具有引導(dǎo)熔融物分層擴展功能的堆芯熔融物捕集器的制造方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及反應(yīng)堆安全系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，具體涉及一種具有引導(dǎo)熔融物分層擴展功能的堆芯熔融物捕集器。【
背景技術(shù)：
】[0002]在三里島和切爾諾貝利核電站的嚴(yán)重事故之后，核電界開始集中力量對嚴(yán)重事故的預(yù)防和后果緩解進行研究和攻關(guān)，諸多結(jié)論明確了防范與緩解嚴(yán)重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。當(dāng)壓水堆核電站發(fā)生嚴(yán)重事故時，堆芯余熱排出手段的喪失將使冷卻劑蒸發(fā)耗盡，堆芯裸露并持續(xù)升溫，燃料元件由于失去冷卻而發(fā)生融化，堆芯熔融物落入壓力容器(RPV)下腔室，繼而造成壓力容器下封頭失效，如果不能采取有效措施對其冷卻，堆芯熔融物有可能將壓力容器熔穿。壓力容器熔穿后，熔融物直接噴射到安全殼筏基上與結(jié)構(gòu)混凝土相互作用(MCCI)、一定時間內(nèi)以較快的速度逐漸向下侵蝕安全殼的筏基，若筏基厚度不足，則底板可能被熔穿，并導(dǎo)致安全殼的完整性破壞，隨后放射性物質(zhì)將直接進入土壤，對環(huán)境造成嚴(yán)重影響。為了避免堆芯熔融物導(dǎo)致的大規(guī)模放射性物質(zhì)釋放，堆芯捕集器的相關(guān)設(shè)計逐漸產(chǎn)生。目前針對嚴(yán)重事故下，堆芯熔融物的冷卻與收集策略主要可分為兩種:壓力容器內(nèi)熔融物的冷卻與保持(IVR)，在美國的AP1000機型設(shè)計中采用；壓力容器外熔融物冷卻與收集(EVR)，在俄羅斯的WWER1000機型和法國的EPR機型中采用。WWER1000機型采用“坩禍”式堆芯捕集器，它是位于壓力容器下部的一個獨立的容器結(jié)構(gòu)，主要由下底板、犧牲材料和扇形熱交換器組成。EPR機型采用“鋪展”式堆芯捕集器，嚴(yán)重事故情況下，堆芯形成可流動液態(tài)熔融物，直接流入反應(yīng)堆堆坑中，在高溫作用下熔融物與堆坑犧牲性混凝土發(fā)生反應(yīng)，逐漸消融犧牲混凝土，達(dá)到初步冷卻、收集熔融物的功能。[0003]關(guān)于堆芯捕集器的研究，國外起步較早，相關(guān)專利較多，如:美國麻省理工大學(xué)于1978年的專利，Corecatcherfornuclearreactorcoremeltdowncontainment(US4113560)，該專利可視為EVR的設(shè)計雛形；法國原子能機構(gòu)于1981年的專利，Corecatcherdevice(US4280872)，該專利將EVR技術(shù)提升到了工程應(yīng)用的水平；1982年的專利，Moltencorecatcherandcontainmentheatremovalsystem(US4342621)提出將熱管技術(shù)用于EVR;美國能源部1983年的專利，Combinat1npiperupturemitigatorandin_vesselcorecatcher(US4412969)，首次提出了IVR的概念；此外的相關(guān)專利還有Retrofittablenuclearreactorcorecatcher(US4442065)、Nuclearreactorequippedwithacorecatcher(US5263066)、Nuclearreactorinstallat1nwithacorecatcherdeviceandmethodforexter1rcoolingofthelatterbynaturalcirculat1n(US5343506)、Corecatchercoolingbyheatpipe(US6353651)、CorecatcherCooling(US7558360)^Corecatcher,manufacturingmethodthereof?reactorcontainmentvesselandmanufacturingmethodthereof(1138358732)等。中國對堆芯捕集器的研究在從俄羅斯引進WWER核電系統(tǒng)之后逐漸增多，在引進美國APlOOO核電技術(shù)之后形成了一系列專利，如:俄羅斯2007年在我國申請的專利，損壞的LWR核反應(yīng)堆的襯層定位和冷卻系統(tǒng)(CN200410031091.1)，該專利即為WWER的EVR方案；中核工業(yè)二十三建設(shè)有限公司201年在WWER施工過程中形成的專利技術(shù)，一種核電站堆芯捕集器的安裝方法(CN201010529073.1);韓國水力原子力株式會社2010年的專利，具有集成冷卻通道的堆芯捕集器(CN201080068588.4)，其主旨在于對熔融物覆蓋底板的冷卻；上海和工程研究設(shè)計院在AP1000引進消化吸收及CAP1400設(shè)計過程中逐漸形成的EVR技術(shù)，底部注水疊加外部冷卻的大型非能動核電廠堆芯捕集器(CN201310005308.0)、一種大型非能動壓水堆核電廠坩禍型堆芯摧集器(CN201310005342.8)、有熔融物擴展室的大型非能動壓水堆核電廠堆芯捕集器(0似01310005579.6)、大型非能動核電廠熔融物堆內(nèi)和堆外滯留相結(jié)合的裝置(CN201310264749.2)、有熔融物擴展室的大型非能動壓水堆核電廠堆芯捕集器(CN201320007203.4)、一種大型非能動壓水堆核電廠堪竭型堆芯捕集器(CN2013200072I8.0)、大型非能動核電廠熔融物堆內(nèi)和堆外滯留相結(jié)合的裝置(CN201320007347.X)、底部注水疊加外部冷卻的大型非能動核電廠堆芯捕集器(CN201320007522)。[0004]上述所有堆芯捕集器相關(guān)技術(shù)均未考慮采用分層擴展手段實現(xiàn)熔融物的充分展開，從而使熔融物熱量導(dǎo)出最大化?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0005]本發(fā)明的目的在于針對核電站安全設(shè)計的需要，提供一種具有引導(dǎo)熔融物分層擴展功能的堆芯熔融物捕集器，在嚴(yán)重事故工況下，藉由分層擴展手段實現(xiàn)熔融物的充分展開，從而使熔融物熱量導(dǎo)出最大化。[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種具有引導(dǎo)熔融物分層擴展功能的堆芯熔融物捕集器，設(shè)置在與反應(yīng)堆堆坑底部豎直相連的豎井中，所述的堆芯熔融物捕集器包括多層熔融物擴展滯留室，相鄰的熔融物擴展滯留室之間通過多個熔融物灌注通道形成連通的空間。[0007]進一步，如上所述的具有引導(dǎo)熔融物分層擴展功能的堆芯熔融物捕集器，其中，所述的熔融物灌注通道的上部與耐高溫的分流槽連接，堆芯熔融物首先流入分流槽，在所述分流槽底部與熔融物灌注通道連接的位置設(shè)有分流槽熔斷塞。[0008]進一步，如上所述的具有引導(dǎo)熔融物分層擴展功能的堆芯熔融物捕集器，其中，所述的熔融物擴展滯留室的底部呈傾斜狀，高度自外側(cè)向中心逐漸降低，傾斜角為10-20°。[0009]進一步，如上所述的具有引導(dǎo)熔融物分層擴展功能的堆芯熔融物捕集器，其中，所述的熔融物擴展滯留室通過中心支撐柱和熔融物擴展滯留室支撐柱固定于豎井底板，所述的中心支撐柱貫穿于熔融物擴展滯留室中心。[0010]更進一步，如上所述的具有引導(dǎo)熔融物分層擴展功能的堆芯熔融物捕集器，其中，所述的中心支撐柱的底部設(shè)有入水口，中心支撐柱的內(nèi)部為能夠豎向輸水的空腔。[0011]進一步，如上所述的具有引導(dǎo)熔融物分層擴展功能的堆芯熔融物捕集器，其中，在位于中間層的熔融物擴展滯留室內(nèi)側(cè)壁上分散設(shè)置有多個滯留室溫度傳感器，所述滯留室溫度傳感器的輸出信號傳送至第一重力注水管線和/或能動冷卻水注入管線的控制系統(tǒng)，對第一重力注水管線的閥門進行觸發(fā)，或由人工啟動能動冷卻水注入管線，第一重力注水管線和/或能動冷卻水注入管線在啟動后向豎井內(nèi)注入冷卻水。[0012]進一步，如上所述的具有引導(dǎo)熔融物分層擴展功能的堆芯熔融物捕集器，其中，在位于中間層的熔融物擴展滯留室內(nèi)部底面分散設(shè)置有多個熔斷觸發(fā)器，所述熔斷觸發(fā)器的輸出信號傳送至第二重力注水管線，對第二重力注水管線的閥門進行觸發(fā)，第二重力注水管線在啟動后向豎井內(nèi)注入冷卻水。[0013]進一步，如上所述的具有引導(dǎo)熔融物分層擴展功能的堆芯熔融物捕集器，其中，所述的第一重力注水管線和第二重力注水管線的閥門也能夠通過手動或遠(yuǎn)程遙控人工觸發(fā)。[0014]進一步，如上所述的具有引導(dǎo)熔融物分層擴展功能的堆芯熔融物捕集器，其中，在所述熔融物擴展滯留室內(nèi)鋪有犧牲層。[0015]進一步，如上所述的具有引導(dǎo)熔融物分層擴展功能的堆芯熔融物捕集器，其中，相鄰兩層所述熔融物擴展滯留室的間距為10-30cm。[0016]本發(fā)明的有益效果如下:(1)本發(fā)明能夠引導(dǎo)堆芯熔融物分層擴展，使堆芯熔融物與冷卻水之間的換熱面積增大，有利于提高熔融物衰變熱導(dǎo)出功率，避免局部過熱導(dǎo)致的防護屏障失效；(2)堆芯熔融物在擴展滯留室滯留并冷卻后，將被包容在滯留室內(nèi)，反應(yīng)堆的事故后處當(dāng)前第1頁1 2