向下垂直地延伸，并可以在它們的頂部端部處被焊接到容納回轉(zhuǎn)式吊車的安全殼容器的較大直徑頂部部分216的底部/下側(cè)。支撐柱331的底端抵靠在或焊接到圓周形肋222，所述圓周形肋222接合接近于安全殼掩埋部分的混凝土基礎(chǔ)301的基礎(chǔ)墊304。柱331幫助將部分的靜載荷或重量從吊車和安全殼容器300的頂部部分216向下傳遞到基礎(chǔ)。在一個實施方式中，在支撐柱內(nèi)側(cè)的中空空間可以填充有混凝土(有或無鋼筋)，以幫助加強和進一步支撐靜載荷或重量。在其它的可能實施方式中，可以使用包括填充或不填充的箱形梁、I形梁、管件和角件等其它結(jié)構(gòu)鋼的形狀?？v向翅片220可以比支撐柱331沿著(大致地)徑向的方向向外進一步延伸，所述支撐柱331起結(jié)構(gòu)鋼的作用而不是作為肋220起傳熱的作用。在某些實施方式中，肋220的(大致地)徑向?qū)挾仁侵沃?大致地)徑向?qū)挾鹊闹辽賰杀?。圖11-15顯示了具有在本文中所顯示的設(shè)備的安全殼容器200的各種(縱向和橫向兩者)的橫截面。在一個實施方式中，安全殼容器200可以是例如霍爾泰克國際股份有限公司的SMR-160的小模塊反應(yīng)堆(SMR)系統(tǒng)的一部分。設(shè)備通?？梢园ê朔磻?yīng)堆容器500，其具有反應(yīng)堆芯且循環(huán)在濕井504中設(shè)置的第一冷卻劑，以及蒸汽發(fā)電機502，其流體地聯(lián)接到反應(yīng)堆且循環(huán)可以形成蘭金發(fā)電循環(huán)的一部分的第二冷卻劑?？梢蕴峁┢渌綄傥锖驮O(shè)備，以創(chuàng)建完整的蒸汽發(fā)電系統(tǒng)?，F(xiàn)在首先參考圖2-3,16和18，安全殼容器200可以進一步包括輔助散熱系統(tǒng)340，所述散熱系統(tǒng)340包括多個在安全殼容器殼204的圓周周圍周向間隔的內(nèi)縱向輸送管341。導(dǎo)管341平行于垂直軸線VA垂直地延伸，并在一個實施方式中附接到殼204的內(nèi)表面。管341可以由例如鋼的金屬制成，并被焊接到殼204的內(nèi)部。在一個可能的構(gòu)造中，非限制性地，管341可以包括垂直地定向的(橫截面)C形的結(jié)構(gòu)通道，所述通道被定位使得通道的各平行腿部在它們的整個高度被縫焊(seamwelded)到殼204，以限定密封的垂直流動回路。其它合適地成形且被構(gòu)造的導(dǎo)管可以這樣設(shè)置，以使在導(dǎo)管中傳送的流體接觸至少一部分的內(nèi)部安全殼容器殼204，以將熱傳遞到填充水的環(huán)形部313。任何適當(dāng)數(shù)量和結(jié)構(gòu)的管341均可以根據(jù)要求用于冷卻流動過管的流體的傳熱表面面積而提供。輸送管341可以在安全殼容器殼204的內(nèi)部上均勻地或非均勻地分隔，在某些實施方式中，輸送管的成組集群可以在安全殼容器周圍沿著圓周分配。輸送管341可以根據(jù)由輸送管和傳熱注意事項所支承的流體的流速而具有任何適當(dāng)?shù)臋M截面尺寸。輸送管341的開口的上端部和下端部341a，341b每個流體地連接到普通的上進口環(huán)形集管343和下出口環(huán)形集管344。環(huán)形形狀的環(huán)形集管343，344垂直地間隔開，并定位在安全殼容器200的內(nèi)部上的適當(dāng)高度處，以最大化在輸送管341內(nèi)側(cè)垂直地流動的流體與在有效傳熱區(qū)域中的安全殼容器的殼204之間傳熱，所述傳熱區(qū)域由具有在第一環(huán)形部313中的縱向外翅片220的安全殼容器的部分所限定。為了利用用于傳熱的第一填充水的環(huán)形部313，各上和下環(huán)形集管343，344可以分別地定位在安全殼容器殼204的內(nèi)部上，所述安全殼容器殼204鄰近于且靠近于環(huán)形部的頂部和底部。在一個實施方式中，各環(huán)形集管343，344可以由所示出的鋼管的半截面形成，所述半截面以所示出的方式直接地焊接到安全殼容器殼204的內(nèi)表面。在其它實施方式中，環(huán)形集管343，344可以由精確地彎曲的管道的整個部分形成，所述彎曲管道通過任何適當(dāng)?shù)姆绞接蓺?04的內(nèi)部支撐并附接到其上。在一個實施方式中，散熱系統(tǒng)340流體地連接到蒸汽源，所述蒸汽源可以由在安全殼容器200的內(nèi)側(cè)的水體生成，以排放放射性物質(zhì)的衰變熱。由輸送管341所包圍的安全殼表面用作傳熱表面，以將在輸送管內(nèi)側(cè)的蒸汽的潛熱傳遞到安全殼容器200的殼204，用于經(jīng)由縱向外翅片220和填充水的環(huán)形部313進行冷卻。在運轉(zhuǎn)過程中，蒸汽進入到進口環(huán)形集管343并被分散到貫穿集管的輸送管341的開啟的進口端部。蒸汽進入到輸送管341中，沿著安全殼容器殼204的內(nèi)部的高度向下在其中流動，并經(jīng)歷從蒸汽到液體的相變。凝結(jié)的蒸汽在輸送管中通過重力向下排放并由下環(huán)形集管344所收集，其在一個實施方式中也優(yōu)選地通過重力從所述環(huán)集管344向后返回到蒸汽源。應(yīng)該注意的是，在上述過程中沒有涉及或要求泵。根據(jù)本公開的另外一個方面，提供第二或備用無源空氣冷卻系統(tǒng)400，以便如果在某一原因下，在第一環(huán)形部313中的蓄水池存在熱反應(yīng)堆關(guān)聯(lián)事件(例如，LOCA或反應(yīng)堆緊急關(guān)閉)過程中將被排完，則通過安全殼容器200的自然對流啟動空氣冷卻。參考圖8，空氣冷卻系統(tǒng)400可以包括多個垂直進口空氣導(dǎo)管401，所述空氣導(dǎo)管401在第一環(huán)形部313中的安全殼容器200周圍周向間隔。各空氣導(dǎo)管401包括進口402，所述進口402穿透安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300的內(nèi)壁320，并向環(huán)境外側(cè)開啟，以抽進周圍的冷卻空氣。進口402優(yōu)選地接近于安全殼殼體結(jié)構(gòu)側(cè)壁320的上端部定位?？諝鈱?dǎo)管401在環(huán)形部313的內(nèi)側(cè)向下垂直地延伸，并在基礎(chǔ)的基礎(chǔ)墊304上的短距離處(例如，大約1英尺)終止，以允許空氣從導(dǎo)管的開啟的底端流出。使用空氣導(dǎo)管401，與環(huán)形部313配合來成立自然對流冷卻空氣流路徑。在第一環(huán)形部313中的存儲冷卻水在熱事件過程中通過蒸發(fā)被排干的情況下，當(dāng)在環(huán)形部內(nèi)側(cè)的空氣繼續(xù)由安全殼容器200加熱時，通過自然對流自動地啟動空氣冷卻。加熱的空氣在第一環(huán)形部313中上升、穿過第二環(huán)形部330、進入到封頭空間318并通過通風(fēng)孔317排出安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300的圓頂316(參見圖8的定向流動箭頭)。上升的加熱空氣朝向第一環(huán)形部313的底部使空氣壓力降低，從而足夠通過空氣導(dǎo)管401向下將加熱空氣抽到外界環(huán)境中，從而建立繼續(xù)冷卻加熱的安全殼容器200的自然空氣循環(huán)模式。有利地，可以在不限定的時間內(nèi)繼續(xù)此無源冷卻系統(tǒng)和循環(huán)，以冷卻安全殼容器200。應(yīng)該注意的是，第一環(huán)形部313針對在安全殼容器200內(nèi)側(cè)生成的熱起最終散熱器的作用。在此環(huán)形蓄水池中的水也起到將所有吊車垂直支撐柱331(上述的)的溫度維持在基本相同的溫度的作用，從而確保安裝在安全殼容器200的較大部分216中的吊車軌道(未示出)在所有時間內(nèi)的水平度。現(xiàn)在開始參考圖19簡單地描述作為熱交換器的反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)100的操作。此附圖是反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)100的簡化示意圖，在描述由系統(tǒng)所執(zhí)行的有源傳熱和排放過程中，為了清除起見，本文不描述所有的附屬物和結(jié)構(gòu)。在LOCA的情況下，高能流體或液體冷卻劑(其通常是水)涌入到由安全殼容器200所形成的安全殼環(huán)境中。液體瞬間閃蒸成為蒸汽，蒸汽與在安全殼內(nèi)側(cè)的空氣混合，并移動到安全殼容器200的內(nèi)壁或殼204的內(nèi)側(cè)表面(因為安全殼的殼體由于在環(huán)形部313中存在水而更冷)。然后，蒸汽通過將其潛熱釋放到安全殼結(jié)構(gòu)金屬中而在垂直殼體壁上凝結(jié)，所述安全殼結(jié)構(gòu)金屬反過來通過在環(huán)形部內(nèi)側(cè)的殼204的縱向翅片220和暴露部分將熱排放到環(huán)形部的水中。在環(huán)形部313中的水加熱并最終蒸發(fā)，從而形成蒸汽，所述蒸汽在環(huán)形部中上升并通過第二環(huán)形管330、封頭空間318以及最終通風(fēng)孔317離開安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300進入到大氣中。當(dāng)環(huán)形部313中的蓄水池位于安全殼容器外側(cè)時，在一些實施方式中，如果可以補償水的蒸發(fā)流失，則水存量可以使用外部方式容易地重新添加。然而，如果不提供或不存在重新添加的水，則在環(huán)形部313中的水柱的高度將開始下降。當(dāng)在環(huán)形部313中的水平面下降時，安全殼容器200也開始加熱在水平面以上的環(huán)形部中的空氣，從而將一部分的熱量排放到空氣中，所述空氣上升并通過通風(fēng)孔317與水蒸汽一起從安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300排放。當(dāng)水平面充分下降使得空氣導(dǎo)管401的開啟的底端(例如，參見圖8)變得暴露在水位線以上時，然后，新鮮的外側(cè)環(huán)境空氣才從如上所述的空氣導(dǎo)管401被引進，以啟動繼續(xù)冷卻安全殼容器200的自然對流空氣循環(huán)模式。在一個實施例中，通過用于在環(huán)形部313中添加水的安全殼殼體結(jié)構(gòu)(CES)300而提供設(shè)備(例如，進水管線)，雖然這不需要確保足夠的熱分散。在此環(huán)形部中的大部分的蓄水池被確定大小，使得在安全殼容器200中所生成的衰變熱充分地減少，以使安全殼能夠在一旦蓄水池被排干時通過空氣冷卻排放其所有的熱量。安全殼容器200優(yōu)選地具有足夠的熱排放能力，以通過快速排放熱量來限制在安全殼容器內(nèi)側(cè)的蒸汽的壓力和溫度(在其設(shè)計限度內(nèi))。在全站停電的情況下，反應(yīng)堆芯被迫使進入到“緊急關(guān)閉”，無源芯冷卻系統(tǒng)以已經(jīng)在本文中描述的散熱系統(tǒng)340的蒸汽取向的上進口環(huán)形集管343的形式排放芯的衰變熱(例如，參見圖16和18)。然后，向下流通過縱向內(nèi)輸送管341的網(wǎng)絡(luò)的蒸汽與包圍在散熱輸送管內(nèi)的安全殼容器殼204內(nèi)表面相接觸，并通過將其潛熱排放到安全殼結(jié)構(gòu)金屬而凝結(jié)，所述安全殼結(jié)構(gòu)金屬反過來經(jīng)由由縱向翅片220所提供的傳熱幫助將熱排放到環(huán)形部中的水中。在環(huán)形蓄水池(第一環(huán)形部313)里的水變熱，最終蒸發(fā)。安全殼容器200通過感熱(sensibleheating)并且然后通過蒸發(fā)和空氣冷卻的組合，以及進一步最終通過本文所描述的自然對流空氣冷卻將熱排放到環(huán)形部。如上所述，反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)100被設(shè)計且構(gòu)造成使得一旦在環(huán)形部313中的有效水存量全部被排干，空氣冷卻單獨地足以排放衰變熱。在這兩個前述的情景下，熱排放可以無限期地繼續(xù)，直到可以使用交替的方式來使電站恢復(fù)正常工作。不僅系統(tǒng)無限制地操作，而且該操作整個是無源的，不使用任何泵且無操作人員的介入。當(dāng)前述描述和附圖具有一些示例性的系統(tǒng)時，應(yīng)該理解，可以在本文中進行各種添加、修改和替代，而不背離所附權(quán)利要求的等價物的精神和范圍。特別地，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該清楚，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、比例和尺寸體現(xiàn)，并具有其它的元件、材料和部件，而不背離其精神和主要特征。此外，可以具有本文所描述的方法/過程的多種變型。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)進一步地理解，本發(fā)明可以通過結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、比例、尺寸、材料和部件的許多修正來使用，或者在本發(fā)明的實踐中使用，其特別地適用于特定的環(huán)境和可操作的要求，而不背離本發(fā)明的原則。因此，目前所公開的實施方式在所有方面中被視為圖示性的而不是限制性的，本發(fā)明的范圍由附屬權(quán)利要求及其等價物所限定，且不限制于前述的描述或?qū)嵤┓绞?。更確切地說，附屬權(quán)利要求應(yīng)該廣泛地被解釋，以包括本發(fā)明的其它變型和實施方式，其可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員獲得，而不背離本發(fā)明的等價物的范圍。