[发明专利]一种具有反应堆堆芯熔融物堆内滞留和堆外滞留功能的系统

说明书

本发明属于核安全控制技术领域，涉及一种具有反应堆堆芯熔融物堆内滞留和堆外滞留功能的系统。所述的系统包括反应堆压力容器、保温层、冷却水入口组件、蒸汽出口组件、分隔混凝土层、环形阀门、坩埚、IVR供水管线、EVR供水管线、温度传感器、低熔点熔融塞,所述的反应堆压力容器中置有反应堆堆芯。利用本发明的系统，能够在反应堆发生严重事故，堆芯熔融时降低熔融物外泄的风险，增加熔融物被捕获的几率，从而提高反应堆的安全性。

技术领域

本发明属于核安全控制技术领域，涉及一种具有反应堆堆芯熔融物堆内滞留和堆外滞留功能的系统。

背景技术

在三哩岛和切尔诺贝利核电站的严重事故之后，核电界开始集中力量对严重事故的预防和后果缓解进行研究和攻关，诸多结论明确了防范与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。当压水堆核电站发生严重事故时，堆芯余热排出手段的丧失将使冷却剂蒸发耗尽，堆芯裸露并持续升温，燃料元件由于失去冷却而发生融化，堆芯熔融物落入压力容器(RPV)下腔室，继而造成压力容器下封头失效，如果不能采取有效措施对其冷却，堆芯熔融物有可能将压力容器熔穿。压力容器熔穿后，熔融物直接喷射到安全壳筏基上与结构混凝土相互作用(MCCI)、一定时间内以较快的速度逐渐向下侵蚀安全壳的筏基。若筏基厚度不足，则底板可能被熔穿，并导致安全壳的完整性破坏，随后放射性物质将直接进入土壤，对环境造成严重影响。为了避免堆芯熔融物导致的大规模放射性物质释放，堆芯捕集器的相关设计逐渐产生。

目前针对严重事故下，堆芯熔融物的冷却与收集的策略主要可分为两种：压力容器内熔融物的冷却与保持(IVR)，在美国的AP1000机型设计中采用；压力容器外熔融物冷却与收集(EVR)，在俄罗斯的WWER1000机型和法国的EPR机型中采用。WWER1000机型采用“坩埚”式堆芯捕集器，它是位于压力容器下部的一个独立的容器结构，主要由下底板、牺牲材料和扇形热交换器组成。EPR机型采用“铺展”式堆芯捕集器，严重事故情况下，堆芯形成可流动液态熔融物，直接流入反应堆堆坑中，在高温作用下熔融物与堆坑牺牲性混凝土发生反应，逐渐消融牺牲混凝土，达到初步冷却、收集熔融物的功能。

关于堆芯捕集器的研究，国外起步较早，相关专利公开也较多，较重要的如：US4,113,560(美国麻省理工大学，1978年)可视为EVR的设计雏形；US4,280,872(法国原子能机构，1981年)将EVR技术提升到了工程应用的水平；US4,342,621(1982年)提出将热管技术用于EVR；US4,412,969(美国能源部，1983年)首次提出了IVR的概念。此外，US4,442,065、US5,263,066、US 5,343,506、US6,353,651、US7,558,360、US8,358,732也公开了相关技术。