[發明專利]在核電站斷電期間的非能動發電

在審

• 申請號: 201380031867.7
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN104380389A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: J·T·戴德勒;C·佩里戈
• 申請（專利權）人: 西屋電氣有限責任公司
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 羅聞

相關申請的交叉引用

根據35U.S.C.§119(e)，本申請要求在2012年7月24日提交的名為在核電站斷電期間利用熱力發電的非能動發電(Passive?Power?Production?During?SBO?With?Thermo-Electric?Generation)的第61/674,878號臨時申請的優先權。

技術領域

本發明大體涉及核電站，并且更具體地涉及用于在存在傳統的場內和場外電力損失的緊急停堆狀態下將輔助電力提供給核電站中的安全設施的非能動致動設備。

背景技術

諸如壓水反應堆的核反應堆使高壓下的冷卻劑循環穿過冷卻回路，所述冷卻回路穿越容納用于加熱冷卻劑的核燃料的反應堆壓力容器和可操作以從冷卻劑提取能量用作有用功的蒸汽發生器。余熱排出系統典型地設置成在停堆期間從壓力容器去除衰變熱。在冷卻劑損失的情況下，提供將附加冷卻劑添加到系統的裝置。可能僅涉及少量冷卻劑損失，由此可以從相對較小的高壓補水源注射附加冷卻劑，而無需減壓反應堆冷卻劑回路。如果發生冷卻劑嚴重損失，則必須從容納大量冷卻劑的低壓源添加冷卻劑。因為利用泵克服反應堆冷卻劑回路的大工作壓力(例如，2250psi或150bar)是困難的，所以反應堆冷卻劑回路在冷卻劑嚴重損失的情況下被減壓，以使得冷卻劑水可以從在核反應堆系統安全殼殼體內處于環境壓力下的安全殼內補充儲水箱添加。

由來自賓夕法尼亞州(PA)的Cranberry?Township地區的Westinghouse?Electric?Company?LLC公司提供的核反應堆系統22(在圖1中示出)的一次回路(本發明是其一部分)使用階段式減壓系統以減壓一次冷卻劑回路，這在圖1和2中示出。一系列閥72通過安全殼內補充儲水箱50中的噴淋器74將反應堆出口56(也被稱為一次冷卻劑回路的熱段)聯接到安全殼殼體54的內側，噴淋器將熱段冷卻劑的能量放出且散發到箱中的補充水中。當箱升溫且放出蒸汽時，蒸汽在安全殼殼體的內側上冷凝。當最初開始減壓時，冷卻劑回路46和安全殼內補充儲水箱沿具有較大背壓的流動路徑通過一個或多個小管道76通過減壓閥72聯接。在冷卻回路中的壓力下降時，附加管道被減壓閥72的進一步致動分階段打開，每個階段打開冷卻劑回路46和安全殼殼體54之間的更大和/或更直接的流動路徑。

最初減壓階段將通過管道連接的增壓箱80聯接到冷卻劑回路熱段56和安全殼內補充儲水箱50中的噴淋器74。噴淋器74包括管道，所述管道通向淹沒在箱中的小噴射孔，由此提供背壓且允許水由被噴淋器發射到箱50中的蒸汽冷凝。相繼的減壓階段具有逐漸變大的管道內徑。最后階段具有例如在主冷卻劑環路隔室40處將熱段直接聯接到安全殼殼體54中的大管道84，反應堆回路46的熱段56穿過所述主冷卻劑環路隔室。這種布置方式將冷卻劑回路中的壓力迅速地基本上減小到大氣壓力，而不存在相應反應堆管道的突然水力負荷。當壓力足夠低時，通過來自安全殼內補充儲水箱50的重力流動將水添加到冷卻劑回路。

反應堆系統中的自動減壓是非能動防護措施，其確保反應堆堆芯即使在冷卻劑嚴重損失的事故下也被冷卻，所述事故諸如是反應堆冷卻劑回路中的大破裂。因為安全殼內補充儲水箱通過重力排水，所以無需泵。將水排放到反應堆容器所處的安全殼建筑的底部中，形成了安全殼中的水的流體壓差，所述流體壓差足以迫使水進入被減壓的冷卻劑回路中而無需依賴諸如泵的能動元件。一旦冷卻劑回路處于大氣壓力下并且安全殼被淹沒，水就繼續被迫入反應堆容器中，在反應堆容器中，水的沸騰冷卻核燃料。從反應堆冷卻劑回路逸出的蒸汽形式的水在安全殼殼體的內側壁上冷凝，并且排放回到安全殼內補充儲水箱中，以再次注射到反應堆冷卻劑回路中。

核電站已經設計成使得在電站斷電的情況下，即，在傳統場內和場外電力完全損失的情況下，電站能夠安全地自身停堆并且僅使用非能動系統實現安全停堆狀態。傳統場內和場外電力指的是由場內和場外源傳統地產生的電力。一些簡單的閥在非能動安全系統被自動致動時將系統對準。在多數情況下，這些閥是失效保護。它們要求電力來保持處于其正常閉合位置。電力損失導致這些閥打開到其安全對準狀態。在所有情況下，這些閥的移動由來自彈簧、壓縮氣體或電池的存儲能量完成。電站被設計成維持這種狀態而無需干涉至少72小時，在這之后需要一些操作員動作以延長應對時期。在最初72小時期間，電池組被用于給任何所需設施和電站監控儀器等等提供電力。期望的是研究出附加非能動裝置，用于通過利用在停堆時和停堆之后在電站內可用的能量來延長該應對時間超過72小時。

發明內容