反應(yīng)堆嚴(yán)重事故狀態(tài)下熔融物滯留非能動冷卻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種反應(yīng)堆嚴(yán)重事故狀態(tài)下堆芯熔融物的堆內(nèi)和堆外滯留非能動冷卻系統(tǒng)，尤其適用于小型鋼制安全殼的中、大功率模塊式反應(yīng)堆。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(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；(2)熔融物堆外冷卻和滯留。
[0003]目前國內(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承接堆芯熔融物，并將熔融物冷卻和滯留在捕集器里面。
[0004]目前國際上被成功的開發(fā)和應(yīng)用的熔融物冷卻和滯留策略中，坩禍?zhǔn)讲都魅廴谖镄袨椴淮_定，擴(kuò)展式捕集器需求面積大、熔融物限制范圍不緊湊，且都適用于大型混凝土安全殼的大功率反應(yīng)堆；而熔融物堆內(nèi)滯留(IVR)策略需要足夠大的裕量保證壓力容器下封頭的熱流密度低于CHF，且也需要大型鋼安全殼實(shí)現(xiàn)非能動冷卻。因此對于小型鋼安全殼的中、大功率模塊式反應(yīng)堆，這三種策略的適用性不好。
[0005]因此，針對小型鋼制安全殼的模塊式反應(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)滯留與堆外滯留非能冷卻系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要針對小型鋼制安全殼的模塊式反應(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)滯留和堆外滯留非能冷卻系統(tǒng)，能夠在堆芯衰變熱從小到大的三種層次下，實(shí)現(xiàn)堆芯熔融物的冷卻和滯留。
[0007]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
反應(yīng)堆嚴(yán)重事故狀態(tài)下熔融物堆內(nèi)和堆外滯留非能動冷卻系統(tǒng)，包括壓力容器環(huán)腔進(jìn)水孔，壓力容器環(huán)腔，壓力容器環(huán)腔壁面，壓力容器環(huán)腔排汽孔，環(huán)腔水池，水池環(huán)腔，水池環(huán)腔排汽孔，坩禍冷卻水池，鋼安全殼上部水池，環(huán)腔水池排水管線，再循環(huán)地坑，再循環(huán)管線，坩禍冷卻水池補(bǔ)水管線，坩禍腔室補(bǔ)水管線，坩禍冷卻水池排水管線，坩禍，坩禍腔室。
[0008]其中，壓力容器壁面與環(huán)腔壁面之間構(gòu)成壓力容器環(huán)腔，在壓力容器環(huán)腔的頂部設(shè)置有壓力容器環(huán)腔排汽孔；圍繞著環(huán)腔壁面設(shè)置了環(huán)腔水池；在環(huán)腔的底部設(shè)置了壓力容器環(huán)腔進(jìn)水孔；
水池環(huán)腔壁面未被環(huán)腔水池包圍的部分設(shè)置了坩禍將其包圍，形成坩禍腔室，壓力容器環(huán)腔進(jìn)水孔接通壓力容器環(huán)腔及坩禍腔室，坩禍向上延伸包圍了環(huán)腔水池，形成水池環(huán)腔，在水池環(huán)腔的頂部設(shè)置了水池環(huán)腔排氣孔，水池環(huán)腔與坩禍腔室相連通，在坩禍外圍設(shè)置了坩禍冷卻水池，水池頂部有開口，水池外圍是鋼安全殼，圍繞著鋼安全殼的上半部設(shè)置了鋼安全殼上部水池； 環(huán)腔水池通過環(huán)腔水池排水管線和坩禍冷卻水池補(bǔ)水管線與坩禍冷卻水池連通；
再循環(huán)地坑設(shè)置在鋼安全殼內(nèi)，通過再循環(huán)管線和坩禍冷卻水池補(bǔ)水管線與坩禍冷卻水池連通；
坩禍腔室通過坩禍腔室補(bǔ)水管線和坩禍冷卻水池排水管線與坩禍冷卻水池連通；
所述的環(huán)腔水池排水管線設(shè)置有止回閥和控制閥，坩禍冷卻水池補(bǔ)水管線上設(shè)置有止回閥和控制閥，再循環(huán)管線上設(shè)置有止回閥和控制閥，坩禍腔室補(bǔ)水管線上設(shè)置有止回閥和控制閥，坩禍冷卻水池排水管線上只設(shè)置控制閥門。
[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，由多個導(dǎo)向板組成，導(dǎo)向板之間有間隙，導(dǎo)向板與鋼安全殼之間形成冷凝環(huán)隙；
所述的鋼安全殼筒體周圍安裝有集水裝置，集水裝置由環(huán)繞安全殼筒體內(nèi)表面的集水坑和接通集水坑與再循環(huán)地坑的導(dǎo)流流道組成。
[0010]所述的壓力容器環(huán)腔進(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。
[0011]所述的壓力容器環(huán)腔排汽孔、水池環(huán)腔排汽孔由浮板蓋住。
[0012]所述的環(huán)腔壁面的底部設(shè)置成緩沖托盤。
[0013]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了如下的技術(shù)效果:根據(jù)事故序列中不同衰變熱實(shí)現(xiàn)堆芯熔融物三種層次的冷卻和滯留。(I)滯留于堆芯:堆芯衰變熱較小時(shí)，通過壓力容器筒體外壁面的冷卻帶出堆芯衰變熱，避免燃料組件坍塌和堆芯下部支承板失效，實(shí)現(xiàn)熔融物堆芯滯留；(2)滯留于下封頭內(nèi):堆芯衰變熱增大時(shí)，燃料組件坍塌、堆芯熔化重定位，通過下封頭外表面的冷卻帶出熔融物衰變熱，實(shí)現(xiàn)堆芯熔融物下封頭內(nèi)滯留；(3)滯留于坩禍內(nèi):堆芯衰變熱繼續(xù)進(jìn)一步增大時(shí)，下封頭外表面冷卻不足，壓力容器熔穿失效，通過坩禍外表面的冷卻帶出熔融物衰變熱，實(shí)現(xiàn)堆芯熔融物坩禍內(nèi)滯留。
【附圖說明】
[0014]圖1反應(yīng)堆嚴(yán)重事故狀態(tài)下熔融物滯留非能動冷卻系統(tǒng)示意圖；
圖2壓力容器環(huán)腔進(jìn)水孔示意圖；
圖3冷凝水導(dǎo)流和集水裝置示意圖。
[0015]附圖中附圖標(biāo)記所對應(yīng)的名稱為:1-壓力容器環(huán)腔進(jìn)水孔，2-壓力容器環(huán)腔，3-壓力容器環(huán)腔壁面，4-壓力容器環(huán)腔排汽孔，5-環(huán)腔水池，6-水池環(huán)腔，7-水池環(huán)腔排汽孔，8-坩禍冷卻水池，9-冷凝水導(dǎo)流裝置，10-鋼安全殼上部水池，11-環(huán)腔水池排水管線，12-再循環(huán)地坑，13-再循環(huán)管線，14-坩禍冷卻水池補(bǔ)水管線，15-坩禍腔室補(bǔ)水管線，16-坩禍冷卻水池排水管線，17-緩沖托盤，18-坩禍，19-坩禍腔室，20-集水裝置，21-帶孔導(dǎo)向管，22-中空不銹鋼浮球，23-沖孔板，24-導(dǎo)向板；25_冷凝環(huán)隙；26_集水坑；27_導(dǎo)流流道，28-壓力容器，29-鋼安全殼，30-壓力容器下封頭，31-環(huán)腔水池排水管線止回閥，32-環(huán)腔水池排水管線控制閥門，33-再循環(huán)管線止回閥，34-再循環(huán)管線控制閥門，35-坩禍冷卻水池補(bǔ)水管線止回閥，36-坩禍冷卻水池補(bǔ)水管線控制閥門，37-坩禍腔室補(bǔ)水管線止回閥，38-坩禍腔室補(bǔ)水管線控制閥門，39-坩禍冷卻水池排水管線控制閥門。
具體實(shí)施例
[0016]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(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所示的一種反應(yīng)堆嚴(yán)重事故狀態(tài)下熔融物滯留非能動冷卻系統(tǒng)，包括壓力容器環(huán)腔進(jìn)水孔I，壓力容器環(huán)腔2，壓力容器環(huán)腔壁面3，壓力容器環(huán)腔排汽孔4，環(huán)腔水池5，水池環(huán)腔6，水池環(huán)腔排汽孔7，坩禍冷卻水池8，鋼安全殼上部水池10，環(huán)腔水池排水管線11，再循環(huán)地坑12，再循環(huán)管線13，坩禍冷卻水池補(bǔ)水管線14，坩禍腔室補(bǔ)水管線15，坩禍冷卻水池排水管線16，坩禍18，坩禍腔室19。
[0017]其中，壓力容器壁面與環(huán)腔壁面3之間構(gòu)成壓力容器環(huán)腔2，在壓力容器環(huán)腔2的頂部設(shè)置有壓力容器環(huán)腔排汽孔4 ;圍繞著環(huán)腔壁面3設(shè)置了環(huán)腔水池5 ;在環(huán)腔2的底部設(shè)置了壓力容器環(huán)腔進(jìn)水孔I ;
水池環(huán)腔壁面3未被環(huán)腔水池5包圍的部分設(shè)置了坩禍18將其包圍，形成坩禍腔室19，壓力容器環(huán)腔進(jìn)水孔I接通壓力容器環(huán)腔I及干過腔室19，坩禍18向上延伸包圍了環(huán)腔水池5，形成水池環(huán)腔6，在水池環(huán)腔6的頂部設(shè)置了水池環(huán)腔排氣孔7，水池環(huán)腔6與坩禍腔室19相連通，在坩禍18外圍設(shè)置了坩禍冷卻水池8，水池頂部有開口，水池外圍是鋼安全殼29，圍繞著鋼安全殼的上半部設(shè)置了鋼安全殼上部水池10 ;
環(huán)腔水池5通過環(huán)腔水池排水管線11和坩禍冷卻水池補(bǔ)水管線14與坩禍冷卻水池8連通；
再循環(huán)地坑12設(shè)置在鋼安全殼29內(nèi)，通過再循環(huán)管線13和坩禍冷卻水池補(bǔ)水管線14與坩禍冷卻水池8連通；
坩禍腔室19通過坩禍腔室補(bǔ)水管線15和坩禍冷卻水池排水管線16與坩禍冷卻水池8連通；
所述的環(huán)腔水池排水管線11設(shè)置有止回閥31和控制閥32，坩禍冷卻水池補(bǔ)水管線14上設(shè)置有止回閥35和控制閥36，再循環(huán)管線13上設(shè)置有止回閥33和控制閥34，坩禍腔室補(bǔ)水管線15上設(shè)置有止回閥37和控制閥38，坩禍冷卻水池排水管線16上只設(shè)置控制閥門39 ο
[0018]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)對嚴(yán)重事故時(shí)確定的需要啟動堆芯熔融物滯留及冷卻措施的溫度時(shí)，一般而言為650度，開啟坩禍腔室補(bǔ)水管線15與坩禍冷卻水池排水管線16的控制閥門，坩禍冷卻水池8依靠重力向坩禍腔室19注水，通過壓力容器環(huán)腔進(jìn)水孔I淹沒壓力容器，同時(shí)開啟環(huán)腔水池排水管線11與坩禍冷卻水池補(bǔ)水管線14的控制閥門，環(huán)腔水池5依靠重力向坩禍冷卻水池8注水。
[0019]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，堆芯熱量通過堆芯圍板、吊籃、壓力容器筒體壁面以輻射換熱、對流換熱和導(dǎo)熱的方式帶出，加熱了在壓力容器環(huán)腔2內(nèi)的流體，流體由于溫度上升導(dǎo)致密度降低，與坩禍冷卻水池8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。當(dāng)壓力容器環(huán)腔2內(nèi)的流體及水蒸氣向上流動到達(dá)頂部時(shí)，從排氣孔4流出，水直接回到坩禍冷卻水池，水蒸氣進(jìn)入安全殼上部空間。
[0020]在堆芯裸露、衰變熱繼續(xù)增大時(shí)，堆芯的熱量不足以通過壓力容器筒體外壁面冷卻導(dǎo)出，燃料組件坍