《大型非能动核电厂熔融物堆内和堆外滞留相结合的装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大型非能动核电厂熔融物堆内和堆外滞留相结合的装置.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103578580 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103578580 A (21)申请号 201310264749.2 (22)申请日 2013.06.27 G21C 9/016(2006.01) (71)申请人 上海核工程研究设计院 地址 200233 上海市徐汇区虹漕路 29 号 (72)发明人 刘鑫 黄高峰 方立凯 曹克美 张琨 王佳赟 (74)专利代理机构 核工业专利中心 11007 代理人 程旭辉 卢慧 (54) 发明名称 大型非能动核电厂熔融物堆内和堆外滞留相 结合的装置 (57) 摘要 本发明提供了一种大型非能动核电厂熔融物 堆内和。
2、堆外滞留相结合的装置， 包括混凝土牺牲 层 （4） 、 堆芯捕集器腔室 （7） 、 堆芯捕集器难熔层 （8） 、 冷却通道入口 （9） 、 冷却通道出口 （10） 和堆 芯捕集器底部冷却通道 （11） 。本发明提出了一 套熔融物堆外冷却与 IVR 系统进行有机结合的装 置， 当 IVR 成功时， 可以实现熔融物的堆内滞留 ； 当 IVR 失效以后， 通过堆芯捕集器底部冷却通道 的非能动冷却， 实现熔融物的堆外滞留， 从而增强 大型非能动压水堆核电厂缓解严重事故的能力。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专。
3、利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103578580 A CN 103578580 A 1/1 页 2 1. 一种大型非能动核电厂熔融物堆内和堆外滞留相结合的装置， 其特征在于包括混凝 土牺牲层 （4） 、 堆芯捕集器腔室 （7） 、 堆芯捕集器难熔层 （8） 、 冷却通道入口 （9） 、 冷却通道出 口 （10） 和堆芯捕集器底部冷却通道 （11） ； 其中， 反应堆堆腔 （6） 底部设置有混凝土牺牲层 （4） ， 混凝土牺牲层 （4） 下部设有密封的堆芯捕集器腔室 （7） ， 堆芯捕集器腔室 （7） 下部设置 锅状的堆芯捕集器难熔层 （8） ， 堆芯捕。
4、集器难熔层 （8） 下部沿圆周布置有圆环形的堆芯捕 集器底部冷却通道 （11） ， 堆芯捕集器底部冷却通道 （11） 上设有冷却通道入口 （9） 、 冷却通 道出口 （10） ， 堆芯捕集器腔室 （7） 、 堆芯捕集器难熔层 （8） 、 堆芯捕集器底部冷却通道 （11） 一起组成堆芯捕集器。 2. 如权利要求 1 所述的一种大型非能动核电厂熔融物堆内和堆外滞留相结合的装置， 其特征在于堆芯捕集器采用难熔材料制成。 3. 如权利要求 2 所述的一种大型非能动核电厂熔融物堆内和堆外滞留相结合的装置， 其特征在于堆芯捕集器材料为氧化镁或者氧化锆。 4. 如权利要求 1 所述的一种大型非能动核电厂熔融。
5、物堆内和堆外滞留相结合的装置， 其特征在于堆芯捕集器底部冷却通道 （11） 采用非能动设计， 从位置较高的储水箱向堆芯捕 集器底部冷却通道 （11） 进行重力注射， 通过吸收堆芯捕集器的热量， 汽水混合物从堆芯捕 集器底部冷却通道 （11） 的出口出去， 后续经过水蒸汽凝结和收集， 又重新回至储水箱内， 从 而实现非能动的冷却。 5. 如权利要求 1 所述的一种大型非能动核电厂熔融物堆内和堆外滞留相结合的装置， 其特征在于混凝土牺牲层 （4） 的厚度在 0.2m 4m 之间。 权 利 要 求 书 CN 103578580 A 2 1/3 页 3 大型非能动核电厂熔融物堆内和堆外滞留相结合的装置。
6、 技术领域 0001 本发明涉及大型非能动压水堆技术领域， 具体涉及一种大型非能动核电厂熔融物 堆内和堆外滞留相结合的装置。 背景技术 0002 堆芯捕集器技术的使用可以使压力容器出来的熔融物有效的滞留在某一装置中， 通过采用相应的熔融物堆外冷却技术， 可以有效防止堆芯熔融物与混凝土的相互作用， 从 而减小安全壳底部熔穿的风险， 并显著减少裂变产物向环境的释放， 极大降低严重事故下 的放射性后果。 0003 在现有的大型非能动压水堆核电厂的设计中， 采用了熔融物堆内滞留 （In-vessel retention） 的技术来确保反应堆压力容器下封头不发生失效， 从而防止堆外蒸汽爆炸和熔 融物与混。
7、凝土相互作用的发生。然而， IVR 的成功需要满足一定的条件。因此， IVR 也有失 效的风险， IVR 失效后， 堆芯熔融物将从压力容器向堆腔释放， 如果堆腔内有大量的水， 将发 生蒸汽爆炸， 堆芯熔融物与混凝土的相互作用也随之发生， 极有可能导致大量放射性物质 向环境释放。 因此， 需要在原有IVR技术的基础之上， 增设一套熔融物堆外滞留装置， 在IVR 失效后， 可以有效滞留堆芯熔融物， 防止地板熔穿等事件的发生， 从而实现堆内熔融物滞留 与堆外熔融物滞留的有机结合， 实现核电厂安全的纵深防御。 发明内容 0004 本发明的目的是克服现有技术的缺陷， 提供一种大型非能动核电厂熔融物堆内和。
8、 堆外滞留相结合的装置 , 在原堆腔基础之上再往下设计一个腔室， 并且原堆腔的混凝土底 板作为牺牲材料 , 当 IVR 成功时实现熔融物堆内滞留， 当 IVR 失效时实施熔融物的堆外滞 留。 0005 为了实现上述目的， 本发明的技术方案为， 一种大型非能动核电厂熔融物堆内和 堆外滞留相结合的装置， 包括混凝土牺牲层、 堆芯捕集器腔室、 堆芯捕集器难熔层、 冷却通 道入口、 冷却通道出口和堆芯捕集器底部冷却通道 ； 其中， 反应堆堆腔底部设置有混凝土 牺牲层， 混凝土牺牲层下部设有密封的堆芯捕集器腔室， 堆芯捕集器腔室下部设置锅状的 堆芯捕集器难熔层， 堆芯捕集器难熔层下部沿圆周布置有圆环形的。
9、堆芯捕集器底部冷却通 道， 堆芯捕集器底部冷却通道上设有冷却通道入口、 冷却通道出口， 堆芯捕集器腔室、 堆芯 捕集器难熔层、 堆芯捕集器底部冷却通道一起组成堆芯捕集器。 0006 所述堆芯捕集器采用难熔材料制成， 优选氧化镁或者氧化锆。 0007 所述堆芯捕集器底部冷却通道采用非能动设计， 从位置较高的储水箱向堆芯捕集 器底部冷却通道进行重力注射， 通过吸收堆芯捕集器的热量， 汽水混合物从堆芯捕集器底 部冷却通道的出口出去， 后续经过水蒸汽凝结和收集， 又重新回至储水箱内， 从而实现非能 动的冷却。 0008 所述混凝土牺牲层的厚度在 0.2m-4m 之间。 说 明 书 CN 1035785。
10、80 A 3 2/3 页 4 0009 本发明的进步之处在于 ： 本发明提出了一套熔融物堆外冷却与 IVR 系统进行有机 结合的装置， 当IVR成功时， 可以实现熔融物的堆内滞留 ； 当IVR失效以后， 可以先将熔融物 收集在反应堆堆腔内， 通过不断侵蚀混凝土底板， 在混凝土底板被熔穿以后， 熔融物将进入 堆芯捕集器难熔层， 通过堆芯捕集器底部冷却通道的非能动冷却， 实现熔融物的堆外滞留， 从而增强大型非能动压水堆核电厂缓解严重事故的能力。 附图说明 0010 图 1 为本发明的结构示意图。 0011 图中， 1反应堆压力容器 ； 2保温层出口 ； 3保温层 ； 4混凝土牺牲层 ； 5堆 腔注。
11、水入口 ； 6反应堆堆腔 ； 7堆芯捕集器腔室 ； 8堆芯捕集器难熔层 ； 9冷却通道入 口 ； 10冷却通道出口 ； 11堆芯捕集器底部冷却通道。 具体实施方式 0012 下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。 0013 本发明的技术方案为， 一种大型非能动核电厂熔融物堆内和堆外滞留相结合的装 置， 如图 1 所示， 包括混凝土牺牲层 4、 堆芯捕集器腔室 7、 堆芯捕集器难熔层 8、 冷却通道入 口9、 冷却通道出口10和堆芯捕集器底部冷却通道11 ； 其中， 反应堆堆腔6底部设置有混凝 土牺牲层 4， 厚度在 0.2m-4m 之间， 混凝土牺牲层 4 下部设有密封的堆芯捕集器腔室 。
12、7， 堆芯 捕集器采用难熔材料制成， 优选氧化镁或者氧化锆， 堆芯捕集器腔室 7 下部设置锅状的堆 芯捕集器难熔层 8， 堆芯捕集器难熔层 8 下部沿圆周布置有圆环形的堆芯捕集器底部冷却 通道11， 堆芯捕集器底部冷却通道11上设有冷却通道入口9、 冷却通道出口10， 堆芯捕集器 腔室 7、 堆芯捕集器难熔层 8、 堆芯捕集器底部冷却通道 11 一起组成堆芯捕集器， 反应堆压 力容器 1、 保温层出口 2、 保温层 3、 堆腔注水入口 5、 反应堆堆腔 6 为现有设备。 0014 当核电厂发生严重事故时， 堆芯开始熔化和坍塌， 熔融物逐渐聚集在反应堆压力 容器 1 的下腔室， 为了缓解严重事故。
13、的后果， 首先起作用的是 IVR 功能， 冷却水通过堆腔注 水入口 5 进入反应堆堆腔 6， 反应堆堆腔 6 内的水位逐渐升高， 并且在保温层 3 内建立两相 自然循环， 水蒸汽从保温层出口 2 出来。IVR 功能成功执行时， 堆芯熔融物的衰变热可以通 过反应堆压力容器 1 的壁面导出， 从而保持了压力容器的完整性。 0015 当IVR功能无法成功执行时， 堆芯熔融物聚集在反应堆压力容器1的下腔室， 由于 熔融物衰变热的作用导致压力容器下封头失效， 堆芯熔融物将落入反应堆堆腔 6 ； 与下落 的堆芯熔融物接触的是反应堆堆腔的混凝土牺牲层 4。堆芯熔融物将与混凝土发生相互作 用导致混凝土不断消融。
14、。在这个过程中， 混凝土牺牲层 4 起到了牺牲材料的作用， 它可以对 堆芯熔融物起到稀释的作用， 也能一定程度上降低堆芯熔融物的温度， 同时也可以缓解熔 融物从压力容器 1 下落时的热冲击作用， 从而起到保护下部堆芯捕集器的作用。此外， 如果 发生压力容器外的蒸汽爆炸， 反应堆堆腔 6 可以作为牺牲腔室， 这样就可以起到缓解蒸汽 爆炸后果的作用。当混凝土牺牲层 4 熔穿以后， 熔融物将落入堆芯捕集器腔室 7， 从而到达 堆芯捕集器难熔层 8， 堆芯捕集器难熔层 8 能将熔融物收集起来 ； 堆芯捕集器难熔层 8 的底 部设有堆芯捕集器底部冷却通道 11， 堆芯捕集器底部冷却通道 11 内的冷却水。
15、通过位置较 高的储水箱向冷却通道入口 9 进行重力注射， 冷却水通过吸收堆芯捕集器的热量后变成汽 说 明 书 CN 103578580 A 4 3/3 页 5 水混合物。冷却通道出口 10 的水蒸汽进入安全壳以后， 通过非能动安全壳冷却系统进行冷 凝， 冷凝水又被重新收集进入储水箱， 从而实现冷却水 - 水蒸汽 - 冷却水的自然循环。通过 上述装置功能的实现， 熔融物将被有效滞留和冷却在堆芯捕集器内， 从而缓解了严重事故 的后果。 0016 上面对本发明的实施例作了详细说明， 上述实施方式仅为本发明的最优实施例， 但是本发明并不限于上述实施例， 在本领域普通技术人员所具备的知识范围内， 还可以在 不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。 说 明 书 CN 103578580 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103578580 A 6 。