[發明專利]大型非能動核電廠熔融物堆內和堆外滯留相結合的裝置

無效

• 申請號: 201310264749.2
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103578580A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 劉鑫;黃高峰;方立凱;曹克美;張琨;王佳赟
• 申請（專利權）人: 上海核工程研究設計院
• 主分類號: G21C9/016
• 分類號: G21C9/016
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 程旭輝;盧慧

技術領域

本發明涉及大型非能動壓水堆技術領域，具體涉及一種大型非能動核電廠熔融物堆內和堆外滯留相結合的裝置。

背景技術

堆芯捕集器技術的使用可以使壓力容器出來的熔融物有效的滯留在某一裝置中，通過采用相應的熔融物堆外冷卻技術，可以有效防止堆芯熔融物與混凝土的相互作用，從而減小安全殼底部熔穿的風險，并顯著減少裂變產物向環境的釋放，極大降低嚴重事故下的放射性后果。

在現有的大型非能動壓水堆核電廠的設計中，采用了熔融物堆內滯留（In-vessel?retention）的技術來確保反應堆壓力容器下封頭不發生失效，從而防止堆外蒸汽爆炸和熔融物與混凝土相互作用的發生。然而，IVR的成功需要滿足一定的條件。因此，IVR也有失效的風險，IVR失效后，堆芯熔融物將從壓力容器向堆腔釋放，如果堆腔內有大量的水，將發生蒸汽爆炸，堆芯熔融物與混凝土的相互作用也隨之發生，極有可能導致大量放射性物質向環境釋放。因此，需要在原有IVR技術的基礎之上，增設一套熔融物堆外滯留裝置，在IVR失效后，可以有效滯留堆芯熔融物，防止地板熔穿等事件的發生，從而實現堆內熔融物滯留與堆外熔融物滯留的有機結合，實現核電廠安全的縱深防御。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種大型非能動核電廠熔融物堆內和堆外滯留相結合的裝置,在原堆腔基礎之上再往下設計一個腔室，并且原堆腔的混凝土底板作為犧牲材料,當IVR成功時實現熔融物堆內滯留，當IVR失效時實施熔融物的堆外滯留。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為，一種大型非能動核電廠熔融物堆內和堆外滯留相結合的裝置，包括混凝土犧牲層、堆芯捕集器腔室、堆芯捕集器難熔層、冷卻通道入口、冷卻通道出口和堆芯捕集器底部冷卻通道；其中，反應堆堆腔底部設置有混凝土犧牲層，混凝土犧牲層下部設有密封的堆芯捕集器腔室，堆芯捕集器腔室下部設置鍋狀的堆芯捕集器難熔層，堆芯捕集器難熔層下部沿圓周布置有圓環形的堆芯捕集器底部冷卻通道，堆芯捕集器底部冷卻通道上設有冷卻通道入口、冷卻通道出口，堆芯捕集器腔室、堆芯捕集器難熔層、堆芯捕集器底部冷卻通道一起組成堆芯捕集器。

所述堆芯捕集器采用難熔材料制成，優選氧化鎂或者氧化鋯。

所述堆芯捕集器底部冷卻通道采用非能動設計，從位置較高的儲水箱向堆芯捕集器底部冷卻通道進行重力注射，通過吸收堆芯捕集器的熱量，汽水混合物從堆芯捕集器底部冷卻通道的出口出去，后續經過水蒸汽凝結和收集，又重新回至儲水箱內，從而實現非能動的冷卻。

所述混凝土犧牲層的厚度在0.2m-4m之間。

本發明的進步之處在于：本發明提出了一套熔融物堆外冷卻與IVR系統進行有機結合的裝置，當IVR成功時，可以實現熔融物的堆內滯留；當IVR失效以后，可以先將熔融物收集在反應堆堆腔內，通過不斷侵蝕混凝土底板，在混凝土底板被熔穿以后，熔融物將進入堆芯捕集器難熔層，通過堆芯捕集器底部冷卻通道的非能動冷卻，實現熔融物的堆外滯留，從而增強大型非能動壓水堆核電廠緩解嚴重事故的能力。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖中，1—反應堆壓力容器；2—保溫層出口；3—保溫層；4—混凝土犧牲層；5—堆腔注水入口；6—反應堆堆腔；7—堆芯捕集器腔室；8—堆芯捕集器難熔層；9—冷卻通道入口；10—冷卻通道出口；11—堆芯捕集器底部冷卻通道。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步描述。

本發明的技術方案為，一種大型非能動核電廠熔融物堆內和堆外滯留相結合的裝置，如圖1所示，包括混凝土犧牲層4、堆芯捕集器腔室7、堆芯捕集器難熔層8、冷卻通道入口9、冷卻通道出口10和堆芯捕集器底部冷卻通道11；其中，反應堆堆腔6底部設置有混凝土犧牲層4，厚度在0.2m-4m之間，混凝土犧牲層4下部設有密封的堆芯捕集器腔室7，堆芯捕集器采用難熔材料制成，優選氧化鎂或者氧化鋯，堆芯捕集器腔室7下部設置鍋狀的堆芯捕集器難熔層8，堆芯捕集器難熔層8下部沿圓周布置有圓環形的堆芯捕集器底部冷卻通道11，堆芯捕集器底部冷卻通道11上設有冷卻通道入口9、冷卻通道出口10，堆芯捕集器腔室7、堆芯捕集器難熔層8、堆芯捕集器底部冷卻通道11一起組成堆芯捕集器，反應堆壓力容器1、保溫層出口2、保溫層3、堆腔注水入口5、反應堆堆腔6為現有設備。