[发明专利]核反应堆超恶劣工况应急停堆散余热系统

说明书

一、技术领域

该发明系核反应堆安全技术领域，是目前核反应堆超设计基准事故工况最后一道杜绝堆芯熔化解毁及放射性物质向环境释放的纵深防御技术。

二、背景技术

美国三里岛核事故、前苏联切尔诺贝利核事故和日本福岛核事故说明：超恶劣工况(见附录)下核反应堆安全技术是有缺陷的，超设计基准事故是会发生的。该发明解决的问题是：核反应堆在超恶劣工况防止超设计基准事故发生，堆芯不被熔毁，确保堆芯安全。

三、发明内容

该发明由以下几个分系统有机组合而成。

(一)弹射停堆器

1、构造组成

弹射器(含弹射弹及点火器)、弹射传动机构。

2、启动条件

核反应堆堆芯超过安全温度接近熔堆高温信息是启动弹射停堆器的控制(自动)信号。

3、解决的问题

杜绝类似切尔诺贝利核事故中安全控制棒不及时落入堆芯停堆和不能落入堆芯停不了堆，功率骤增，冷却剂闪蒸发生爆炸。及时实现停堆，同时打通堆芯散余热通道。

(二)冷却剂增压罐

安装在管状水箱顶部并相通。

1、构造组成

罐体、增压弹及点火器、浮力封口塞。

2、启动条件

弹射停堆器完成停堆，应急出水转换阀和应急进水转换阀转换同时点燃增压弹。

3、解决问题

超恶劣工况堆芯温度超高需要快速大量冷却剂流过散热，冷却剂增压罐对水增压，在停堆之初使水流速流量达到最大，随时间推移冷却剂压力逐渐减小，流速减慢，正好满足堆芯散余热规律要求。

(三)安全壳墙、顶内置大容量管状水箱

1、构造组成

根据实际情况和需要可采用园形、矩形钢管或“∏”型钢板叠放焊接成“且”型螺旋管(适合墙内置)，其容量可在数百立方米到数千立方米。

2、启动条件

弹射停堆后，应急出水转换阀和应急进水转换阀完成转换，冷却剂增压罐对冷却剂增压，冷却剂即从应急进水转换阀流入压力容器，经过堆芯从应急出水转换阀流出，实现散余热。

3、解决问题

超恶劣工况应急停堆后，堆芯温度超高热能堆集，急需大量冷却剂快速及时对堆芯散热。该水箱容量大，完全能满足散热需要，完全能杜绝类似日本福岛核电站紧急停堆后，无冷却剂(水)对堆芯散热酿成顶级核事故的尴尬局面发生。

该水箱除容量大，还有强度大，可靠性高，不占用安全壳内有效空间，不损害安全壳强度，水中溶入适量硼还有减弱核反应堆对安全壳外环境辐射。

(四)压力容器应急出水转换阀

1、构造组成

阀门壳体、阀门、密封垫、密封弹簧、阀门转换杆。

2、启动条件

弹射停堆器启动。

3、解决问题

使流过堆芯的带走堆芯热能的冷却剂快速流出压力容器并流进压力容器卧坑，防水从一回路破口流失。

(五)压力容器应急进水转换阀

1、构造组成

阀门壳体、阀门、密封弹簧、阀门转换杆及其密封体。

2、启动条件

弹射停堆器启动。

3、解决问题

A、打通堆芯散热进水通路。

B、堵塞一回路，防止水从回路破口流失。

(六)自然循环散热进水阀及浮力开启机构

1、构造组成

阀门体、阀门、阀门顶杆、阀门密封垫、阀门密封弹簧、子母浮桶、浮力传动机构。阀门位于压力容器底部中央。

2、启动条件

压力容器卧坑中水没过应急出水口和子浮桶、母浮桶一定深度。

3、解决问题

使自然循环散热进水口处在最佳位置，使自然循环散热处于最佳散热状态。

(七)核反应堆超恶劣工况应急停堆散余热系统工作过程