[實用新型]C形管堆芯捕集器與熱量導出裝置

有效

• 申請號: 201821980965.1
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN209249089U
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 鞠鵬;龍彪;蘇前華;吳小航;盧冬華
• 申請（專利權）人: 中廣核研究院有限公司;中廣核研究院有限公司龍崗分公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: G21C9/016
• 分類號: G21C9/016;G21C15/18
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;林志榮

本實用新型公開一種C形管堆芯捕集器，包括捕集容器與換熱管束，換熱管束包括多個呈C形結構的換熱管，每一換熱管的兩端連接于捕集容器的同一側壁并與捕集容器的外部連通。冷卻水可從換熱管的較低一端進入管中，再將熔融物的熱量從換熱管的較高一端帶出。在熱量導出的過程中冷卻水不與熔融物直接接觸，不會產生大量蒸汽，有利于降低嚴重事故時安全殼內超壓的風險。多個換熱管組成的換熱結構能夠在壓力容器下有限的空間內盡量增大與熔融物的接觸面積，能夠高效地將熱量導出。本實用新型還公開了一種包括該C形管堆芯捕集器的熱量導出裝置。相應的，本實用新型還公開了一種具有該C形管堆芯捕集器的熱量導出裝置。

技術領域

本實用新型涉及反應堆安全設備技術領域，尤其涉及一種堆芯捕集容器以及包括該容器的熱量導出裝置。

背景技術

堆芯熔化是指核反應堆溫度上升過高，造成燃料棒熔化并發生破損的事故，這是核電站可能發生的事故中最為嚴重的事態。在堆芯熔化事故中，由于堆芯失去冷卻，堆芯余熱無法導出，燃料溫度不斷升高，控制棒、燃料包殼和支撐結構首先出現熔化，隨后燃料開始熔化并且向下坍塌，堆熔混合物隨著下柵板及下支撐板的失效掉入下腔室，隨之壓力容器底部裸露燒干，隨后將下封頭熔穿，堆熔物掉入或噴射到堆坑，與堆坑內的水作用產生的大量水蒸汽、不凝結氣體和放射性氣溶膠進入安全殼內，隨后堆熔物與混凝土底板發生作用，堆坑底板及徑向發生熔蝕，并釋放出大量不凝結氣體。由于不凝結氣體中可燃氣體的存在，并在安全殼內大空間不斷積聚，濃度不斷上升，可能發生燃爆威脅安全殼的完整性。同時不凝結氣體不斷的積聚，最終可使安全殼超壓失效。

為防止嚴重事故下堆芯熔融物的泄露，一般會設置堆芯捕集容器來容納熔融物并對其進行冷卻，比如上海核工程研究設計院提出的“底部注水疊加外部冷卻的大型非能動核電廠堆芯捕集器”以及歐洲EPR(Evolutionary Power Reactors)采用的擴展式堆芯捕集器。但是，這兩種冷卻系統中均包括將水噴淋或浸漫到熔融物上的冷卻手段，當水與高溫熔融物接觸時會產生大量蒸汽甚至氦氣，就容易造成上述的安全殼內壓力過高的危險情況。

因此，為避免上述危險，有必要提供一種冷卻水不與熔融物直接接觸的堆芯捕集器以及相關的熱量導出裝置。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種冷卻水不與熔融物直接接觸的堆芯捕集器。

本實用新型的另一目的是提供一種是提供一種包括該堆芯捕集器的熱量導出裝置。

為了實現上述目的，本實用新型提供了一種C形管堆芯捕集器，包括上部開口的捕集容器與位于所述捕集容器中的換熱管束，所述換熱管束包括多個呈C形結構的換熱管，每一所述換熱管的兩端連接于所述捕集容器的同一側壁并與所述捕集容器的外部連通。

與現有技術相比，本實用新型的C形管堆芯捕集器在捕集容器中設置了C形結構的多個換熱管，且換熱管的兩端與容器之外連通，由于其為C形結構，因此存在較高的一端與較低的一端，因此冷卻水可從換熱管的較低一端進入管中，再將熔融物的熱量從換熱管的較高一端帶出。在熱量導出的過程中冷卻水不與熔融物直接接觸，因此不會產生大量蒸汽，有利于降低嚴重事故時安全殼內超壓的概率。同時，多個換熱管組成的換熱結構能夠在壓力容器下有限的空間內盡量增大與熔融物的接觸面積，導熱能力較強，能夠高效地將熱量導出。

較佳地，所述捕集容器內具有并排設置的多個所述換熱管束，每一所述換熱管束包括豎向設置且大小遞增的多個所述換熱管。

較佳地，所述換熱管包括金屬管以及包裹在所述金屬管之外的難熔層。難熔層由氧化鎂或氧化鋯材料制成，在金屬管之外包裹難熔層可以對金屬管起到保護作用，避免高溫熔融物將換熱管燙穿。同時，難熔層還在一定程度上降低了傳熱效率，避免熔融物迅速加熱換熱管內冷卻水而造成瞬時大量蒸汽導致安全殼超壓。

較佳地，所述換熱管包括連接于所述捕集容器的同一側壁的下管段、上管段以及連接于所述下管段與上管段之間的連接段，所述下管段、上管段呈傾斜方向相反的傾斜狀。