一種分層強(qiáng)制鋪展的堆芯熔融物捕集器的制造方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明屬于核反應(yīng)堆安全
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種分層強(qiáng)制鋪展的堆芯熔融物捕集器。【
背景技術(shù)：
】[0002]在三里島和切爾諾貝利核電站的嚴(yán)重事故之后，核電界開始集中力量對嚴(yán)重事故的預(yù)防和后果緩解進(jìn)行研究和攻關(guān)，諸多結(jié)論明確了防范與緩解嚴(yán)重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。當(dāng)壓水堆核電站發(fā)生嚴(yán)重事故時，堆芯余熱排出手段的喪失將使冷卻劑蒸發(fā)耗盡，堆芯裸露并持續(xù)升溫，燃料元件由于失去冷卻而發(fā)生融化，堆芯熔融物落入壓力容器(RPV)下腔室，繼而造成壓力容器下封頭失效，如果不能采取有效措施對其冷卻，堆芯熔融物有可能將壓力容器熔穿。壓力容器熔穿后，熔融物直接噴射到安全殼筏基上與結(jié)構(gòu)混凝土相互作用(MCCI)、一定時間內(nèi)以較快的速度逐漸向下侵蝕安全殼的筏基，若筏基厚度不足，則底板可能被熔穿，并導(dǎo)致安全殼的完整性破壞，隨后放射性物質(zhì)將直接進(jìn)入土壤，對環(huán)境造成嚴(yán)重影響。為了避免堆芯熔融物導(dǎo)致的大規(guī)模放射性物質(zhì)釋放，堆芯捕集器的相關(guān)設(shè)計(jì)逐漸產(chǎn)生。目前針對嚴(yán)重事故下，堆芯熔融物的冷卻與收集策略主要可分為兩種:壓力容器內(nèi)熔融物的冷卻與保持(IVR)，在美國的AP1000機(jī)型設(shè)計(jì)中采用；壓力容器外熔融物冷卻與收集(EVR)，在俄羅斯的WWER1000機(jī)型和法國的EPR機(jī)型中采用。WWER1000機(jī)型采用“坩禍”式堆芯捕集器，它是位于壓力容器下部的一個獨(dú)立的容器結(jié)構(gòu)，主要由下底板、犧牲材料和扇形熱交換器組成。EPR機(jī)型采用“鋪展”式堆芯捕集器，嚴(yán)重事故情況下，堆芯形成可流動液態(tài)熔融物，直接流入反應(yīng)堆堆坑中，在高溫作用下熔融物與堆坑犧牲性混凝土發(fā)生反應(yīng)，逐漸消融犧牲混凝土，達(dá)到初步冷卻、收集熔融物的功能。[0003]關(guān)于堆芯捕集器的研究，國外起步較早，相關(guān)專利較多，如:美國麻省理工大學(xué)于1978年的專利，Corecatcherfornuclearreactorcoremeltdowncontainment(US4113560)，該專利可視為EVR的設(shè)計(jì)雛形；法國原子能機(jī)構(gòu)于1981年的專利，Corecatcherdevice(US4280872)，該專利將EVR技術(shù)提升到了工程應(yīng)用的水平；1982年的專利，Moltencorecatcherandcontainmentheatremovalsystem(US4342621)提出將熱管技術(shù)用于EVR;美國能源部1983年的專利，Combinat1npiperupturemitigatorandin_vesselcorecatcher(US4412969)，首次提出了IVR的概念；此外的相關(guān)專利還有Retrofittablenuclearreactorcorecatcher(US4442065)、Nuclearreactorequippedwithacorecatcher(US5263066)、Nuclearreactorinstallat1nwithacorecatcherdeviceandmethodforexter1rcoolingofthelatterbynaturalcirculat1n(US5343506)、Corecatchercoolingbyheatpipe(US6353651)、CorecatcherCooling(US7558360)^Corecatcher,manufacturingmethodthereof?reactorcontainmentvesselandmanufacturingmethodthereof(1138358732)等。中國對堆芯捕集器的研究在從俄羅斯引進(jìn)WWER核電系統(tǒng)之后逐漸增多，在引進(jìn)美國APlOOO核電技術(shù)之后形成了一系列專利，如:俄羅斯2007年在我國申請的專利，損壞的LWR核反應(yīng)堆的襯層定位和冷卻系統(tǒng)(CN200410031091.1)，該專利即為WWER的EVR方案；中核工業(yè)二十三建設(shè)有限公司201年在WWER施工過程中形成的專利技術(shù)，一種核電站堆芯捕集器的安裝方法(CN201010529073.1);韓國水力原子力株式會社2010年的專利，具有集成冷卻通道的堆芯捕集器(CN201080068588.4)，其主旨在于對熔融物覆蓋底板的冷卻；上海核工程研究設(shè)計(jì)院在AP1000引進(jìn)消化吸收及CAP1400設(shè)計(jì)過程中逐漸形成的EVR技術(shù)，底部注水疊加外部冷卻的大型非能動核電廠堆芯捕集器(CN201310005308.0)、一種大型非能動壓水堆核電廠坩禍型堆芯摧集器(CN201310005342.8)、有熔融物擴(kuò)展室的大型非能動壓水堆核電廠堆芯捕集器(0似01310005579.6)、大型非能動核電廠熔融物堆內(nèi)和堆外滯留相結(jié)合的裝置(CN201310264749.2)、有熔融物擴(kuò)展室的大型非能動壓水堆核電廠堆芯捕集器(CN201320007203.4)、一種大型非能動壓水堆核電廠堪竭型堆芯捕集器(CN2013200072I8.0)、大型非能動核電廠熔融物堆內(nèi)和堆外滯留相結(jié)合的裝置(CN201320007347.X)、底部注水疊加外部冷卻的大型非能動核電廠堆芯捕集器(CN201320007522)。[0004]上述所有堆芯捕集器相關(guān)專利均未考慮采用分層強(qiáng)制鋪展手段實(shí)現(xiàn)熔融物的充分展開，從而使熔融物熱量導(dǎo)出最大化?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0005]針對目前所采用的堆芯熔融物捕集器所存在的不足，以及熔融物冷卻降溫方面的問題，有必要設(shè)計(jì)一種具備強(qiáng)制鋪展功能的熔融物捕集器，能夠更加可靠的鋪展熔融物，使其充分展開，增加熔融物的熱交換面積，提高熔融物熱交換率，更好的對熔融物進(jìn)行降溫冷卻。[0006]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種分層強(qiáng)制鋪展的堆芯熔融物捕集器，包括通過熔融物轉(zhuǎn)移通道連接反應(yīng)堆堆坑的熔融物擴(kuò)展室，其中，在所述熔融物擴(kuò)展室的內(nèi)部底面設(shè)置有能夠承載所述熔融物轉(zhuǎn)移通道輸送的熔融物的捕集器底板，層疊設(shè)置在所述捕集器底板上方的一組帶有捕集器蓋板通孔的捕集器蓋板，所述捕集器底板、捕集器蓋板通過若干個蓋板下落定向支撐連接，位于上層的所述捕集器蓋板能夠覆蓋在所述捕集器底板或位于下方的所述捕集器蓋板上。[0007]進(jìn)一步，[0008]所述捕集器底板外圍邊沿設(shè)置有捕集器底板輪廓凸沿，內(nèi)部板面上設(shè)置有若干捕集器底板凸起及捕集器底板凹陷；[0009]所述捕集器蓋板的上表面的外圍邊沿設(shè)置有捕集器蓋板輪廓上凸沿，上表面內(nèi)部板面上設(shè)置有若干捕集器蓋板凸起及捕集器蓋板凹陷;所述捕集器蓋板的下表面的外圍邊沿設(shè)置有捕集器蓋板輪廓下凸沿，下表面內(nèi)部板面上設(shè)置有若干向下突出的捕集器蓋板格柵，各個所述捕集器蓋板格柵之間構(gòu)成熔融物鋪展腔；[0010]所述熔融物鋪展腔能夠容納所述捕集器底板上的所述捕集器底板凸起或位于下方的所述捕集器蓋板上的捕集器蓋板凸起;所述捕集器底板凹陷、捕集器蓋板凹陷能夠容納上方的所述捕集器蓋板的所述捕集器蓋板格柵；[0011]所述捕集器底板輪廓凸沿、捕集器蓋板輪廓下凸沿能夠緊密連接，所述捕集器蓋板、捕集器底板之間構(gòu)成一個熔融物鋪展空間；上層的所述捕集器蓋板的所述捕集器蓋板輪廓下凸沿與下層的所述捕集器蓋板的所述捕集器蓋板輪廓上凸沿能夠緊密連接，上下兩個所述捕集器蓋板之間構(gòu)成一個熔融物鋪展空間；所述熔融物鋪展空間通過所述捕集器蓋板通孔與外部連通；[0012]所述捕集器底板、捕集器蓋板中還設(shè)置有與所述熔融物擴(kuò)展室的內(nèi)部空間貫通的冷卻劑通道。[0013]進(jìn)一步，所述捕集器蓋板上還設(shè)置有若干落速阻尼器，用于控制所述捕集器蓋板沿所述蓋板下落定向支撐下落的速度。[0014]更進(jìn)一步，所述捕集器底板、捕集器蓋板、蓋板下落定向支撐均采用耐高溫的金屬、合金、非金屬或復(fù)合材料制造，接觸或靠近熔融物的表面或表層，均采用鎢基高密度合金或碳化硅陶瓷復(fù)合材料。[0015]進(jìn)一步，所述捕集器蓋板上還設(shè)置有控制所述捕集器蓋板下落的蓋板釋放觸發(fā)開關(guān)。[0016]進(jìn)一步，所述熔融物擴(kuò)展室上還設(shè)置有熔融物擴(kuò)展室注水管線和熔融物擴(kuò)展室通風(fēng)通道。[0017]進(jìn)一步，所述反應(yīng)堆堆坑內(nèi)設(shè)置有金屬合金的堆坑犧牲材料，所述熔融物轉(zhuǎn)移通道與所述反應(yīng)堆堆坑的連接處設(shè)置有坑底熔斷塞。[0018]進(jìn)一步，所述熔融物轉(zhuǎn)移通道內(nèi)還設(shè)置有熔融物過流總量傳感器、熔融物轉(zhuǎn)移通道溫度傳感器、熔融物轉(zhuǎn)移通道熱成像儀;所述熔融物擴(kuò)展室內(nèi)還設(shè)置有熔融物擴(kuò)展室熱成像儀。[0019]更進(jìn)一步，所述蓋板釋放觸發(fā)開關(guān)能夠根據(jù)所述熔融物過流總量傳感器、熔融物轉(zhuǎn)移通道溫度傳感器、熔融物轉(zhuǎn)移通道熱成像儀發(fā)送的數(shù)據(jù)信號以及所述捕集器蓋板的釋放數(shù)量被觸發(fā)，也能夠通過手動或遠(yuǎn)程當(dāng)前第1頁1 2 3