[發(fā)明專利]非能動閥門系統(tǒng)和核反應堆

在審

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• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109827002A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 王俊;陶新建;張清川;張廣宏;廖敏;化志剛;陳以明;謝雷;原鋼
• 申請（專利權）人: 國家電力投資集團有限公司
• 主分類號: F16K31/46
• 分類號: F16K31/46;F16K31/126;F16K1/00;G21C15/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本發(fā)明公開了一種非能動閥門系統(tǒng)和核反應堆，所述非能動閥門系統(tǒng)包括閥門、重物、驅動桿、第一容器、存儲有加壓流體的第二容器、設在第一容器內的彈性件、傳動裝置和設在第二容器內的閥瓣，驅動桿在手動操作下沿可平移，傳動裝置可將重物保持在初始位置，彈性件推動傳動裝置釋放重物以便重物通過自身重力落到致動閥門的致動位置，其中驅動桿在沿第一方向平移時推動彈性件；驅動桿在沿第二方向平移時驅動閥瓣從關閉位置移動到打開位置以導通第一容器和第二容器，加壓流體進入所述第一容器內推動彈性件。本發(fā)明的非能動閥門系統(tǒng)，能夠提供多重保障，提高了可靠性且結構相對簡單，實現(xiàn)方便、成本低。

技術領域

本發(fā)明涉及閥門技術領域，具體地，涉及核能發(fā)電、石油化工和航空航天領域的非能動閥門系統(tǒng)以及具有該非能動閥門系統(tǒng)的核反應堆。

背景技術

在核電站出現(xiàn)事故時，特別是堆芯不能夠及時被冷卻的情況下，會造成堆芯熔化，并有可能熔穿容器，破壞容器的完整性。這些熔化的堆芯碎片帶來極大的放射性外逸的安全隱患。

核反應堆常規(guī)冷卻系統(tǒng)的閥門系統(tǒng)，理論上通過機械、電氣或者操作員的動作，可以實現(xiàn)異常或者事故工況下進行冷卻的目的。但是這些方式仍存在保障性不高、可靠性低且成本高等的問題。

發(fā)明內容

本申請是基于發(fā)明人對以下事實和問題的發(fā)現(xiàn)和認識做出的：

相關技術表明,目前國際上存在以下幾種非能動控制方式:(1)磁性材料居里點溫度控制的非能動停堆裝置，主要的工作原理為:控制棒與驅動機構之間用磁性物質連接，利用磁性材料具有居里點溫度的特點，即當溫度升到一定程度時，磁物質的磁性下降，使控制棒脫離而下落，這種設計最典型的代表是日本在其商用快堆設計中采用的自停堆系統(tǒng)；(2)氣體膨脹驅動裝置:在快堆堆芯布置充有氣體的套管，在正常工況時，套管的鈉液面高度超過堆芯高度，起到將中子反射回堆芯的作用，當發(fā)生一回路失流事故時，鈉液面下降使堆芯中子泄漏增加，從而引入負反應性，這種停堆系統(tǒng)是針對非保護失流事故，適用于小型堆芯，對于大型堆芯，不能提供足夠的負反應性，需與其他非能動停堆裝置聯(lián)合使用(例如，在堆芯中同時設置磁性材料居里點溫度控制的非能動停堆裝置SASS和氣體膨脹驅動裝置GEM)，日本和美國對這種裝置進行了較多的研究；(3)液體懸浮的非能動停堆裝置，正常運行工況下，利用冷卻劑浮力使控制棒位于堆芯上部，事故工況下，冷卻劑流量下降到設計限值時，控制棒重量超過冷卻劑浮力，控制棒下落，這種停堆裝置針對的也是非保護失流事故。這種停堆裝置的代表是俄羅斯的液體懸浮非能動停堆裝置PPS和HRS；(4)控制棒熱膨脹強化驅動機構，控制棒驅動機構采用熱膨脹強化設計，驅動機構的關鍵材料采用具有特殊熱效應的材料(例如，熱膨脹系數(shù)遠大于一般材料，或具有溫度記憶性能等)，當反應堆溫度升高時，熱效應材料性能發(fā)生變化，控制棒則可以一定程度的下插；當溫度達到設定限值時，熱效應材料的性能變化也達到設定限值，啟動控制棒釋放裝置，控制棒依靠重力插入堆芯，俄羅斯的多種溫度效應驅動非能動停堆組件，日本的強化熱膨脹驅動裝置，德國為歐洲快堆設計，均屬于這一類。以上幾種非能動控制方式基本都是核反應堆在出現(xiàn)事故時采取的應對措施，要么停堆，要么進行冷卻；但上述幾種方式在對現(xiàn)有核反應堆進行改進的話成本太高、結構復雜，甚至需要對核反應堆進行重建，很難應用于現(xiàn)有的核反應堆上。

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個方面提出了一種非能動閥門系統(tǒng)，能夠提供多重保障，提高了可靠性且結構相對簡單，實現(xiàn)方便、成本低。

本發(fā)明的另一方面還提出了一種核反應堆。