[發明專利]非能動安全殼冷凝水注入系統

有效

• 申請號: 201410166955.4
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN104167229B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 李志輝;楊燕寧;周志偉;韓彥敏
• 申請（專利權）人: 國核華清（北京）核電技術研發中心有限公司;國家核電技術有限公司
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李濤,何逵游

技術領域

本發明涉及核反應堆安全設計技術，具體涉及一種用于嚴重事故冷卻堆芯熔融物的非能動安全殼冷凝水注入系統。

背景技術

在核電站設計中，核安全是需考慮的首要問題。美國西屋公司的AP系列核電技術得益于它的模塊化建造技術、簡化的系統設計和非能動技術的全面應用。在已有的美國西屋公司的AP系列核電站設計中，反應堆發生失水事故或者蒸汽管道破裂情況下，破口噴出的蒸汽會在鋼制安全殼容器內壁上冷凝，冷凝水在重力的作用下，沿著容器內壁向下流動。在安全殼容器直筒壁頂部到操作平臺之間，設有兩處集水槽，集水槽收集的水通常排向安全殼內換料水箱(IRWST)。由于這兩處集水槽位于安全殼結構內高位，冷凝水流量較大。中國專利93104983.0提供了一種非能動冷卻裝置，用于應急冷卻反應堆。不同的是，該裝置利用的水源是來自安全殼結構內額外的儲水箱里的水，沒有利用反應堆自身（破口噴出）的水來冷卻反應堆堆芯。而且儲水箱位于操作平臺之下，循環水流量較小。

如果能將兩處集水槽收集到的冷凝水在排向IRWST中途全部或者部分收集起來，用于反應堆發生嚴重事故情況時，直接冷卻堆芯熔融物，這樣，安全殼冷凝水利用率就會大大提高。

當反應堆發生嚴重事故時,非能動堆芯注入系統失效，已不能保證堆芯得到足夠的冷卻，堆芯會發生裸露、熔化。在熔化過程中，高溫熔融物會發生移位，落入壓力容器下腔室，并在壓力容器的底部形成熔融池。如果此時不能及時有效排出堆芯熔融物的熱量，壓力容器就會被熔穿，熔融物落入堆腔室后，就可能發生一系列堆外物理現象，致使安全殼升溫升壓，對安全殼的完整性構成嚴重威脅。因此，如何對熔融物進行有效的冷卻是緩解反應堆嚴重事故的關鍵。

為緩解嚴重事故后果，根據嚴重事故發展特征，國內外已提出多種應對嚴重事故的策略。熔融物堆內滯留（In-Vessel?Retention，IVR)是AP系列設計中嚴重事故緩解方式的標志性特征。對于IVR而言，?ERVC作為一種嚴重事故緩解策略，即從壓力容器外部對熔融物進行冷卻，使壓力容器下封頭不致由于堆芯熔融物施加的熱和機械載荷而損壞。但是隨著反應堆功率的不斷提升（諸如CAP1700?甚至更高），堆芯熔融池的形成和分層機理目前并未被充分理解，堆芯熔融物冷卻僅僅依靠IVR-ERVC這種策略，壓力容器的失效具有較大的不確定性，因此反應堆的安全也會存在一定的風險。

因此，所屬領域的技術人員需要一種能夠克服以上現有技術中所存在的缺點的新型非能動安全殼冷凝水注入系統，以用于嚴重事故冷卻堆芯熔融物。考慮在已有的IVR-ERVC基礎上，在安全殼結構內增加一套非能動安全殼冷凝水注入系統，用于直接冷卻堆芯熔融物，就可以在一定程度上延緩堆芯因衰變熱升溫的速度，降低壓力容器底部融熔池的熱流密度，進而保證IVR措施的有效性，提高反應堆的安全性。

發明內容

本發明的主要目的是基于反應堆安全設計需要，根據蒸發-冷凝原理，在安全殼結構內提供一種非能動安全殼冷凝水注入系統，該系統在反應堆發生嚴重事故時（壓力容器內的壓力基本是1巴-1.5巴），利用自身特有的高位壓差和反應堆自身水源（由破口噴出的水），能夠確保將安全殼冷凝水直接注入堆芯，并且重復循環利用，同時結合已有的IVR-ERVC技術綜合運用，可以更為有效地冷卻堆芯熔融物，帶走堆芯熱量，緩解嚴重事故的后果，提高反應堆的安全性。

除非特殊情況有其他限制，否則下列定義適用于本說明書中使用的術語。

此外，除非另行定義，否則本文所用的所有科技術語的含義與本發明所屬領域的技術人員通常理解是一樣的。如發生矛盾，以本說明書及其包括的定義為準。

對于本發明而言，本申請中所使用的一些術語的定義如下：

“集水溝槽距離反應堆堆芯標高”是指沿安全殼容器內壁圓周方向布置的集水溝槽與安全殼內壁的交點距離反應堆壓力容器下封頭中位平面之間的垂直距離，參見本申請圖1和圖2。

如本文中所用，方向性術語“上”、“下”與說明書附圖紙面上的具體方向是相一致的。術語“垂直”、“縱向”是指在說明書附圖紙面上大體上豎直的方向；而“橫向”、“水平”是指在說明書附圖紙面上大體上水平的方向。

如本文所用，術語“約”是指數量、尺寸、配方、參數以及其他數量和特性是不精確的并且不需要是精確的值，但是可以與精確值近似和/或大于或小于精確值，以便反映容許偏差、測量誤差等，以及所屬領域的技術人員已公知的其他因素。