核反應(yīng)堆嚴(yán)重事故狀態(tài)下熔融物堆內(nèi)滯留非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種核反應(yīng)堆嚴(yán)重事故狀態(tài)下熔融物堆內(nèi)滯留非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)，特別適用于小型鋼安全殼的小、中功率模塊式反應(yīng)堆。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的第三代反應(yīng)堆設(shè)計(jì)中，為緩解嚴(yán)重事故實(shí)現(xiàn)堆芯熔融物冷卻和滯留的策略主要有兩種:1、熔融物堆內(nèi)冷卻和滯留策略(IVR) ;2、熔融物堆外冷卻和滯留。第一種策略的應(yīng)用以AP600/AP1000為代表。第二種策略需要設(shè)置專門的熔融物捕集器來(lái)承接堆芯熔融物，并將熔融物冷卻和滯留在捕集器里面。
[0003]AP600/AP1000嚴(yán)重事故后，堆芯熔融物不可避免地迀移重定位于壓力容器下封頭，因此通過(guò)IVR策略實(shí)現(xiàn)熔融物下封頭內(nèi)滯留。而對(duì)于小型鋼安全殼的小、中功率模塊式反應(yīng)堆而言，當(dāng)其衰變熱較小時(shí)，可以通過(guò)壓力容器筒體外壁面冷卻堆芯，避免熔融物迀移重定位于下封頭，實(shí)現(xiàn)熔融物堆芯滯留；其次，小型鋼安全殼的小、中功率模塊式反應(yīng)堆與大型鋼安全殼大功率的AP1000在反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)布置、安全殼大小、反應(yīng)堆功率等方面有很大的差別。
[0004]因此，針對(duì)小型鋼安全殼的小、中功率模塊式反應(yīng)堆，需要提出一種新的嚴(yán)重事故狀態(tài)下堆芯熔融物堆內(nèi)滯留非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要針對(duì)小型鋼安全殼的小、中功率模塊式反應(yīng)堆，提供了一種新的嚴(yán)重事故狀態(tài)下堆芯熔融物堆內(nèi)滯留非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)，采用熔融物滯留縱深防御策略，在堆芯衰變熱較小和最大的兩種情況下，實(shí)現(xiàn)堆芯熔融物的冷卻和滯留，保持壓力容器完整性。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
核反應(yīng)堆嚴(yán)重事故狀態(tài)下熔融物堆內(nèi)滯留非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)，包括保溫層流道進(jìn)水孔、保溫層流道、保溫層、頂部排氣孔、抑壓水池、上部水池、抑壓水池堆腔注水管線控制閥門、再循環(huán)地坑、再循環(huán)管線控制閥門；
其中，保溫層流道是反應(yīng)堆壓力容器外壁和保溫層間的流體流道，保溫層流道的頂部設(shè)置有頂部排氣孔，在底部設(shè)置有保溫層流道進(jìn)水孔，保溫層流道進(jìn)水孔接通保溫層流道及圍繞著保溫層設(shè)置的堆腔，抑壓水池設(shè)置在鋼安全殼內(nèi)，通過(guò)抑壓水池堆腔注水管線與堆腔相通；鋼安全殼內(nèi)還設(shè)置有再循環(huán)地坑，通過(guò)再循環(huán)管線與堆腔相通，抑壓水池堆腔注水管線設(shè)置有抑壓水池堆腔注水管線控制閥門，再循環(huán)管線設(shè)置有再循環(huán)管線控制閥門和止回閥；上部水池設(shè)置為包圍在鋼安全殼的上部。
[0007]所述的保溫層流道進(jìn)水孔由沖孔板、帶孔導(dǎo)向管及等量中空不銹鋼浮球組成。
[0008]所述的頂部排氣孔由浮板蓋住。
[0009]所述的鋼安全殼圓弧形內(nèi)表面上安裝有冷凝水導(dǎo)流裝置，冷凝水導(dǎo)流裝置由多個(gè)導(dǎo)向板組成，導(dǎo)向板之間有間隙，與鋼安全殼形成冷凝環(huán)隙。
[0010]所述的鋼安全殼筒體內(nèi)安裝有集水裝置，集水裝置由環(huán)繞安全殼筒體內(nèi)表面的集水坑及接通集水坑和再循環(huán)地坑的導(dǎo)流流道組成。
[0011]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了如下的技術(shù)效果:采用熔融物滯留縱深防御理念，實(shí)現(xiàn)堆芯衰變熱較小和最大兩種情況下的堆芯熔融物冷卻和滯留:(1)當(dāng)堆芯衰變熱較小時(shí)，通過(guò)保溫層流道流體冷卻壓力容器筒體外壁面持續(xù)帶走堆芯熱量，減輕堆芯熔化程度并使熔融物滯留在堆芯中，避免熔融物重新在壓力容器下封頭定位。(2)當(dāng)堆芯衰變熱最大時(shí)，堆芯熔融物迀移重定位于下封頭內(nèi)，通過(guò)保溫層流道冷卻下封頭外壁面帶出熔融池衰變熱，實(shí)現(xiàn)堆芯熔融物在壓力容器下封頭內(nèi)滯留。通過(guò)以上兩種熔融物非能動(dòng)冷卻與堆內(nèi)滯留方式，保持壓力容器完整性。(3)可實(shí)現(xiàn)安全殼的長(zhǎng)期冷卻效果。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為核反應(yīng)堆嚴(yán)重事故狀態(tài)下熔融物堆內(nèi)滯留非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)示意圖；
圖2為保溫層流道進(jìn)水孔示意圖；
圖3為冷凝水導(dǎo)流和集水裝置示意圖。
[0013]附圖中附圖標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱為:1_保溫層流道進(jìn)水孔；2_保溫層流道；3_保溫層；4_頂部排氣孔；5_抑壓水池；6_冷凝水導(dǎo)流裝置；7_上部水池；8_集水裝置；9_抑壓水池堆腔注水管線控制閥門；10-再循環(huán)地坑；11-再循環(huán)管線控制閥門；12-再循環(huán)管線止回閥；13_帶孔導(dǎo)向管；14_中空不銹鋼浮球；15_沖孔板；16_抑壓水池堆腔注水管線；17-再循環(huán)管線；18-鋼安全殼；19-壓力容器；20_堆腔；21_冷凝環(huán)隙；22_集水坑；23_導(dǎo)流流道，24-導(dǎo)向板。
具體實(shí)施例
[0014]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)的介紹:
實(shí)施例1
如圖1所示，核反應(yīng)堆嚴(yán)重事故狀態(tài)下熔融物堆內(nèi)滯留非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)包括保溫層流道進(jìn)水孔1、保溫層流道2、保溫層3、頂部排氣孔4、抑壓水池5、上部水池7、抑壓水池堆腔注水管線控制閥門9、再循環(huán)地坑10及再循環(huán)管線控制閥門11，其中，保溫層流道2是反應(yīng)堆壓力容器19外壁和保溫層3之間的流體流道，保溫層流道2的頂部設(shè)置有頂部排氣孔4，在底部設(shè)置有保溫層流道進(jìn)水孔I，保溫層流道進(jìn)水孔I接通保溫層流道2及圍繞著保溫層3設(shè)置的堆腔20，抑壓水池5設(shè)置在鋼安全殼18內(nèi)，通過(guò)抑壓水池堆腔注水管線16與堆腔20相通；鋼安全殼18內(nèi)還設(shè)置有再循環(huán)地坑10，通過(guò)再循環(huán)管線17與堆腔20相通，抑壓水池堆腔注水管線16設(shè)置有抑壓水池堆腔注水管線控制閥門9，再循環(huán)管線17設(shè)置有再循環(huán)管線控制閥門11和止回閥12 ;上部水池7設(shè)置為包圍在鋼安全殼18的上部。
[0015]在反應(yīng)堆發(fā)生堆芯熔化的嚴(yán)重事故時(shí)，堆芯的流體出口溫度升高，達(dá)到核電廠應(yīng)對(duì)嚴(yán)重事故時(shí)確定的需要啟動(dòng)堆芯熔融物滯留及冷卻措施的溫度時(shí)，一般而言為650度，開(kāi)啟抑壓水池堆腔注水管線16的控制閥門9，抑壓水池5依靠重力流經(jīng)堆腔注水管線向堆腔20注水，進(jìn)入保溫層流道2。當(dāng)抑壓水池5向堆腔20注水時(shí)，堆腔20充滿水，抑壓水池5的水通過(guò)進(jìn)水孔I進(jìn)入保溫層流道2，將壓力容器19部分淹沒(méi)。
[0016]由于處于嚴(yán)重事故狀態(tài)下，在堆芯裸露、衰變熱較小時(shí)，隨著堆芯裸露時(shí)間的增加，燃料組件包殼溫度上升，堆芯熱量通過(guò)堆芯圍板、吊籃、壓力容器筒體壁面以輻射換熱、對(duì)流換熱和導(dǎo)熱的方式帶出，加熱了在保溫層流道2內(nèi)的流體，保溫層流道2中的流體由于溫度上升導(dǎo)致密度降低，與堆腔中溫度較低密度較大的流體形成密度差，形成自然循環(huán)流動(dòng)。當(dāng)保溫層流道2內(nèi)的流體及水蒸氣向上流動(dòng)到達(dá)保溫層流道2的頂部時(shí)，從頂部排氣孔4流出，水直接回到再循環(huán)地坑10，水蒸氣進(jìn)入鋼安全殼18上部空間。
[0017]在堆芯裸露、衰變熱變大時(shí)，堆芯的熱量不足以通過(guò)壓力容器筒體外壁面冷卻導(dǎo)出，燃料組件坍塌、堆芯支承板失效，堆芯熔融物迀移重定位于下封頭內(nèi)，此時(shí)也是通過(guò)壓力容器環(huán)腔流體冷卻下封頭外壁面帶出下封頭熔融池衰變熱，只是冷卻作用面從壓力容器筒體外壁面轉(zhuǎn)移到下封頭外壁面。
[0018]不管是冷卻壓力