[發明專利]限制乏燃料池補給水的安全殼內乏燃料儲存器

有效

• 申請號: 201480022814.3
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN105122377B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: L·E·康韋;J·赫拉諾夫斯基
• 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;G21C19/07
• 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: 胡海滔

相關申請的交叉引用

本申請要求在2013年3月14日提交的美國專利申請序列號No.61/781,245的優先權，其通過援引并入本文。

技術領域

本發明涉及一種用于核電站的被動式乏燃料冷卻系統，并且更具體地，涉及一種限制乏燃料池補給水的安全殼內乏燃料儲存器。

背景技術

核反應堆發電系統的二次側產生用于發出可售電力的蒸汽。對于諸如壓水反應堆或液態金屬冷卻反應堆的反應堆類型來說，一次側包括封閉回路，該封閉回路是孤立的并且與用于產生有用蒸汽的二次回路呈熱交換的關系。對于諸如沸水反應堆或氣冷反應堆的反應堆類型來說，用于發出可售電力的氣體在反應堆堆芯內被直接加熱。將描述壓水反應堆的應用，作為下文主張概念的示例性應用；但是應當理解，其它類型的反應堆也可以從本文公開的概念中同等地受益。

壓水反應堆系統的一次側包括包封堆芯內部結構(所述堆芯內部結構支撐含有可裂變材料的多個燃料組件)的反應堆容器、在熱交換蒸汽發生器內的一次回路、增壓器的內部容積、用于使被增壓的水循環的泵和管道；所述管道將蒸汽發生器和泵中的每一個獨立地連接至反應堆容器。包括蒸汽發生器、泵、和管道系統(所述管道連接至容器)的一次側部件中的每一個形成一次側的環路。

出于闡述的目的，圖1示出了簡化的壓水核反應堆一次系統，所述一次系統包括大體圓筒形的反應堆壓力容器10，反應堆壓力容器10具有包封核堆芯14的閉合頂蓋12。液體反應堆冷卻劑(比如水)由泵16泵入容器10中、穿過堆芯14，熱能在堆芯14中被吸收并且通過熱交換器18(通常稱為蒸汽發生器)排出，在熱交換器18中，熱量被傳遞至諸如蒸汽驅動渦輪發生器的利用回路(未示出)中。然后，反應堆冷卻劑返回至泵16，從而完成一次環路。通常地，多個上述環路通過反應堆冷卻劑管道20連接至單個反應堆容器10。

通常在12至18個月的周期內對壓水核反應堆補給燃料。在補給燃料的過程期間，移除堆芯內的一部分已輻照的燃料組件，并使用新燃料組件進行補充，所述新燃料組件重新安置在堆芯周圍。通常在離開反應堆安全殼22的水的作用下將移除的乏燃料組件傳輸至容納乏燃料池的獨立建筑中，所述獨立建筑在圖1中象征性地示出并用附圖標記24表示，這些放射性燃料組件儲存在乏燃料池中。乏燃料池中的水足夠深，以將放射性屏蔽到可接受的水平，并且防止燃料組件中的燃料棒達到可能破壞燃料棒包殼的溫度，所述燃料棒包殼密封地容納放射性燃料材料和裂變產物。冷卻至少持續到燃料組件內的衰變熱降低至組件的溫度對于干式儲存來說可接受的水平。

日本的福島第一核電站事件增強了對于長時間電力喪失對冷卻乏燃料池的系統可能造成的后果的關注。由于海嘯，存在廠區外和廠區內的電力喪失，這造成了電站斷電期(stationblackoutperiod)。電力的喪失關閉了乏燃料池的冷卻系統。一些乏燃料池中的水由于浸沒在池中的高放射性乏燃料組件的加熱所造成的池溫升高而通過汽化和蒸發消散掉。在長時間沒有電力將替換水泵入池中的情況下，燃料組件可能潛在地暴露出來，理論上，這可能升高這些組件中的燃料棒的溫度，從而可能導致這些燃料棒包殼的破壞以及可能導致放射性逃逸到環境中。

最近設計的被動式冷卻核電站(比如由賓夕法尼亞州蔓越莓鎮的西屋電力有限責任公司提供的AP核電站設計，其使用了被動式安全系統)已經被評估為能夠在發生像福島那樣的極端事件之后連續地提供至少三天的冷卻。

本發明的一個目標是改變處理和儲存乏燃料的方式，使得乏燃料能夠在福島類型的事件之后被冷卻至少十天。

本發明的另一目標是提供這樣的被動冷卻，以便使商用1,100兆瓦的核電站能夠使用被動裝置向堆芯和乏燃料提供十天或更多天的冷卻。

發明內容