專利名稱:壓水堆的緊急堆芯冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆領(lǐng)域、發(fā)電領(lǐng)域、核安全領(lǐng)域以及相關(guān)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
核反應(yīng)堆使用包括大量裂變材料的反應(yīng)堆堆芯，例如，含有ニ氧化鈾(UO2)的材料，它是裂變的235U同位素濃縮產(chǎn)物。一次冷卻劑水諸如是輕水(H2O)或重水(D2O)或它們的某種混合物，該一次冷卻劑水流過反應(yīng)堆堆芯而吸收熱量，用來加熱二次冷卻劑水以產(chǎn)生蒸汽或某些其它的用途。對于發(fā)電來說，蒸汽用來驅(qū)動發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)。在熱核反應(yīng)堆中，一次冷卻劑水還用作使中子熱化的中子慢化劑，這可提高裂變材料的反應(yīng)性。各種反應(yīng)性控制機(jī)構(gòu)諸如是機(jī)械操作的控制棒、用可溶性中子毒物對一次冷卻劑的化學(xué)處理等，它們被用來調(diào)節(jié)反應(yīng)性和產(chǎn)生的熱量。在壓水堆(PWR)中，在也包含反應(yīng)堆堆芯的密封壓 力容器中，一次冷卻劑水保持在過熱狀態(tài)中。在PWR中，一次冷卻劑水的壓カ和溫度都受到控制。
為了從PWR或其它核反應(yīng)堆中吸收功率，二次冷卻劑水在與一次冷卻劑水有熱交流的過程中流動。蒸汽發(fā)生器設(shè)備就適用于該熱交換。在蒸汽發(fā)生器中，熱量(即，能量)通過一次冷卻劑水的媒介從反應(yīng)堆堆芯傳遞到二次冷卻劑水。該熱量使二次冷卻劑水從液體轉(zhuǎn)換為蒸汽。蒸汽通常流入渦輪機(jī)或其它功率轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)，該裝置實際地利用該蒸汽功率。從另一方面來看，蒸汽發(fā)生器也可用作一次冷卻劑的熱沉。
一般地，蒸汽發(fā)生器可位于壓カ容器的外面，或在壓カ容器的里面。具有內(nèi)部蒸汽發(fā)生器的PWR有時被稱之為一體化PWR，它的說明性實例顯示在2010年12月16日公開的Thome等人的美國專利出版物No. 2010/0316181A1中，其題為“Integral Helical CoilPressurized Water Nuclear Reactor (一體的螺旋盤管式壓水核反應(yīng)堆)”，本文以參見方式引入其全部內(nèi)容。該出版物披露了使用螺旋蒸汽發(fā)生器盤管的蒸汽發(fā)生器；然而，還公知有包括直的(例如，垂直的)蒸汽發(fā)生器管子的其它盤管幾何形。該出版物還披露了ー種ー體的PWR，其中，控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)(CRDM)也位于壓カ容器之內(nèi)部；然而，外部的CRDM設(shè)計也 是公知的。某些內(nèi)部的CRDM設(shè)計的說明性實例包括2010年12月16日公開的Stambaugh等人的美國專利出版物 No. 2010/0316177A1,其題為 “Control Rod Drive Mechanism forNuclear Reactor(核反應(yīng)堆的控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu))”，本文以參見方式引入其全部內(nèi)容；以及2010年12月16日公開的Stambaugh等人的國際專利出版物WO 2010/144563A1，其題為“Control Rod Drive Mechanism for Nuclear Reactor (核反應(yīng)堆的控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu))”，本文以參見方式引入其全部內(nèi)容。
在PWR正常運行期間，一次冷卻劑被過冷并處于高溫和高壓之下。例如，一種構(gòu)思出的一體化PWR被設(shè)計成一次冷卻劑在高于300°C的溫度和約為2000psia的壓カ下運行。這些高溫和高壓條件由放射性的核反應(yīng)堆堆芯放出的熱來維持。在各種異常事件的情況下，該放射性可快速地增高，這又可能導(dǎo)致一次冷卻劑壓カ和溫度快速地和失控地增カロ。例如，在“熱沉失去事件”中，蒸汽發(fā)生器內(nèi)沒有二次冷卻劑流動，導(dǎo)致失去由二次冷卻劑提供的熱沉。在緊急停堆的事故中，控制棒系統(tǒng)受到危及，使得控制棒可能不能“停車”，即，不能被釋放而落入反應(yīng)堆堆芯內(nèi)來提供快速的停堆。盡管緊急停堆事故可能不造成堆芯立即的加熱，但失去該安全系統(tǒng)通常要求反應(yīng)堆立即停堆。在失水事故(LOCA)中，壓カ容器的破裂使得某些一次冷卻劑在壓力下從壓カ容器中釋放出來。釋放出的一次冷卻劑通常膨脹變?yōu)閴亥萜魍饷娴恼羝?。LOCA事件會引入許多潛在的安全問題，例如，可能的放射性釋放、熱蒸汽的噴放等。隨反應(yīng)堆減壓而丟失冷卻劑可導(dǎo)致這樣的狀況留在反應(yīng)堆容器內(nèi)的冷卻劑不足以來冷卻堆芯。造成燃料損壞而釋放出燃料所含的裂變產(chǎn)物。
鑒于如此的問題，PWR通常具有一外部的安全殼結(jié)構(gòu)來包容LOCA事故中任何釋放出的一次冷卻剤。PWR通常還具有相關(guān)的緊急堆芯冷卻系統(tǒng)(ECCS)，該系統(tǒng)設(shè)計成對異常情況作出響應(yīng)，使反應(yīng)堆堆芯快速地冷卻，壓抑任何伴隨的壓力升高，以及奪回任何釋放出的一次冷卻劑蒸汽。ECCS應(yīng)該以不出故障的方式運行。然而，對于諸如熱沉的失去、緊急停車事故或LOCA之類的潛在異常エ況的范圍，要設(shè)計出提供不出故障的運行的ECCS是困難的。
這里披露的是提供了各種益處的改進(jìn)措施，本技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)的技術(shù)人員閱讀下文后 將會明白這些益處。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的ー個方面，裝置包括壓水堆(PWR)，其包括含有核反應(yīng)堆堆芯和一次冷卻劑水的壓カ容器。壓カ容器形成了內(nèi)部穩(wěn)壓器體積，其包含蒸汽汽包和具有至少ー個蒸汽壓カ控制設(shè)備。安全殼結(jié)構(gòu)包圍PWR。外部熱沉設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)外面。冷凝器設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)，其可操作地連接到外部的熱沉。包括一個或多個閥的閥組件可操作地連接PWR,使冷凝器響應(yīng)于異常運行信號，這樣，冷凝器冷凝來自蒸汽汽包的蒸汽，同時將熱量排出到外部熱沉并將冷凝水返回到PWR。
在本發(fā)明的另ー個方面，方法包括運行設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的PWR，PWR包括壓力容器，壓カ容器包含核反應(yīng)堆堆芯和一次冷卻劑水以及內(nèi)壓調(diào)節(jié)內(nèi)蒸汽汽包；并且，響應(yīng)于異常運行信號，執(zhí)行緊急堆芯冷卻過程，該過程包括可操作地連接設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的冷凝器與PWR，以冷凝來自蒸汽汽包的蒸汽，同時將熱量排出到設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)外的熱沉并將冷凝水返回到PWR。在某些如此的方法中，在運行過程中冷凝器的入口連接到蒸汽汽包，響應(yīng)于異常運行信號的可操作連接包括將冷凝器的出ロ連接到PWR以將冷凝水返回到PWR。在某些如此的方法中，在可操作的連接和響應(yīng)于壓カ容器中的壓カ將壓カ下降到低于壓カ閾值之后，冷凝器的出口連接到噴淋器，該噴淋器排放到設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的儲存水箱內(nèi)。
在本發(fā)明的另ー個方面，方法包括運行設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的PWR，PWR包括壓力容器，壓カ容器包含核反應(yīng)堆堆芯和一次冷卻劑水以及內(nèi)壓調(diào)節(jié)蒸汽汽包；并執(zhí)行緊急堆芯冷卻過程，該過程包括可操作地將含有帶溶解的中子毒物的水的急冷水箱連接到PWR，以使蒸汽氣泡對急冷水箱加壓而將帶溶解的中子毒物的水排放到PWR內(nèi)。在某些如此的方法中，溶解的中子毒物包括可溶的硼化合物。在某些如此的方法中,運行包括運行PWR，PffR包括含有所述核反應(yīng)堆堆芯和所述一次冷卻劑水的所述壓カ容器，其中，一次冷卻劑水不含有溶解的中子毒物。[0011]在本發(fā)明的另ー個方面，裝置包括包括壓カ容器的PWR，壓カ容器包含核反應(yīng)堆堆芯、一次冷卻劑水以及壓カ調(diào)節(jié)蒸汽汽包；含有帯溶解的中子毒物的水的急冷水箱；有選擇地將蒸汽汽包連接到急冷水箱而使急冷水箱加壓的加閥的水箱加壓路徑；以及加閥的可溶毒物遞送路徑，其有選擇地將急冷水箱連接到PWR，以使急冷水箱在壓カ下從蒸汽汽包中將帶溶解的中子毒物的水排放到PWR內(nèi)。
在本發(fā)明的另ー個方面，裝置包括包括壓カ容器的PWR，壓カ容器包含核反應(yīng)堆堆芯、一次冷卻剤水，壓カ容器形成內(nèi)部穩(wěn)壓器體積，該體積含有蒸汽汽包和具有至少ー個蒸汽壓カ控制設(shè)備；包圍PWR的安全殼結(jié)構(gòu)；設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)外面的外部熱沉；至少ー個設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)并可操作地連接到外部熱沉的冷凝器 ；以及包括ー個或多個閥的閥組件，該閥組件構(gòu)造成(I)響應(yīng)于熱沉失去事件，可操作地將至少一個冷凝器連接到PWR，以冷凝來自蒸汽氣泡的蒸汽并將冷凝水返回到PWR，以及(2)響應(yīng)于失水事故(LOCA)，可操作地將至少一個冷凝器連接到PWR，以冷凝來自蒸汽汽包s的蒸汽并將冷凝水返回到PWR。


本發(fā)明可成形為各種部件和部件的布置，成形為各種過程運行和過程運行。附圖只是為了說明優(yōu)選的實施例并不可認(rèn)為限制本發(fā)明。
圖I用圖表方式示出圖示的壓水堆(PWR)連同其相關(guān)的安全殼結(jié)構(gòu)，以及其相關(guān)的緊急堆芯冷卻系統(tǒng)(ECCS)的不意圖。
圖2用圖表方式示出圖I的ECCS的更詳細(xì)的示意圖。
具體實施方式
參照圖1，圖示的壓水堆(PWR)型的核反應(yīng)堆10包括壓カ容器12，其在所示的實施例中是大致圓筒形的豎直安裝的容器。位于壓カ容器12內(nèi)的PWR的選出部件圖示地顯示在虛線中(即，點線)。核反應(yīng)堆堆芯14設(shè)置在壓カ容器12的下部。反應(yīng)堆堆芯14包括大量裂變材料，例如是含有ニ氧化鈾(UO2)的材料，它是裂變的235U同位素濃縮產(chǎn)物，其在合適的母材內(nèi)。在典型的結(jié)構(gòu)中，裂變材料被安排為布置在堆芯吊籃內(nèi)的“燃料棒”。壓力容器12含有處于過冷狀態(tài)下的一次冷卻劑水(通常地為輕水，S卩，H2O,但也可考慮重水，即，D2O)。
控制棒系統(tǒng)16安裝在反應(yīng)堆堆芯14上方，其包括控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)(CRDM)單元和控制棒導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，它們構(gòu)造成精密地和有控制地將控制棒插入反應(yīng)堆堆芯14內(nèi)或從反應(yīng)堆堆芯14中拔出控制棒。所示的控制棒系統(tǒng)16采用設(shè)置在壓カ容器12內(nèi)的內(nèi)部CRDM單元。某些合適的內(nèi)部CRDM設(shè)計的說明性實例包括2010年12月16日公開的Stambaugh等人的美國專利出版物 No. 2010/0316177A1,其題為 “Control Rod Drive Mechanism forNuclear Reactor (核反應(yīng)堆的控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu))”，本文以參見方式引入其全部內(nèi)容；以及2010年12月16日公開的Stambaugh等人的國際專利出版物WO 2010/144563A1，其題為“Control Rod Drive Mechanism for Nuclear Reactor (核反應(yīng)堆的控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu))”，本文以參見方式引入其全部內(nèi)容。一般地,控制棒含有中子吸收材料,通過抽拔控制棒可提高反應(yīng)性，而插入控制棒則降低反應(yīng)性。所謂的“灰”控制棒可連續(xù)地被調(diào)整，以提供對反應(yīng)性調(diào)整的増量。所謂“停堆”控制棒設(shè)計成盡可能快地插入反應(yīng)堆堆芯內(nèi)，以在緊急事件中使核反應(yīng)停止。各種混合式的控制棒設(shè)計也是大家所知曉的。例如，灰棒可包括在緊急情況下釋放控制棒的機(jī)構(gòu)，這樣，控制棒落入反應(yīng)堆堆芯14中，由此實施停堆棒的功能。
所示的PWRlO是一體化的PWR，其包括設(shè)置在壓カ容器12內(nèi)的內(nèi)部蒸汽發(fā)生器18。在所示的結(jié)構(gòu)中，圓筒形的上升器20同軸地設(shè)置在圓筒形的壓カ容器12內(nèi)。該上升器20包圍控制棒系統(tǒng)16并向上延伸，以使由運行的反應(yīng)堆堆芯14加熱的一次冷卻劑水，通過圓筒形上升器20向上朝向壓カ容器頂部上升，那里，一次冷卻劑水流出、顛倒流動方向井向下流過圓筒形上升器20和壓カ容器12的圓筒形壁之間形成的外環(huán)腔。該循環(huán)可以是自然循環(huán)，其由反應(yīng)堆堆芯的加熱和一次冷卻劑水的隨后的冷卻所驅(qū)動，或者該循環(huán)可以由一次冷卻劑泵(未示出)的輔助或驅(qū)動。所示的蒸汽發(fā)生器18是環(huán)形的蒸汽發(fā)生器，其設(shè)置在圓筒形上升器20和壓カ容器12的圓筒形壁之間形成的外環(huán)腔內(nèi)。垂直方向上，所示蒸汽發(fā)生器18的下端部分地與控制棒系統(tǒng)16交迭，蒸汽發(fā)生器18向上延伸到圓筒形的上升器20頂部附近。蒸汽發(fā)生器提供獨立的但貼近流動的路徑，以使一次冷卻劑向下流動，而二次冷卻劑向上流動。二次冷卻劑在給水入口 22處進(jìn)入，向上流過蒸汽發(fā)生器18，在 那里二次冷卻劑被向下貼近流動的一次冷卻劑加熱而轉(zhuǎn)化為蒸汽，蒸汽在蒸汽出ロ 24處排出。
圖I未示出蒸汽發(fā)生器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。通常地，蒸汽發(fā)生器包括蒸汽發(fā)生器管子和含有這些管子的周圍體積(或“売”)，因此，提供兩個貼近的流動路徑，但它們彼此流體地隔絕。在某些實施例中，一次冷卻劑向下流過蒸汽發(fā)生器管子(即，“管側(cè)”)，而二次冷卻劑向上流過周圍的體積(即，“殼側(cè)”)。在其它的實施例中，一次冷卻劑向下流過周圍的體積(即，“殼側(cè)”)，而二次冷卻劑向上流過蒸汽發(fā)生器管子(即，“管側(cè)”)。在任一種結(jié)構(gòu)中，蒸汽發(fā)生器管子可具有各種幾何形，例如，垂直的直管(有時被稱之為直管式直流蒸汽發(fā)生器或“ 0TSG”)、圍繞圓筒形的上升器20的螺旋形管(舉例來說，螺旋管的某些實施例可見2010年12月16日公開的Thome等人的美國專利出版物No. 2010/0316181A1，其題為“Integral Helical Coil Pressurized Water Nuclear Reactor(一體的螺旋形盤管式壓水核反應(yīng)堆)”，本文以參見方式引入其全部內(nèi)容)等等。
在圖I中將可注意到，所示的PWR 10具有位于下部位置的蒸汽出ロ 24，即，靠近蒸汽發(fā)生器18的底部。然而，隨著二次冷卻劑向上流過蒸汽發(fā)生器18，二次冷卻劑轉(zhuǎn)換為蒸汽，這樣，最熱的蒸汽會處于蒸汽發(fā)生器18頂部附近。蒸汽出口 24放置在其所示的下部位置的這種布置，反映了環(huán)形蒸汽護(hù)套(未示出)的存在，它設(shè)置在蒸汽發(fā)生器18和壓カ容器12的圓筒形壁之間。該種加設(shè)蒸汽護(hù)套的方法是可供選擇的，但具有提供較高溫度的外表面以維持溫度穩(wěn)定性之優(yōu)點。在一替代的實施例中，蒸汽護(hù)套被省略，蒸汽出ロ位于蒸汽發(fā)生器18頂部或頂部附近。
所示PWRlO是包括設(shè)置在壓カ容器12內(nèi)的蒸汽發(fā)生器18的一體化的PWR。在其它的實施例中，PWR可以不是一體化的PWR ;而蒸汽發(fā)生器位于外部。在這些實施例中，給水入口 22和蒸汽出ロ 24合適地被高壓容器貫穿件替代，貫穿件使一次冷卻劑水流出壓カ容器，流過外部的蒸汽發(fā)生器并返回到壓カ容器。此外，所構(gòu)思的一體化的PWR設(shè)計可將蒸汽發(fā)生器放置在壓カ容器內(nèi)的不同部位，例如，部分地包圍反應(yīng)堆堆芯，或設(shè)置在圓筒形的上升器內(nèi)等等。
壓カ容器12形成密封的容積，當(dāng)PWR運行時，密封的容積包含處于過冷狀態(tài)的ー次冷卻劑水。為此，PWR包括設(shè)置在壓カ容器12頂部的內(nèi)部穩(wěn)壓器(加壓器)容積30。該內(nèi)部穩(wěn)壓器容積30包含蒸汽氣泡體積，汽包壓カ控制著壓カ容器12內(nèi)一次冷卻劑水的壓力。設(shè)置至少ー個蒸汽壓カ控制設(shè)備，用來調(diào)整或控制內(nèi)部穩(wěn)壓器容積30內(nèi)蒸汽汽包的壓力。舉例來說，一個或多個蒸汽壓カ控制設(shè)備可包括加熱蒸汽提高壓力的加熱器32 (例如，一個或多個電阻加熱器)，和/或?qū)⒗渌蛘羝⑷氲秸羝鼉?nèi)來降壓的噴淋器34。擋板36使內(nèi)部穩(wěn)壓器容積30與壓カ容器12的密封體積的其余部分分開。舉例來說，在某些實施例中，壓カ容器12的密封體積內(nèi)的一次冷卻劑壓カ大約為2000psia壓力，溫度約為3000C (緊接在流入反應(yīng)堆堆芯14前的冷段)-320°C (緊接在從反應(yīng)堆堆芯14排出之后的熱段)。這些僅是說明性的過冷條件，也可考慮不同范圍的其它運行壓カ和溫度。繼續(xù)參照圖I，PWRlO設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)40內(nèi)，舉例來說，安全殼結(jié)構(gòu)40可包括混凝土、鋼、鋼筋加固的混凝土或其它的結(jié)構(gòu)。在失水事故(LOCA)的事件中，安全殼結(jié)構(gòu)40用來包容任何從PWRlO釋放出的一次冷卻劑水。在某些實施例中，安全殼結(jié)構(gòu)40可以是部分在地下或全部在地下。在所示的實施例中，至少安全殼結(jié)構(gòu)的水淹井42部分是埋入地下的，而包括核反應(yīng)堆堆芯14的PWRlO的下部駐留在該水淹井42內(nèi)。
圖I還用圖表方式示出了緊急堆芯冷卻系統(tǒng)(ECCS)，該系統(tǒng)構(gòu)造成補(bǔ)救諸如L0CA、熱沉失去事件或緊急停車事故等的各種異常運行エ況。ECCS包括設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)40內(nèi)的儲存水箱50。儲存水箱50有時也被稱之為換料儲存水箱(由于它在PWRlO換料期間可供選擇地用作一次冷卻劑水的補(bǔ)水源)，或稱作反應(yīng)堆儲存水箱。儲存水箱50在這里也被稱之為首字母縮語“ RWST ”50。
參照圖I并還進(jìn)一歩參照圖2，ECCS還包括閥組件，該閥組件包括閥門和管道，管道有選擇地使RWST50和ECCS的各種部件彼此互連，和/或使RWST50和ECCS的各種部件與PWRlO互連。圖I示出了所示ECCS實施例的示意圖，重點放在與PWRlO的互連。圖2示出了圖I的ECCS的更為詳細(xì)的示意圖，該圖顯示了某些可供選擇地納入的附加的特征。應(yīng)該認(rèn)識到，為了圖示優(yōu)選的實施例，圖I和圖2顯示了 ECCS的示意圖，并且還應(yīng)理解到，基于實施特殊設(shè)計的考慮、適用的政府法規(guī)等，進(jìn)ー步附加的或替代的特征也可能要被納入或替代地納入。
在描述所示的ECCS實施例過程中，文中使用了以下的術(shù)語。諸如“常開”或“常閉”的術(shù)語是指，在PWRlO正常運行期間，為了達(dá)到其預(yù)期目的(例如，在核電廠的情形中，達(dá)到發(fā)電的目的)，閥門或其它元件的正常狀況或狀態(tài)。諸如“異常運行信號”的術(shù)語是指，由傳感器或其它裝置產(chǎn)生的這樣ー些信號，這些信號指示出PWR運行的某些計量或方面已經(jīng)偏離出PWR正常運行空間之外。舉例來說，異常運行信號可包括反應(yīng)堆低水位信號，或異常運行信號可包括反應(yīng)堆高壓信號。反應(yīng)堆低水位信號可指示L0CA，而反應(yīng)堆高壓信號可指示LOCA或熱沉失去事件。通常地，異常運行信號(或如此信號的組合)將自動地觸發(fā)聲音的、視覺的或其它報警，以通報給反應(yīng)堆運行人員這種偏差，和/或觸發(fā)ECCS的自動的響應(yīng)。在某些情形和某些實施例中，反應(yīng)堆運行人員可撤銷或取消自動的ECCS響應(yīng)。在某些情形和某些實施例中，ECCS對異常運行信號或如此信號的組合的響應(yīng)可以由反應(yīng)堆運行人員手動地啟動。
為了能夠自動地觸發(fā)報警和/或自動的ECCS響應(yīng)，設(shè)置了 ECCS控制電路54。在圖I和2中，圖表地示出了 ECCS控制電路54 ;然而，應(yīng)該理解到，ECCS控制電路54可包括合適的電子、模擬和/或數(shù)字電路、數(shù)字處理器或數(shù)字控制集成電路(IC)芯片等連同合適的傳感器裝置，以便探測異常的エ況，產(chǎn)生對應(yīng)的異常運行信號，致動視覺的和/或聲音的報警，并執(zhí)行諸如打開閥門、關(guān)閉閥門或諸如此類的ECCS操作，以便響應(yīng)于探測到的異常エ況實施合適的緊急堆芯冷卻操作?？刹捎玫哪承﹤鞲衅靼ㄌ綔y反應(yīng)堆的異常高壓并發(fā)出反應(yīng)堆高壓信號的壓カ傳感器；探測壓カ容器12內(nèi)一次冷卻劑水的低水位并發(fā)出反應(yīng)堆低水位信號的水位傳感器；探測反應(yīng)堆堆芯14的異常高溫的堆芯內(nèi)溫度傳感器，等等。
可供選擇地，ECCS控制電路54可包括處理能力，該處理能力表現(xiàn)為計算機(jī)、微控制器，或其它數(shù)字處理裝置，其可進(jìn)行編程或其它方式配置成處理接收到的異常運行信號，并發(fā)出合適的報警或致使ECCS執(zhí)行合適的自動響應(yīng)。在某些實施例中，ECCS控制電路54能夠作出某種推論來決定合適的響應(yīng)，例如，可推論出反應(yīng)堆低水位信號和反應(yīng)堆低壓信號的組合，從而表明出現(xiàn)了 L0CA，而可推論出反應(yīng)堆高壓信號來表明發(fā)生熱沉失去的事件。在提供自動ECCS響應(yīng)的實施例中，ECCS控制電路54合適地包括致使選定閥門打開或關(guān)閉的致動線路。致動線路通常是電線或其它電氣導(dǎo)體，但也可考慮諸如氣動線路那樣的其它類型致動方式。要由ECCS進(jìn)行補(bǔ)救的某些類型的異常事件必然伴有PWRlO內(nèi)壓カ的升高。例如，熱沉失去事件(例如，因失去流入蒸汽發(fā)生器18給水入口 22內(nèi)的進(jìn)給水造成的)將產(chǎn)生加熱，該加熱又提高了 PWRlO內(nèi)的壓力。LOCA通常同樣導(dǎo)致加熱和壓力升高。PWRlO內(nèi)失控的或過度的壓カ升高會造成諸多問題，因為這種情況會危及壓カ容器12的密封完整性，并可導(dǎo)致一次冷卻劑水以高壓蒸汽的形式逸出。
為了控制PWRlO內(nèi)的壓カ升高，冷凝器60設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)40內(nèi)。冷凝器60設(shè)計成在高壓下操作。閥組件包括蒸汽管線62，該管線將PWRlO的內(nèi)部穩(wěn)壓器體積30的蒸汽汽包連接到高壓冷凝器60的冷凝器入口 64。可以合適地設(shè)置壓力容器12內(nèi)的蒸汽出ロ容器貫穿件66，以將蒸汽管線62連接到內(nèi)部穩(wěn)壓器體積30內(nèi)的蒸汽汽包。冷凝器60還具有冷凝器出口 68，從該出口 68流出冷的蒸汽、冷凝水或冷的蒸汽/水混合物。為了提供不出故障的操作，冷凝器60合適地是被動式熱交換器，其將來自冷凝器入ロ 64處導(dǎo)入的蒸汽的熱量排出到位于安全殼結(jié)構(gòu)40外面的外部熱沉70。
冷凝器60合適地是“直流”的設(shè)計，該設(shè)計具有被殼體包圍的管子(細(xì)節(jié)未示出)。在一個合適的實施例中，來自PWRlO的內(nèi)部穩(wěn)壓器體積30的蒸汽在管側(cè)上流動，而來自外部熱沉70的水在殼側(cè)上流動；然而，也可考慮相反的配置，其中，蒸汽在殼側(cè)上流動，而來自外部熱沉70的水在管側(cè)上流動。在任一情形中，來自外部熱沉70的液體水通過第一管道72流入冷凝器60，在那里來自蒸汽的熱量傳送到來自外部熱沉70的較冷的水，致使水沸騰或蒸發(fā)。來自外部熱沉70的水(現(xiàn)處于蒸汽態(tài)或混合的蒸汽/水態(tài))通過第二管道74流回到外部熱沉70。管道72、74內(nèi)的來自外部熱沉70的水/蒸汽流通過重力和流入水和流出蒸汽或混合的蒸汽/水之間的密度差而被驅(qū)動。在所示的實施例中，管道72、74在外部熱沉側(cè)處具有敞開端部，這些端部與外部熱沉70內(nèi)的水流體地連通，于是，來自外部熱沉70的水流入第一管道72，而水/蒸汽混合物排出第二管道74流入外部熱沉70內(nèi)。然而，在一替代的實施例中，管道72、74的敞開端部被熱交換器偶聯(lián)結(jié)構(gòu)替代，該偶聯(lián)結(jié)構(gòu)設(shè)置在外部熱沉70 (未示出)內(nèi)而形成閉合的再循環(huán)路徑，其中，來自第二管道74的蒸汽/水混合物冷凝成水(如前那樣，將熱量排出到外部熱沉70內(nèi))，而再冷凝的水流回到第一管道72內(nèi)。
外部熱沉70合適地是設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)40外面的水體，例如是天然池塘或人工池塘、湖泊、池等。如此的外部熱沉70有時也被稱之為“最終”熱沉。在某些實施例中，外部熱沉70位于反應(yīng)堆輔助廠房內(nèi)或其它結(jié)構(gòu)或封閉物內(nèi)。外部熱沉70的水體積應(yīng)足以向高壓冷凝器60提供長時間的運行。例如，在某些構(gòu)思的實施例中，外部熱沉70設(shè)計成具有足以讓冷凝器60連續(xù)運行72小時的水量。如圖2圖表方式地所示，外部熱沉70可供選擇地包括諸如設(shè)備76那樣的附加設(shè)備，和/或透氣ロ 78，附加設(shè)備76用來連接到其它水源(例如，向外部熱沉70提供補(bǔ)水，以進(jìn)ー步延長冷凝器60的運行時間)，透氣ロ 78用來將任何從冷凝器60發(fā)出的熱量所產(chǎn)生的蒸汽釋放到最終熱沉70內(nèi)。應(yīng)注意到，如果外部熱沉70是開放的水體，或其它方式具有足夠的暴露表面面積，那么透氣ロ 78可合適地被省略。
冷凝器60通過蒸汽管道62連接到壓カ容器12內(nèi)的蒸汽出ロ容器貫穿件66，在某 些合適的實施例中，該蒸汽出口容器貫穿件66為3英寸(7.6cm)的貫穿件，但也可考慮其它尺寸的貫穿件。如圖2所示，高壓排出ロ 80也可供選擇地連接到蒸汽管道62，以釋放任何超過冷凝器60設(shè)計限值的壓力。在維護(hù)或修理期間，隔離閥Vl提供使冷凝器60與容器貫穿件66隔離的能力。在某些實施例中，隔離閥Vl為常開，在ECCS響應(yīng)于異常事件過程中仍保持打開。由于隔離閥Vl為常開，于是，在PWR正常運行期間，冷凝器60處于高壓之下。
然而，與冷凝器60的出ロ 68相連的閥V2為常閉。當(dāng)ECCS的響應(yīng)要求冷凝器60運行時，閥V2打開而允許從內(nèi)部穩(wěn)壓器體積30內(nèi)的蒸汽汽包通過冷凝器60的流動，并讓冷凝水流過打開的閥V2而流入反應(yīng)堆冷卻劑庫存補(bǔ)水管線82內(nèi)，該管線向壓カ容器12的容器貫穿件84饋送水。這就完成了流動回路，使得冷凝水流回到PWR。如圖I所示，在某些實施例中，設(shè)置氣阱86來收集從冷凝器出ロ 68流出的氣態(tài)氮(N2)和氣態(tài)氧(O2)，以防止這些氣體進(jìn)入壓力容器12內(nèi)。
如圖2所示，止回閥V3可設(shè)置在反應(yīng)堆冷卻劑庫存補(bǔ)水管線82上(或具體地說，與閥V2串聯(lián))，以防止一次冷卻劑水從壓カ容器12回流到閥組件內(nèi)。各個閥V2、V3還可具有如圖2所示的冗余性，如圖2所示的閥V2還包括常開的隔離閥。如圖2進(jìn)ー步所示，反應(yīng)堆冷卻劑庫存補(bǔ)水管線82和容器貫穿件84還可用作反應(yīng)堆冷卻劑庫存供水管線88通向壓カ容器12的入口，在PWR正常運行期間，反應(yīng)堆冷卻劑庫存供水管線88可用來提供補(bǔ)給水。盡管與閥組件的部件V2、V3相連的單個的容器貫穿件84為這些多功能提供了入口，但替代地，也可設(shè)置兩個或多個分開的容器貫穿件，和/或?qū)τ谀骋唤o定功能，可設(shè)置多個冗余的容器貫穿件。
冷凝器60可用于響應(yīng)各種類型的異常事件，例如，LOCA或失去熱沉事件。在合適的方法中，響應(yīng)于反應(yīng)堆低水位信號、反應(yīng)堆高壓信號，或反應(yīng)堆低水位信號和反應(yīng)堆高壓信號兩者的組合，ECCS控制電路54打開閥V2來啟動冷凝器60的運行。反應(yīng)堆低水位信號(伴隨有或不伴隨有反應(yīng)堆高壓信號)表示發(fā)生L0CA，而反應(yīng)堆高壓信號沒有伴隨反應(yīng)堆低水位信號表示除LOCA之外的其它異常事件，例如，失去熱沉事件。因此，同樣的冷凝器60可用來響應(yīng)于LOCA或失去熱沉事件。
除LOCA之外的失去熱沉事件或其它異常事件，由反應(yīng)堆高壓信號予以指明，而不會伴隨有反應(yīng)堆低水位信號。在如此的情形中，主要關(guān)心的問題是壓カ容器12的過壓。為此，打開閥V2來啟動冷凝器60運行，有望成為ー種足夠的立即響應(yīng)。
然而，在LOCA情形中，從壓カ容器12中失去一次冷卻劑水，可能造成反應(yīng)堆堆芯14暴露。因此，LOCA響應(yīng)必然需要打開閥V2來啟動冷凝器60運行，還迅速地造成冷卻劑可添加到壓カ容器12內(nèi)的狀態(tài)。為了達(dá)到后者，要求盡可能快地降低壓カ容器12內(nèi)壓力，使得補(bǔ)水可從RWST50中流入壓カ容器12。
當(dāng)進(jìn)入入ロ 64的蒸汽是熱蒸汽時，這通常對應(yīng)于高壓下的蒸汽，冷凝器60可有效地運行。對于如此的熱蒸汽，蒸汽和從外 部熱沉70流入冷凝器60的水之間的溫差很大，導(dǎo)致有效地將熱量排出到外部熱沉70。然而，隨著壓カ下降(通常地對應(yīng)于較冷的蒸汽)，冷凝器60的效率下降，于是，壓降近似地隨時間成指數(shù)規(guī)律，并帶有長的低壓“尾巴”。該緩慢的后階段減壓對響應(yīng)于LOCA是不利的，因為它延遲達(dá)到補(bǔ)水可從RWST50中流入壓カ容器12的狀態(tài)。
因此，類似于對失去熱沉事件或其它非LOCA事件的響應(yīng)，當(dāng)響應(yīng)于LOCA時，冷凝器60運行，直到壓カ容器12內(nèi)壓カ下降到低于預(yù)選的壓カ閾值為止。一旦壓カ閾值被釋放，則低壓排氣閥V4打開而將冷凝器出ロ 68連接到噴淋器90，將噴淋水排放到RWST50內(nèi)。如圖2所示，低壓排氣閥V4可以是復(fù)合閥或子組件，它包括兩個冗余路徑，每個路徑包括一個氣動閥(再打開)后跟ー個爆破閥(非再打開)，它們成串聯(lián)地布置。包括低壓排氣閥V4和噴淋器90的排氣路徑有合適的尺寸來使反應(yīng)堆減壓，足以啟動來自RWST50的補(bǔ)水的流動。在所示結(jié)構(gòu)中，包括低壓排氣閥V4和噴淋器90的排出路徑，與包括閥V2、V3的冷凝器返回路徑、反應(yīng)堆冷卻劑庫存補(bǔ)水管線82以及容器貫穿件84平行地布置，因此，冷凝器60繼續(xù)運行，同時噴淋器90加速減壓。
一旦反應(yīng)堆通過噴淋器90的作用充分地減壓，閥V5就打開而讓水從RWST50流入反應(yīng)堆冷卻劑庫存補(bǔ)水管線82和容器貫穿件84，以便提供補(bǔ)水來補(bǔ)償LOCA中失去的一次冷卻劑水。如圖2所示，閥V5可具有冗余性，并還可包括常開隔離閥。在合適的實施例中，閥V5包括平行的爆破閥，它們被低壓排氣閥V4和噴淋器90同時地致動。如圖2進(jìn)ー步所示，閥V5可與止回閥V6串聯(lián)地放置(其再次可包括如圖2所示的冗余性)，以便防止一次冷卻劑水從壓カ容器12回流到RWST50內(nèi)。當(dāng)反應(yīng)堆壓カ低于安全殼結(jié)構(gòu)40內(nèi)壓カ和RWST50內(nèi)水位提供的重力壓頭的總和時，就開始水從RWST50通過閥V5、V6、反應(yīng)堆冷卻劑庫存補(bǔ)水管線82和容器貫穿件84流入壓カ容器12的流動。為此，RWST50最好位于安全殼結(jié)構(gòu)40內(nèi)的升高的位置。
在某些LOCA事件中，RWST50的水容量可能會不足以保證反應(yīng)堆堆芯14保持浸沒。例如，下部法蘭或低的垂直位置處的管道破裂引起的L0CA，可導(dǎo)致大量一次冷卻劑水從反應(yīng)堆堆腔中排出。在如此情形中，外部水入口 100通過閥V7提供添加的水。如圖2所示，該添加的水入口應(yīng)將水饋送到止回閥V6上游位置點處的反應(yīng)堆冷卻劑庫存補(bǔ)水管線82內(nèi)。如果水入口 100連接到商業(yè)供水或其它未過濾的水源，則水入口 100可包括紗網(wǎng)或其它過濾器，以確保顆粒不進(jìn)入壓力容器12。(同樣地，可設(shè)置紗網(wǎng)或過濾器102，以在水流入反應(yīng)堆冷卻劑庫存補(bǔ)水管線82之前，清潔來自RWST50的水。)如圖2所示，閥V7可具有冗余性，還可包括常開隔離閥。盡管未在圖2中示出，但饋送到水入口 100的供水可以是與在PWR正常運行期間提供補(bǔ)給水的反應(yīng)堆冷卻劑庫存供水管線88相同。
參照圖2，在某些實施例中，可用的噴淋器90還用作第二管道74的排出ロ，第二管道將蒸汽或混合的水/蒸汽流回到外部熱沉70。為此，圖2中圖示地顯示連接部104，以示出從第二管道74到噴淋器90的連接部。閥V8合適地構(gòu)造成如果第二管道74內(nèi)的壓カ超過排出閾值壓力，則閥就打開。連接部104和閥V8應(yīng)位于安全殼結(jié)構(gòu)40內(nèi)。
將要由ECCS補(bǔ)救的某些類型的異常事件可能不一定增加PWRlO內(nèi)的壓力。例如，急停故障帶來控制棒系統(tǒng)16的故障。在一種類型的急停故障中，控制棒不能充分地插入，這有時也被稱之為沒有急停的預(yù)期瞬態(tài)(ATWS)。急停故障也可預(yù)先識別，例如，用CRDM診斷來探測初始的問題。通常地，急停故障不產(chǎn)生諸如壓力上升或溫度上升之類的立竿見影的問題；然而，急停故障會危及對其它類型故障的響應(yīng)能力(例如，LOCA或失去熱沉事件)，因此，通常要求反應(yīng)堆立即停堆。
在某些PWR系統(tǒng)中，反應(yīng)性控制的第二根源也以可溶毒物注射系統(tǒng)的形式提供，用來將可控溶解量的可溶中子毒物遞送到一次冷卻劑水中。例如，可溶中子毒物可包括五硼化鈉或其它可溶的硼化合物。在如此地系統(tǒng)中，可溶毒物注射系統(tǒng)在PWR正常運行過程中使用，在正常エ況下，一次冷卻劑水包括可控溶解量的硼化合物或其它溶解的中子毒物。 在如此的PWR系統(tǒng)中，預(yù)先存在的可溶毒物注射系統(tǒng)還可用作ECCS的一部分。在如此的系統(tǒng)中，急停故障響應(yīng)包括將高濃度的可溶中子毒物遞送到一次冷卻劑水中，以急冷堆芯的反應(yīng)性。然而，在PWR正常運行期間使用諸如硼化合物的可溶毒物，存在有缺點。例如，溶解的硼酸有腐蝕性，硼酸會腐蝕某些鋼表面，可能危及壓力容器的密封完整性。
在圖I和2所示的系統(tǒng)中，在PWR正常運行期間，壓カ容器12內(nèi)的一次冷卻劑水不含有諸如硼化合物的溶解的中子毒物。然而，可以設(shè)置含有可溶中子毒物的溶液的水箱120，通過將高濃度可溶中子毒物遞送到壓カ容器12內(nèi)的一次冷卻劑水中來響應(yīng)于急停故障，以急冷堆芯的反應(yīng)性。在所示的實施例中，急冷水箱120是含有五硼化鈉或其它可溶硼化合物的濃溶液的緊急硼水箱120 ;然而，急冷水箱一般地可含有其它種類的可溶毒物的溶液。緊急硼水箱120在PWRlO正常運行期間不使用，并且水箱不包括壓縮的氣態(tài)氮(N2)箱或其它專用的壓カ源。相反，硼水箱120通過閥VlO連接到蒸汽管線62，以在急停故障事件中提供加壓。蒸汽管線62還通過常開閥Vl連接到高壓冷凝器60，因此，已可通過添加附加閥VlO用來對緊急硼水箱120加壓。緊急硼水箱120還連接到反應(yīng)堆冷卻劑庫存補(bǔ)水管線82，該管線通過閥Vll饋送到壓カ容器12的容器貫穿件84內(nèi)。緊急硼水箱120與反應(yīng)堆冷卻劑庫存補(bǔ)水管線82的連接部位于止回閥V3的上游，以防止一次冷卻劑水從壓力容器12回流到緊急硼水箱120內(nèi)。閥V10、V11可具有冗余性和/或常開隔離閥，如圖2所示。閥V10、V11是常閉的(B卩，在PWRlO正常運行期間是關(guān)閉的)。在某些實施例中，閥V10、V11是復(fù)合閥或子組件，它包括手動常開的隔離閥，隔離閥與兩個冗余(平行)路徑串聯(lián)，每個路徑包括一爆破閥(非再關(guān)閉)，其與止回閥串聯(lián)布置以防止回流。
當(dāng)ECCS控制電路54探測到急停故障時，閥V10、V11手動地打開或由來自ECCS控制電路54的自動控制信號來打開。由于急停故障通常不伴有PWR計量或參數(shù)與正常運行空間的立即偏離，閥V10、Vll在某些實施例中合適地是手動操作的閥。打開閥VlO就使內(nèi)部穩(wěn)壓器體積30內(nèi)的蒸汽氣包置干與緊急硼水箱120流體地連通，以對緊急硼水箱120加壓。緊急硼水箱120合適地位于RWST50上方。緊急硼水箱120和壓カ容器12內(nèi)的一次冷卻劑水之間的相對壓頭，使得硼溶液通過反應(yīng)堆冷卻劑庫存補(bǔ)水管線82和容器貫穿件84流入壓カ容器12內(nèi)。如果PWRlO使用一次冷卻劑泵來驅(qū)動壓力容器12內(nèi)的一次冷卻劑水的循環(huán)，則在硼溶液注入過程中應(yīng)關(guān)閉冷卻劑泵。(同樣地，在ECCS響應(yīng)于LOCA，或ECCS響應(yīng)于必然伴有的流入壓カ容器12的從動流的過程中，一次冷卻劑泵通常關(guān)閉)。在合適的實施例中，緊急硼水箱120包含足夠濃度的溶于水和體積中的五硼化鈉的溶液，以關(guān)閉PWR10，從反應(yīng)堆堆芯14中拔出的控制棒處于最高位，以保持冷態(tài)停堆。
圖I和2中所示的ECCS是圖示的實例。應(yīng)該理解到，各種程度的冗余性可納入到ECCS內(nèi)，以確保不出故障的運行。例如，在某些實施例中，設(shè)置兩個冗余的緊急硼水箱120，每個都帶有其自身的閥V10、VlI。同樣地，可設(shè)置兩個高壓冷凝器60，每個也帶有其自身獨立的相連閥組以使冗余性達(dá)到最大。此外，應(yīng)該理解到，所披露的部件或方面的各種組合可應(yīng)用在各種實施例中。例如，可設(shè)置冷凝器60來響應(yīng)LOCA或失去熱沉事件，同時省略緊急硼水箱120和閥V10、Vll并提供用于急停故障的不同響應(yīng)機(jī)構(gòu)。相反，可設(shè)置緊急硼水箱120和閥V10、V11來響應(yīng)急停故障，但要結(jié)合用來響應(yīng)LOCA或失去熱沉事件的不同響應(yīng)機(jī)構(gòu)。
此外，盡管在所示實施例中描述了緊急硼水箱120和閥V10、V11，在所示實施例中可溶的硼化合物在PWR正常運行期間未被使用，但也可考慮，結(jié)合在PWR正常運行期間對反 應(yīng)性使用硼的PWR來使用緊急硼水箱120和閥V10、V11。其它如此的組合和變化也可被想至IJ。
已經(jīng)圖示和描述了多個優(yōu)選實施例。顯然，其它技術(shù)人員在閱讀和理解以上詳細(xì)描述后將會想到各種修改和替代方案。本發(fā)明應(yīng)被認(rèn)為包括所有如此的修改和替代，只要它們落入附后權(quán)利要求
書或其等價物的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種裝置，包括 壓水堆，其包括含有核反應(yīng)堆堆芯和一次冷卻劑水的壓カ容器，壓カ容器形成了內(nèi)部穩(wěn)壓器體積，其包含蒸汽汽包和具有至少ー個蒸汽壓カ控制設(shè)備； 包圍壓水堆的安全殼結(jié)構(gòu)； 設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)外面的外部熱沉； 設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的冷凝器，其可操作地連接到外部的熱沉；以及包括ー個或多個閥的閥組件，該閥組件可操作地連接壓水堆，使冷凝器響應(yīng)于異常運行信號，這樣，冷凝器冷凝來自蒸汽汽包的蒸汽，同時將熱量排出到外部熱沉并將冷凝水返回到壓水堆。
2.如權(quán)利要求
I所述的裝置，其特征在于，所述外部熱沉包括設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)外面的水體。
3.如權(quán)利要求
I所述的裝置，其特征在于，所述閥組件包括 加閥的蒸汽路徑，其將內(nèi)部穩(wěn)壓器體積連接到冷凝器的入口，以將蒸汽從蒸汽汽包傳送到冷凝器；以及 加閥的返回路徑，其將冷凝器的出ロ連接到壓水堆，以將冷凝水傳送到壓水堆； 其中，加閥的蒸汽路徑構(gòu)造成在壓水堆正常運行期間打開，而加閥的返回路徑構(gòu)造成在壓水堆正常運行期間關(guān)閉。
4.如權(quán)利要求
3所述的裝置，其特征在于，加閥的返回路徑構(gòu)造成響應(yīng)于包括反應(yīng)堆低水位信號的異常運行信號而打開，并構(gòu)造成響應(yīng)于包括反應(yīng)堆高壓信號的異常運行信號而打開。
5.如權(quán)利要求
I所述的裝置，其特征在干， 冷凝器包括多個冷凝器；以及 閥組件構(gòu)造成響應(yīng)于包括反應(yīng)堆低水位信號的異常運行信號，可操作地將壓水堆連接到多個冷凝器，并構(gòu)造成響應(yīng)于包括反應(yīng)堆高壓信號的異常運行信號，可操作地將壓水堆連接到同樣多個冷凝器。
6.如權(quán)利要求
I所述的裝置，其特征在于，還包括 設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的含有帶溶解的中子毒物的急冷水箱； 所述閥組件還包括 加閥的水箱加壓路徑，其有選擇地將內(nèi)部穩(wěn)壓器體積連接到急冷水箱，以使急冷水箱加壓；以及 加閥的可溶毒物遞送路徑，其有選擇地將急冷水箱連接到壓水堆，以使急冷水箱在壓力下通過加閥的水箱加壓路徑從內(nèi)部穩(wěn)壓器體積中將帶有溶解的中子毒物的水排放到壓水堆內(nèi)。
7.如權(quán)利要求
6所述的裝置，其特征在于，溶解的中子毒物包括可溶的硼化合物。
8.如權(quán)利要求
6所述的裝置，其特征在于，溶解的中子毒物包括五硼化鈉。
9.如權(quán)利要求
6所述的裝置，其特征在于，加閥的水箱加壓路徑不與內(nèi)部穩(wěn)壓器體積之外的任何使急冷水箱加壓的加壓源連接。
10.如權(quán)利要求
6所述的裝置，其特征在于，壓水堆的壓力容器內(nèi)的一次冷卻劑水不含有除從急冷水箱中接受的溶解中子毒物之外的溶解的中子毒物。
11.如權(quán)利要求
I所述的裝置，其特征在于，還包括 設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的儲存水箱； 閥組件還將冷凝器出口連接到噴淋器，其響應(yīng)于(I)異常運行信號和(2)壓カ容器內(nèi)壓カ下降到低于閾值，而噴淋器排放到儲存水箱內(nèi)。
12.—種方法,包括 運行設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的壓水堆，所述壓水堆包括壓カ容器，壓カ容器包含核反應(yīng)堆堆芯和一次冷卻劑水以及內(nèi)部壓カ調(diào)節(jié)的蒸汽汽包；以及 響應(yīng)于異常運行信號，執(zhí)行緊急堆芯冷卻過程，該過程包括可操作地將設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的冷凝器連接到壓水堆，以冷凝來自蒸汽汽包的蒸汽，同時將熱量排出到設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)外面的外部熱沉，并將冷凝水返回到壓水堆。
13.如權(quán)利要求
12所述的方法，其特征在于，在運行期間，冷凝器的入口連接到蒸汽汽包，該響應(yīng)于異常運行信號進(jìn)行的可操作的連接包括將冷凝器的出ロ連接到壓水堆而將冷凝水返回到壓水堆。
14.如權(quán)利要求
13所述的方法，其特征在干，緊急堆芯冷卻過程還包括 在可操作的連接之后且響應(yīng)于壓カ容器內(nèi)壓カ下降到低于壓カ閾值，將冷凝器出口連接到噴淋器，噴淋器排放到設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的儲存水箱內(nèi)。
15.如權(quán)利要求
12所述的方法，其特征在干，響應(yīng)于以下中的任何ー個(I)反應(yīng)堆低水位信號，(2)反應(yīng)堆高壓信號，以及(3)所述反應(yīng)堆低水位信號和所述反應(yīng)堆高壓信號兩者，執(zhí)行緊急堆芯冷卻過程。
16.—種方法包括 運行設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的壓水堆，壓水堆包括壓カ容器，壓カ容器含有核反應(yīng)堆堆芯和一次冷卻劑水以及內(nèi)部壓カ調(diào)節(jié)的蒸汽汽包；以及 執(zhí)行緊急堆芯冷卻過程，該過程包括可操作地將含有帶溶解中子毒物的水的急冷水箱連接到壓水堆，這樣，蒸汽汽包對急冷水箱加壓以將帶有溶解中子毒物的水排放到壓水堆內(nèi)。
17.如權(quán)利要求
16所述的方法，其特征在于，溶解的中子毒物包括可溶的硼化合物。
18.如權(quán)利要求
17所述的方法，其特征在于，所述運行包括 運行包括所述壓カ容器的壓水堆，所述壓カ容器包含所述核反應(yīng)堆堆芯和所述一次冷卻劑水，其中，一次冷卻劑水不含有溶解的可溶硼化合物。
19.如權(quán)利要求
16所述的方法，其特征在于，所述溶解的中子毒物包括五硼化鈉。
20.如權(quán)利要求
16所述的方法，其特征在于，所述運行包括 運行包括所述壓カ容器的壓水堆，所述壓カ容器包含所述核反應(yīng)堆堆芯和所述一次冷卻劑水，其中，一次冷卻劑水不含有溶解的中子毒物。
21.如權(quán)利要求
16所述的方法，其特征在于，執(zhí)行緊急堆芯冷卻過程不包括可操作地將急冷水箱連接到除蒸汽汽包之外的任何加壓源。
22.—種裝置，包括 包括壓カ容器的壓水堆，所述壓カ容器含有核反應(yīng)堆堆芯、一次冷卻劑水以及壓カ調(diào)節(jié)的蒸汽汽包； 含有帶溶解的中子毒物的水的急冷水箱；加閥的水箱加壓路徑，該路徑有選擇地將蒸汽汽包連接到急冷水箱，以對急冷水箱加壓；以及 加閥的可溶毒物遞送路徑，該路徑有選擇地將急冷水箱連接到壓水堆，以使急冷水箱在壓カ之下從蒸汽汽包中將帶有溶解的中子毒物的水排放到壓水堆內(nèi)。
23.如權(quán)利要求
22所述的裝置，其特征在干，壓水堆內(nèi)的一次冷卻劑水不含有除從急冷水箱排放到壓水堆內(nèi)的任何溶解的中子毒物之外的溶解的中子毒物。
24.—種裝置包括 包括壓カ容器的壓水堆，所述壓カ容器含有核反應(yīng)堆堆芯和一次冷卻劑水，所述壓カ容器形成內(nèi)部穩(wěn)壓器體積，該體積含有蒸汽汽包并具有至少ー個蒸汽壓カ控制設(shè)備； 包圍壓水堆的安全殼結(jié)構(gòu)； 設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)外面的外部熱沉； 至少ー個冷凝器，其設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)并可操作地連接到外部熱沉；以及 包括ー個或多個閥的閥組件，所述閥組件構(gòu)造成(I)通過可操作地將至少一個冷凝器連接到壓水堆，以冷凝來自蒸汽汽包的蒸汽并將冷凝水返回到壓水堆，由此響應(yīng)于熱沉失去的事件，以及(2)通過可操作地將至少一個冷凝器連接到壓水堆，以冷凝來自蒸汽汽包的蒸汽并將冷凝水返回到壓水堆，由此響應(yīng)于失水事故(LOCA)。
25.如權(quán)利要求
24所述的裝置，其特征在于，所述閥組件包括 加閥的蒸汽路徑，其將內(nèi)部穩(wěn)壓器體積連接到至少ー個冷凝器的入口，以從蒸汽汽包中將蒸汽傳送到冷凝器；以及 加閥的返回路徑，其將至少一個冷凝器的出ロ連接到壓水堆，以將冷凝水傳送到壓水堆； 其中，加閥的蒸汽路徑構(gòu)造成在壓水堆正常運行期間打開，而加閥的返回路徑構(gòu)造成在壓水堆正常運行期間關(guān)閉；以及 其中，加閥的返回路徑構(gòu)造成響應(yīng)于探測到的熱沉失去事件或失水事故而打開。
26.如權(quán)利要求
25所述的裝置，其特征在于，所述加閥的返回路徑構(gòu)造成通向噴淋器，噴淋器響應(yīng)于探測到的失水事故和壓カ容器內(nèi)下降到低于壓カ閾值的壓カ而將水排放到設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)的儲存水箱內(nèi)。
27.如權(quán)利要求
24所述的裝置，其特征在于，所述外部的熱沉包括至少ー個設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)外面的水體，至少ー個冷凝器與外部熱沉的可操作的連接包括敞開管連接，其中，來自外部熱沉的水通過自然循環(huán)流過至少一個冷凝器。
專利摘要
本發(fā)明為壓水堆的緊急堆芯冷卻系統(tǒng)。壓水核反應(yīng)堆(PWR)具有包含蒸汽汽包的內(nèi)部穩(wěn)壓器體積，PWR并被安全殼結(jié)構(gòu)包圍。冷凝器設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)內(nèi)，并可操作地連接到設(shè)置在安全殼結(jié)構(gòu)外面的外部熱沉。閥組件響應(yīng)于異常運行信號而可操作地將PWR連接到冷凝器，以使冷凝器冷卻來自蒸汽汽包的蒸汽，同時將熱量排出到外部熱沉并將冷凝水返回到PWR。急冷水箱含有帶溶解的中子毒物的水。加閥的水箱加壓路徑有選擇地將蒸汽汽包連接到急冷水箱以對急冷水箱加壓，而加閥的可溶毒物遞送路徑有選擇地將急冷水箱連接到PWR，以使急冷水箱在壓力之下從蒸汽汽包中將帶有溶解的中子毒物的水排放到PWR內(nèi)。
文檔編號G21C15/18GKCN102693765SQ201210092243
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月23日
發(fā)明者J·D·馬洛伊 申請人:巴布科克和威爾科克斯核能股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan