一种具有非能动堆芯余热排出的反应堆制造技术

本发明专利技术提供一种具有非能动堆芯余热排出的反应堆，包括全封闭式的安全壳；其中，安全壳的内部设有反应堆容器、至少一用于存储固体热传导介质的存储罐和保温层；保温层为全封闭式结构，充满惰性气体，且形成有至少一与安全壳内壁相连的第一外侧壁、至少一与反应堆容器外壁相连的第二外侧壁以及至少一设有一个或多个导通阀的第三外侧壁；每一存储罐上均延伸出一导管与保温层上相应的导通阀相连，且每一存储罐均待相应的导通阀满足一定温度或信号开启后，实现与保温层导通；安全壳的外部设有用于给安全壳壳体外壁降温的冷却循环系统。实施本发明专利技术，采用固体冷却介质来避免安全壳内超压风险，节省系统安装空间，降低建设成本。

A reactor with passive reactor core waste heat discharge

Disclosed is a passive core residual heat removal reactor, including containment closed; the security shell is arranged inside the reactor vessel, at least one used for storage of solid heat conduction medium storage tank and a heat insulation layer; the insulating layer is fully enclosed structure, filled with an inert gas, and the formation of a second the side wall has a first lateral wall, and at least one security shell connected with the inner wall of at least one of the outer wall of the reactor vessel and connected and at least one with one or more pilot valve third lateral wall; each storage tank is extended with a catheter and the insulation layer on the corresponding conducting valve is connected, and each a storage tank is to be the corresponding conducting valve meets a certain temperature signal or open, and the insulation layer is conducted; the external security shell is used for cooling system to cool the outer wall of the casing containment. The invention adopts the solid cooling medium to avoid the risk of overpressure in the safety shell, saves the installation space of the system and reduces the construction cost.

【技术实现步骤摘要】
一种具有非能动堆芯余热排出的反应堆
本专利技术涉及核反应堆
，尤其涉及一种具有非能动堆芯余热排出的反应堆。
技术介绍
核电的使用是人类在能源利用史上的一个重大突破，利用原子核的裂变反应，核电厂能够产生其他所有传统化石能源所无法比拟的高能量输出，并且这些高能量输出往往只需要耗费少量的核燃料。这种低投入高产出的特性，使得核能已经成为世界上许多国家的重要能源组成部分，然而核电在具有极高利用价值的同时，其所可能带来的危害也令人们谈核色变。在使用核电的过程中，一旦压水堆中反应堆容器温度迅速上升，若不及时冷却并将反应堆容器的热量导出，就可能使安全壳的温度及压力升高，从而引发严重的安全事故，将会对核电厂周边的环境乃至全人类带来及其严重的核污染灾害，因此需要对安全壳进一步设置安全保障措施。为了解决上述问题，现有技术中公开了申请号为201410539275.2，名称为一种温度触发的池式反应堆非能动事故余热排出系统的专利技术专利，它由反应堆堆芯直接冷却系统和反应堆安全容器辅助冷却系统组成，虽然堆芯直接冷却系统和反应堆安全容器辅助冷却系统共用一套空气冷却系统，具有非能动特点，大大简化了反应堆的系统设计，节省了建造成本。但只适用于池式，功率较小的反应堆；又公开了申请号为201310328514.5，名称为非能动安全壳冷却系统的专利技术专利，虽然该系统不依赖于外部电源便可实现事故下安全壳的余热导出功能，提高了系统的稳定性，同时提高了核电厂的安全性，但需要在堆内布置水池、并需要在堆坑处布置热交换器。因此，专利技术人发现上述冷却系统均会在安全壳内采用液态冷却介质进行中间换热，由于液态冷却介质受热易蒸发，热量易在安全壳内滞留，导致安全壳内压力升高，然而为了避免安全壳内高压现象，需设置大面积冷凝器及回流装置，因此使得系统体积大，且建设成本高。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种具有非能动堆芯余热排出的反应堆，采用固体冷却介质来避免安全壳内超压风险，节省系统安装空间，降低建设成本。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种具有非能动堆芯余热排出的反应堆，所述具有非能动堆芯余热排出的反应堆包括全封闭式的安全壳；其中，所述安全壳的内部设有反应堆容器、至少一用于存储固体热传导介质的存储罐和保温层；其中，所述保温层为全封闭式结构，内部充满惰性气体，且所述保温层上形成有至少一与所述安全壳内壁相连的第一外侧壁、至少一与所述反应堆容器外壁相连的第二外侧壁以及至少一设有一个或多个导通阀的第三外侧壁；所述每一存储罐上均延伸出一导管与所述保温层上相应的导通阀相连，且所述每一存储罐均待相应的导通阀满足一定温度或信号开启后，实现与所述保温层导通；所述安全壳的外部设有用于给所述安全壳壳体外壁降温的冷却循环系统。其中，所述固体热传导介质为固体颗粒状且具有高导热性的石墨或碳化硅。其中，所述惰性气体为氩气。其中，所述安全壳由具有良好导热性的不锈钢材料制作而成，且所述安全壳的外壁上设有至少一用于散热的翅片。其中，所述冷却循环系统包括第一通道、第二通道以及用于存储冷却水的水池；其中，所述第一通道的一侧贴附于所述安全壳的外壁上，另一侧与所述第二通道的一端相连；所述第二通道的另一端与所述水池相连，使得所述水池与所述第一通道之间相导通。其中，所述冷却循环系统还包括用于引入冷却气体或空气的第三通道，所述第三通道的一端与所述第一通道背离所述安全壳的一侧相连，另一端与外设的冷却气体制冷装置相连或直接导通空气。其中，所述第一通道、第二通道及第三通道上均设有隔离阀。其中，所述冷却循环系统的水池和所述外设的冷却气体制冷装置均设置于一凹坑的外部，且所述安全壳内的反应堆容器和保温层以及所述安全壳外的翅片均位于所述凹坑内；其中，所述第二通道与所述第一通道导通的一端以及所述第三通道与所述第一通道导通的一端均位于所述凹坑内。其中，所述凹坑由绝热混凝土浇筑而成，且所述凹坑与所述安全壳之间设置有减震机构。其中，所述反应堆容器内部设有堆芯、冷却剂和至少两个换热器；其中，每一换热器均位于所述堆芯上方的冷却池区内，且所述每一换热器上均设有多个用于所述冷却剂流通的孔道；所述冷却剂在所述堆芯外壁预留的空间及所述每一换热器的孔道中循环流动实现换热。其中，所述堆芯由多个燃料组件形成，且每一燃料组件之间均预留有所述冷却剂流经的第一间隙；其中，所述每一燃料组件均由多个燃料棒形成，且每一燃料棒均包括燃料包壳以及填充在所述燃料包壳内的燃料，且所述每一燃料棒之间均预留有所述冷却剂自然循环流经的第二间隙。其中，所述每一燃料组件均由多个燃料棒呈四边形排列分布而形成，且沿所述堆芯的中心位置向四周方向呈递增扩散分布。其中，所述堆芯内燃料组件之中一个或多个设置为控制棒组件，且所述每一控制棒组件均通过将燃料组件中心位置的一个或多个燃料棒均替换成由中子吸收材料制作而成的控制棒实现。其中，所述燃料棒的燃料包壳由碳化硅陶瓷或包含铁铬铝涂层的T91钢制作而成，且所述燃料棒的燃料为氮化铀燃料。其中，所述每一换热器均为管壳式微孔道换热器或印刷电路板式微孔道换热器。其中，所述冷却剂采用液态金属铅。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：1、本专利技术使得堆芯热量以热传导的形式依次通过反应堆容器、保温层的固体热传导介质以及安全壳的壁面向安全壳外导出，从而不需要液态冷却介质进行中间换热，避免安全壳内液态冷却介质的蒸发，使得热量不在安全壳内发生滞留，降低了安全壳内超压的风险；2、本专利技术由于不需要在安全壳内设置换热器等情况，从设计上对系统进行了简化，节省建造成本，同时最终热阱设置在安全壳外，通过冷却循环系统的多种手段进行控制，实现降温缓解手段的多样性，从而提高了安全性；3、本专利技术的包壳采用碳化硅陶瓷或包含铁铬铝涂层的T91钢材料，提高了燃料包壳熔化温度；4、本专利技术的燃料组件采用四边形布置方式，减小了燃料组件的流动阻力，增强了堆芯自然循环能力；5、本专利技术通过采用氮化铀燃料组件，在不改变自然循环能力的前提下，提高了堆芯的增殖能力，实现长周期换料；6、本专利技术采用自然循环，不需要采用主泵设备，节省建造成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本专利技术的范畴。图1为本专利技术实施例提供的具有非能动堆芯余热排出的反应堆的局部平面结构示意图；图2为图1中A-A向剖视图；图3为图2中反应堆容器堆芯冷却的应用场景图；图4为图2中堆芯布置燃料组件的平面结构示意图；图5为图4中燃料组件的平面结构示意图；图6为图5中控制棒组件的平面结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。如图1和图2所示，为本专利技术实施例中，提供的一种具有非能动堆芯余热排出的反应堆，该具有非能动堆芯余热排出的反应堆包括全封闭式的安全壳1；其中，安全壳1的内部设有反应堆容器11、至少一用于存储固体热传导介质的存储罐12和保温层13；其中，保温层13为全封闭式结构，内部充满惰性气体，且保温层13上形成有至少一与安全壳1内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有非能动堆芯余热排出的反应堆，其特征在于，所述具有非能动堆芯余热排出的反应堆包括全封闭式的安全壳（1）；其中，所述安全壳（1）的内部设有反应堆容器（11）、至少一用于存储固体热传导介质的存储罐（12）和保温层（13）；其中，所述保温层（13）为全封闭式结构，内部充满惰性气体，且所述保温层（13）上形成有至少一与所述安全壳（1）内壁相连的第一外侧壁（131）、至少一与所述反应堆容器（11）外壁相连的第二外侧壁（132）以及至少一设有一个或多个导通阀（134）的第三外侧壁（133）；所述每一存储罐（12）上均延伸出一导管（121）与所述保温层（13）上相应的导通阀（134）相连，且所述每一存储罐（12）均待相应的导通阀（134）满足一定温度或信号开启后，实现与所述保温层（13）导通；所述安全壳（1）的外部设有用于给所述安全壳（1）壳体外壁降温的冷却循环系统。

【技术特征摘要】
1.一种具有非能动堆芯余热排出的反应堆，其特征在于，所述具有非能动堆芯余热排出的反应堆包括全封闭式的安全壳（1）；其中，所述安全壳（1）的内部设有反应堆容器（11）、至少一用于存储固体热传导介质的存储罐（12）和保温层（13）；其中，所述保温层（13）为全封闭式结构，内部充满惰性气体，且所述保温层（13）上形成有至少一与所述安全壳（1）内壁相连的第一外侧壁（131）、至少一与所述反应堆容器（11）外壁相连的第二外侧壁（132）以及至少一设有一个或多个导通阀（134）的第三外侧壁（133）；所述每一存储罐（12）上均延伸出一导管（121）与所述保温层（13）上相应的导通阀（134）相连，且所述每一存储罐（12）均待相应的导通阀（134）满足一定温度或信号开启后，实现与所述保温层（13）导通；所述安全壳（1）的外部设有用于给所述安全壳（1）壳体外壁降温的冷却循环系统。2.如权利要求1所述的具有非能动堆芯余热排出的反应堆，其特征在于，所述固体热传导介质为固体颗粒状且具有高导热性的石墨或碳化硅。3.如权利要求2所述的具有非能动堆芯余热排出的反应堆，其特征在于，所述惰性气体为氩气。4.如权利要求3所述的具有非能动堆芯余热排出的反应堆，其特征在于，所述安全壳（1）由具有良好导热性的不锈钢材料制作而成，且所述安全壳（1）的外壁上设有至少一用于散热的翅片。5.如权利要求4所述的具有非能动堆芯余热排出的反应堆，其特征在于，所述冷却循环系统包括第一通道（31）、第二通道（32）以及用于存储冷却水的水池（4）；其中，所述第一通道（31）的一侧贴附于所述安全壳（1）的外壁上，另一侧与所述第二通道（32）的一端相连；所述第二通道（32）的另一端与所述水池（4）相连，使得所述水池（4）与所述第一通道（31）之间相导通。6.如权利要求5所述的具有非能动堆芯余热排出的反应堆，其特征在于，所述冷却循环系统还包括用于引入冷却气体或空气的第三通道（33），所述第三通道（33）的一端与所述第一通道（31）背离所述安全壳（1）的一侧相连，另一端与外设的冷却气体制冷装置相连或直接导通空气。7.如权利要求6所述的具有非能动堆芯余热排出的反应堆，其特征在于，所述第一通道（31）、第二通道（32）及第三通道（33）上均设有隔离阀（5）。8.如权利要求7所述的具有非能动堆芯余热排出的反应堆，其特征在于，所述冷却循...

【专利技术属性】
技术研发人员：段承杰，王磊，仇若翔，李文淮，周桐，林继铭，
申请(专利权)人：中广核研究院有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44