[發明專利]應對嚴重事故的新型三重安全殼

有效

• 申請號: 201410088912.9
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN104916333B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 夏祖諷;程書劍;王曉雯
• 申請（專利權）人: 上海核工程研究設計院
• 主分類號: G21C13/093
• 分類號: G21C13/093;G21C13/087;G21C9/004;G21C15/18
• 代理公司: 核工業專利中心11007
• 代理人: 李東斌

技術領域

本發明屬于核電安全技術領域，具體涉及一種應對嚴重事故的新型三重安全殼。

背景技術

安全殼是核電廠最重要的構筑物，其主要功能是在假想的設計基準事故后，承受內壓，包容氣載放射性釋放物，并在正常運行期間為反應堆堆芯和冷卻劑系統提供屏障。同時，安全殼也是反應堆冷卻劑系統的熱力邊界，可以將事故后產生的熱量排入大氣、河海水體等最終熱阱，具有防止超壓的功能。

目前較為流行的安全殼的類型主要包括帶鋼襯里的預應力混凝土安全殼、由預應力混凝土安全殼和普通混凝土安全殼組成的雙層安全殼、由鋼安全殼與鋼筋混凝土/鋼板混凝土屏蔽廠房共同組成的雙層安全殼。

我國的秦山一期便是采用自主設計的帶鋼襯里的單層預應力混凝土安全殼。采用法國EPR技術的臺山核電廠和采用俄羅斯VVER技術的田灣核電廠采用了由帶鋼襯里的預應力鋼筋混凝土安全殼和普通鋼筋混凝土安全殼組成的雙層安全殼。這兩種雙層安全殼由預應力鋼筋混凝土安全殼承受事故壓力，事故的熱量通過能動的設施傳入河海水體。

而目前我國從美國引進的采用AP1000技術的三門核電廠、海陽核電廠，則是采用由鋼安全殼與鋼筋混凝土屏蔽廠房共同組成的雙層安全殼。它由鋼安全殼承擔事故壓力，事故的熱量經鋼安全殼表面以非能動的水冷和氣冷相結合的方式傳入大氣。

AP1000核電廠在基準事故下的安全殼非能動冷卻，是通過屏蔽廠房頂部的非能動安全殼冷卻水箱所儲水的噴淋來進行的。而日本福島核事故的災難，主要是因為在極端工況下能動冷卻失效造成的。相比以往的安全殼，非能動理念的AP1000核電廠具有更高的可靠性。

目前上述所有的單層或雙層安全殼的設計都是面對假想的設計基準事故，即只考慮反應堆一回路/二回路熱傳輸系統管道破裂噴發的失水事故所引發的瞬發內壓及相應的熱量。該工況下主安全殼所承擔的設計內壓通常在0.3-0.4MPa，而反應堆事故一旦不可控而演變成如日本福島核電廠那樣堆芯熔毀導致反應堆壓力容器破損的嚴重熔塌事故，此時核電廠的延期超壓會達到原設計的3倍左右。目前所有的單層或雙層安全殼結構的設計，都只是對嚴重事故的緩解下功夫，因此只能以主安全殼的內壓承載力裕量來應對這種高額超壓，故在福島事故那種工況下，放射性物質向環境的泄漏的風險依然很大。

中國發明專利03143620.X提出了一種新型的沸水反應堆安全殼，該專利對安全殼內部結構進行了調整，具有一定的創新性。但未對安全殼本身做出重大改進，在余熱排出和防止超壓方面，未有顯著進步。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應對嚴重事故的新型三重安全殼，其采用非能動冷卻的方式，使核電廠即使發生最嚴重事故的極端工況也能確保對環境的安全可靠性。

本發明的技術方案如下：一種應對嚴重事故的新型三重安全殼，該安全殼包括預應力混凝土安全殼、鋼安全殼、鋼筋混凝土屏蔽廠房以及安全殼底板，其中，安全殼底板和鋼束張拉廊道均固定在地基上，預應力混凝土安全殼位于安全殼底板上，并通過鋼束張拉廊道頂部的倒U型鋼束及預應力混凝土安全殼筒身的插筋相連接；鋼安全殼罩在預應力混凝土安全殼外，并通過鋼安全殼筒壁末端的T型錨固件錨入安全殼底板中；鋼筋混凝土屏蔽廠房罩在鋼安全殼外，并通過其筒壁上的插筋與安全殼底板固定連接，鋼筋混凝土屏蔽廠房的筒壁中部開有進氣口，在錐形屋頂中央開有排氣口，并在屋頂外一體澆筑有環繞排氣口的環形安全殼冷卻水箱；在預應力混凝土安全殼內部設有框架結構的安全殼內部結構，安全殼內部結構用于容納和支撐反應堆壓力容器、蒸發器、安全殼內置換料水箱等反應堆設備；玄武巖堆芯熔融物基床通過耐高溫鎢合金鋼托盤，置于預應力混凝土安全殼內的安全殼底板上，普通鋼結構屏蔽板結構的可熔塞體搭接在安全殼內部結構的框架上，并位于反應堆壓力容器正下方以及玄武巖堆芯熔融物基床的正上方。

所述的預應力混凝土安全殼由圓筒形筒壁和半橢球穹頂構成，其圓筒形筒壁和半橢球穹頂的下部設有雙層環向預應力鋼束，錨固在圓筒形筒壁上的兩個扶壁柱中，圓筒形筒壁的縱向設有穿過半橢球穹頂的雙層倒U型的預應力鋼束，錨固在安全殼底板下的鋼束張拉廊道的頂部。

所述的鋼筋混凝土屏蔽廠房屋頂的托架上焊接有噴淋水流量分配盤，安全殼冷卻水箱中的冷卻水可流入噴淋水流量分配盤后，均勻地分配至鋼安全殼表面并形成水膜。

所述的玄武巖堆芯熔融物基床由耐熔的玄武巖塊體砌成，呈上凸的半橢球型，并在嚴重事故下，熔塌的堆芯熔融物在熔穿可熔塞體后流淌在玄武巖堆芯熔融物基床上并散布開，降低反應性并冷卻。