[实用新型]一种大型非能动压水堆核电厂坩埚型堆芯捕集器

说明书

技术领域

本实用新型涉及大型非能动压水堆技术领域，具体涉及一种大型非能动压水堆核电厂坩埚型堆芯捕集器。 

背景技术

堆芯捕集器的使用可以使压力容器出来的熔融物有效的滞留在某一装置中，通过采用相应的熔融物堆外冷却技术，可以有效防止堆芯熔融物与混凝土的相互作用，从而减小安全壳底部熔穿的风险，并显著减少裂变产物向环境的释放，极大降低严重事故下的放射性后果。 

在现有的大型非能动压水堆核电厂的设计中，采用了熔融物堆内滞留（In-vessel retention，简称IVR）的技术来确保反应堆压力容器下封头不发生失效，从而防止堆外蒸汽爆炸和熔融物与混凝土相互作用的发生。然而，IVR的成功需要满足一定的条件。因此，IVR也有失效的风险，IVR失效后，堆芯熔融物将从压力容器向堆腔释放，如果堆腔内有大量的水，将发生蒸汽爆炸，堆芯熔融物与混凝土的相互作用也随之发生，极有可能导致大量放射性物质向环境释放。因此，需要在原有IVR技术的基础之上，增设一套熔融物堆外捕集装置，在IVR失效后，可以有效滞留堆芯熔融物，防止地板熔穿等事件的发生。 

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一套熔融物堆外冷却的装置，以实现在IVR失效时成功实施熔融物的堆外滞留。 

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为，一种大型非能动压水堆核电厂坩埚型堆芯捕集器，包括堆腔混凝土底板、坩埚冷却系统注水口、坩埚冷却系统水蒸汽出口、坩埚组件、坩埚冷却系统腔室和熔融物收集器；其中，熔融物收集器为围绕在堆腔底部和堆腔壁的圆筒状容器，其底面上部设有堆腔混凝土底板，下部沿环形均匀焊接固定的若干根坩埚组成坩埚组件；坩埚冷却系统注水口、坩埚冷却系统水蒸汽出口和坩埚冷却系统腔室组成坩埚冷却系统，坩埚冷却系统腔室设置在熔融物收集器下部，并和熔融物收集器形成密封腔室，坩埚组件设置在坩埚冷却系统腔室内；坩埚冷却系统腔室的上下端分别开有坩埚冷却系统水蒸汽出口和坩埚冷却系统注水口。 

所述熔融物收集器由不锈钢材料制成。 

所述坩埚组件由沿环状均匀布置的20～40根坩埚组成。 

所述坩埚组件的坩埚长度为0.5m-5m，熔融物收集器厚度为0.2m-0.5m。 

所述熔融物收集器与坩埚组件焊接固定处厚度较其他处薄，为0.01m-0.2m。 

所述坩埚最里层采用高比热和高潜热材料，坩埚中间层采用低热导率的氧化物，坩埚最外层采用机械性能良好的不绣钢。 

所述坩埚最里层采用MgAl₂O₄；坩埚中间层采用ZrO₂。 

本实用新型进步之处在于：（1）与IVR系统进行有机结合，进一步提高核电厂安全性；（2）坩埚设计使系统可靠性更高。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图。 

图中，1-反应堆压力容器；2-保温层出口；3-保温层；4-堆腔混凝土 底板；5-堆腔注水入口；6-坩埚冷却系统注水口；7-坩埚冷却系统水蒸汽出口；8-坩埚组件；9-坩埚冷却系统腔室；10-熔融物收集器。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。 

当核电厂发生严重事故时，堆芯开始熔化和坍塌，熔融物逐渐聚集在压力容器下腔室。为了缓解严重事故的后果，首先起作用的是IVR功能，冷却水通过堆腔注水口5进入堆腔腔室，堆腔内的水位逐渐升高，并且在保温层3内建立两相自然循环，水蒸汽从保温层出口2出来。IVR功能成功执行时，堆芯熔融物的衰变热可以通过反应堆压力容器1的壁面导出，从而保持了反应堆压力容器1的完整性。 

当IVR功能无法成功执行时，堆芯熔融物聚集在压力容器下腔室，由于熔融物衰变热的作用导致反应堆压力容器1下封头失效，堆芯熔融物将落入堆腔。与下落的堆芯熔融物首先接触的是原堆腔混凝土底板4，堆芯熔融物将与混凝土发生相互作用导致混凝土不断消融。在这个过程中，混凝土起到了牺牲材料的作用，它可以对堆芯熔融物起到稀释的作用，也能一定程度上降低堆芯熔融物的温度，同时也可以缓解熔融物从压力容器1下落时的热冲击作用，从而起到保护下部坩埚装置的作用。