核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核電站嚴(yán)重事故應(yīng)對領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種能夠應(yīng)對嚴(yán)重事故工況的核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]自從切爾諾貝利、三哩島、福島核電站事故后，世界各國對核電安全的重視達(dá)到了前所未有的高度，在對下一代核電站發(fā)生嚴(yán)重事故概率提出更高要求的同時，紛紛結(jié)合各國在役、在建的核電機組特點提出嚴(yán)重事故緩解策略改進(jìn)方案。在中國核安全局2014年4月18日發(fā)布的新版《核動力廠設(shè)計安全規(guī)定》(HAF102)和IAEA導(dǎo)則NS-G-1.10中，也要求核電站在設(shè)計中應(yīng)盡實際可能地考慮設(shè)置嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解措施。
[0003]壓水堆核電站發(fā)生嚴(yán)重事故后，如果堆內(nèi)冷卻手段失效，反應(yīng)堆堆芯將逐漸熔化坍塌而掉入反應(yīng)堆壓力容器底部。此時，如果得不到有效的外部冷卻，反應(yīng)堆壓力容器將會被熔穿，導(dǎo)致堆內(nèi)熔融物滯留失效，堆芯熔融物進(jìn)入到反應(yīng)堆堆坑，繼而與混凝土底板發(fā)生MCCI反應(yīng)(熔融物與混凝土反應(yīng))并釋放出危害性的可燃?xì)怏w，從而使得嚴(yán)重事故狀況顯著惡化。
[0004]為防止堆內(nèi)熔融物滯留失效，部分已公開壓水堆核電站采用堆外冷卻方式冷卻反應(yīng)堆壓力容器，即:嚴(yán)重事故工況下向堆坑內(nèi)注水，使反應(yīng)堆壓力容器浸泡在堆坑水體中，通過外壁冷卻方式確保反應(yīng)堆壓力容器不被熔穿，從而使得堆內(nèi)熔融物能夠被穩(wěn)定地滯留在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)。為防止因臨界熱流密度不足導(dǎo)致的反應(yīng)堆壓力容器熔穿現(xiàn)象，冷卻介質(zhì)必須以較大的流量流經(jīng)反應(yīng)堆壓力容器外壁，因此，需要為反應(yīng)堆壓力容器外部冷卻介質(zhì)提供合適的流道設(shè)計，設(shè)法使堆外冷卻介質(zhì)產(chǎn)生較強的自然循環(huán)效應(yīng)。一般地，會在反應(yīng)堆壓力容器外壁與其保溫層之間設(shè)置合適的間隙，并在保溫層上下部分別設(shè)置出汽口和進(jìn)水口，嚴(yán)重事故工況下上部出汽口和下部進(jìn)水口依靠非能動原理自動打開，從而為堆外冷卻提供上升流道。由于上部出汽口處排出的汽水混合物中，蒸汽質(zhì)量份額很小(約1%量級)，主要成分是飽和水，只有設(shè)法使這部分飽和水以較小的壓降回流到堆坑底部，才能構(gòu)成強烈穩(wěn)定的堆外冷卻自然循環(huán)效應(yīng)。實驗和分析證明，加大堆外冷卻的自然循環(huán)流量有利于提高臨界熱流密度，從而可以更好地保證堆外冷卻能力。
[0005]部分已公開的核電設(shè)計中，通過反應(yīng)堆壓力容器支撐環(huán)的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計為堆外冷卻提供自然循環(huán)回流流道，但部分核電站反應(yīng)堆支撐環(huán)因抗震設(shè)計等需求，其上端面高于堆坑溢流標(biāo)高，沒法由其為堆外冷卻提供回流流道。為此，需要調(diào)整堆坑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，解決其堆外冷卻的回流流道問題。此外，堆坑結(jié)構(gòu)緊湊，其功能要求較多，需合理整合正常運行及嚴(yán)重事故下的功能設(shè)計，并在此框架下解決堆外冷卻的回流流道問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:提供一種核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)，以保證冷卻介質(zhì)在嚴(yán)重事故工況下能夠形成穩(wěn)定自然循環(huán)，更有效地對反應(yīng)堆壓力容器進(jìn)行冷卻，確保反應(yīng)堆壓力容器的完整性。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)，其包括堆坑屏蔽墻、由堆坑屏蔽墻圍成的堆坑、設(shè)置在堆坑內(nèi)的反應(yīng)堆壓力容器和設(shè)置在反應(yīng)堆壓力容器外的保溫層，保溫層與反應(yīng)堆壓力容器之間、保溫層與堆坑屏蔽墻之間均存在上下貫通的流道；堆坑屏蔽墻的下部穿設(shè)有堆坑注水管線；所述堆坑屏蔽墻的上部內(nèi)壁開設(shè)有容留空間，堆坑屏蔽墻中設(shè)置有將容留空間與堆坑底部空間連通的回流流道。
[0008]作為本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，所述回流流道包括用于連通堆坑底部空間的底部出口，底部出口處設(shè)置有可開啟的阻擋件；正常工況下，阻擋件將回流流道的底部出口關(guān)閉，避免堆坑正常送風(fēng)從回流流道旁路；嚴(yán)重事故工況下，阻擋件依靠非能動原理自動打開，使回流流道暢通，確保容留空間中的堆外冷卻介質(zhì)順利回流到堆坑底部。
[0009]作為本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，所述保溫層與反應(yīng)堆壓力容器之間的流道為嚴(yán)重事故下堆外冷卻介質(zhì)的上升流道；在嚴(yán)重事故工況下，所述上升流道和回流流道在介質(zhì)密度差的作用下形成自然循環(huán)回路，持續(xù)對反應(yīng)堆壓力容器進(jìn)行外部冷卻。
[0010]作為本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，所述堆坑屏蔽墻的容留空間通過主管道進(jìn)出口與堆坑外部空間連通；在嚴(yán)重事故工況下，上升流道中的汽液混合介質(zhì)在容留空間內(nèi)分離成蒸汽和飽和水，其中蒸汽通過堆坑屏蔽墻上的主管道進(jìn)出口排出堆坑并帶走堆坑熱量，分離出的飽和水通過回流流道重新流回到堆坑底部。
[0011]作為本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，所述保溫層的底部開設(shè)有注水孔，頂部與反應(yīng)堆壓力容器之間留有出汽口 ；保溫層的上部出汽口和下部注水孔平時關(guān)閉，在嚴(yán)重事故工況下依靠非能動原理自動打開，從而在反應(yīng)堆壓力容器與保溫層之間形成堆外冷卻介質(zhì)的上升流道。
[0012]作為本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，所述注水孔全部位于反應(yīng)堆壓力容器的下封頭下方。
[0013]作為本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，所述回流流道的頂部入口位于堆坑屏蔽墻容留空間的最低點。
[0014]作為本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，所述堆坑屏蔽墻的容留空間位于反應(yīng)堆主管道接管段標(biāo)高處，且為環(huán)形。
[0015]作為本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，所述反應(yīng)堆壓力容器的上部連接有多根主管道，主管道一一對應(yīng)地自主管道進(jìn)出口穿出堆坑屏蔽墻；主管道進(jìn)出口的大小大于主管道的橫截面積，從而將容留空間與堆坑外部空間連通。
[0016]作為本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，所述環(huán)形容留空間的底壁上安裝有支撐環(huán)，支撐環(huán)對所有主管道的根部形成支撐，使得反應(yīng)堆壓力容器懸空收容在堆坑內(nèi)；回流流道的頂部入口位于支撐環(huán)外側(cè)的容留空間底壁上。
[0017]作為本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，所述主管道進(jìn)出口的底壁高于環(huán)形容留空間的底壁，回流流道的頂部入口位于環(huán)形容留空間底壁的最低點。
[0018]作為本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，所述保溫層與堆坑屏蔽墻之間的流道為正常通風(fēng)流道，在正常工況下用做堆坑通風(fēng)的氣流通道。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)通過在堆坑屏蔽墻中設(shè)置回流流道，確保了蒸汽夾帶的飽和水能夠順利流回堆坑，因此能夠在堆坑內(nèi)的上升流道和回流流道之間形成穩(wěn)定自然循環(huán)，確保反應(yīng)堆壓力容器在嚴(yán)重事故工況下得到快速持續(xù)地冷卻，從而有效地將熔融物滯留在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)。
【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說明，其中:
[0021]圖1為本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益技術(shù)效果更加清晰明白，以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的【具體實施方式】僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不是為了限定本發(fā)明。
[0023]請參閱圖1，本發(fā)明核電站反應(yīng)堆壓力容器與屏蔽墻的組合結(jié)構(gòu)包括堆坑屏蔽墻10、由堆坑屏蔽墻10圍成的堆坑20和設(shè)置在堆坑20內(nèi)的反應(yīng)堆壓力容器30。反應(yīng)堆壓力容器30在上部連接有自堆坑屏蔽墻10穿出的多根主管道32。
[0024]堆坑屏蔽墻10包括側(cè)墻12和底板14。側(cè)墻12在上部的內(nèi)壁上開有一個環(huán)形的容留空間120和多個將容留空間120與堆坑外部空間連通的主管道進(jìn)出口 122;容留空間120位于反應(yīng)堆主管道接管段的標(biāo)高處。主管道進(jìn)出口 122的數(shù)量和位置與主管道32的數(shù)量和位置相對應(yīng)。容留空間120的底壁上安裝有支撐環(huán)16，支撐環(huán)16對所有主管道32的根部形成支撐，使得反應(yīng)堆壓力容器30懸空收容在堆坑20內(nèi)。由于主管道進(jìn)出口 122的大小大于主管道32的橫截面積，且二者之間未采用密封設(shè)置，因此主管道進(jìn)出口 122成為堆坑20及容留空間120與外部空間連通的通道。主管道進(jìn)出口 122的底壁高于容留空間120的底壁，主管道進(jìn)出口 122和容留空間120共同形成堆坑屏蔽墻10的出汽口。側(cè)墻12的下部密封穿設(shè)有堆坑注水管線18，堆坑注水管線18的出口位于靠近堆坑20底部的位置，用于在嚴(yán)重事故工況下向堆坑20內(nèi)注水。堆坑注水管線18與堆坑補水箱、安全殼內(nèi)換料水箱等水源連接，通過非能動、能動或二者相結(jié)合的方式向堆坑2