堆芯捕集器制造技术

本实用新型专利技术公开一种堆芯捕集器，包括壳体、冷却通道及定位格架；冷却通道包括水平通道及与水平通道相连通的多个呈棒状的竖直通道，水平通道设于壳体的底部并与冷却剂进口相连通，竖直通道容置于壳体内并向壳体的顶部延伸，相邻的竖直通道之间形成熔融物填充通道；定位格架套设于竖直通道外并固定于壳体的内壁，定位格架上开设有连通熔融物填充通道的过流孔。该堆芯捕集器通过冷却剂饱和沸腾的方式实现热量的导出，具有结构简单、体积小、造价低、冷却效果好的优点；同时竖直通道的棒状结构设计，大大增加了换热面积，降低了其周向受力不均匀的风险，增加了竖直通道的强度，同时竖直通道的数目灵活可调，适应性强。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及核电站安全设备领域，尤其涉及一种在反应堆严重事故情况下对堆芯熔融物进行堆外冷却固化的装置。
技术介绍
时至今日，核电已成为世界上许多国家的重要能源组成部分。然而，核电具有极高利用价值的同时，也可能带来很大的危害，在利用核电的过程中，如果保护不当而出现核泄漏等重大事故，将会对核电厂周边环境乃至全人类带来极其严重的核污染灾害。目前的核电站中，核反应堆的结构是在安全壳中形成反应堆堆腔，在堆腔中设置压力容器。当反应堆发生严重事故时，堆芯的熔融物会融穿压力容器外壳，从而可能发生极为严重的核泄漏事故。为防止堆芯熔融物的泄漏，目前的常规做法是使用堆芯熔融物堆外冷却固化装置(也叫堆芯捕集器)，常见的有以下几种:一种是在压力容器的外侧设置扩展室，扩展室的下方设有冷却水道，当堆芯熔融物熔穿下封头后，熔融物流入扩展室，利用扩展室的大面积平面对熔融物进行冷却，冷却水道内的冷却水可对熔融物进行冷却以防止扩展室被融穿。但这种结构采用一个面积很大的平面来进行熔融物摊平，以增大熔融物的冷却面积，加快熔融物的冷却速度，但这样的设计意味着要占据安全壳下部很大的面积和空间，进而造价较高，也增加了设计难度。另一种方式是在压力容器的下方设置桶状的收集器，在收集器内设置可融化的牺牲材料，收集器外设有冷却水道，熔融物流入收集器后与其内设置的牺牲材料相互作用，熔融物在融化牺牲材料的过程中被逐渐降温。由于收集器的形状限制，导致仅依靠收集器的壁面带走熔融物的衰变热，传热面积小，导致传热量小，特别是中部熔融物汇集后冷却明显不足。再一种方式是在压力容器的下方设置收集器，收集器的外部设有冷却水道，收集器的内部设有混凝土底板，并在收集器的底部设置喷嘴，且喷嘴的上端伸入堆腔混凝土底板，喷嘴的下端伸入冷却水道。熔融物流入收集器后，先与混凝土底板发生相互作用导致混凝土不断消融，混凝土底板起到了牺牲材料的作用，在一定程度上降低堆芯熔融物的温度；当熔融物将喷嘴的上端熔化后，冷却水道内的冷却水通过喷嘴注入，实现了熔融物的底部注水，能够对熔融物实施快速冷却。但熔融物与冷却水直接接触时，瞬间产生大量蒸汽会造成安全壳压力瞬间升高以致破坏，甚至会产生蒸汽爆炸，从而造成严重后果。因此，有必要提供一种结构简单、体积小、传热效果好、造价低的非能动堆芯捕集器，以解决上述现有技术的不足。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种结构简单、体积小、传热效果好、造价低的堆芯捕集器。为实现上述目的，本技术的技术方案为:提供一种堆芯捕集器，其包括壳体、冷却通道及定位格架；所述壳体设于压力容器的下方，所述壳体呈中空结构且顶部开口，所述壳体的底部设有冷却剂进口，所述壳体的上端还设有冷却剂出口 ；所述冷却通道包括水平通道及与所述水平通道相连通的多个呈棒状的竖直通道，所述水平通道设于所述壳体的底部并与所述冷却剂进口相连通，所述竖直通道容置于所述壳体内并向所述壳体的顶部延伸，相邻的所述竖直通道之间形成熔融物填充通道；所述定位格架套设于所述竖直通道外并固定于所述壳体的内壁，且所述定位格架上开设有连通所述熔融物填充通道的过流孔。较佳地，所述竖直通道的底端与所述水平通道相连通，所述竖直通道的顶端盖设有呈圆锥形的顶帽，所述顶帽上开设有连通所述竖直通道和所述壳体的中空结构的通气孔。较佳地，所述顶帽的底面积大于所述竖直通道的横截面积，所述通气孔开设于所述顶帽的底面，且所述通气孔位于所述顶帽的底面边缘与所述竖直通道的外缘之间。较佳地，所述壳体内设置有一底板，所述底板与所述壳体的底面之间形成所述水平通道，所述竖直通道的侧壁固定于所述底板。较佳地，所述竖直通道的侧壁包括钢管及包设于所述钢管外的耐高温层。较佳地，多个所述竖直通道呈正方形或三角形排列。较佳地，所述定位格架上开设有与所述竖直通道相对应的安装孔，所述安装孔套设于所述竖直通道的侧壁外。较佳地，所述定位格架包括钢板层及盖设于所述钢板层上方的陶瓷层。较佳地，所述壳体的内壁面覆盖有陶瓷隔热层。较佳地，所述冷却剂进口通过第一管道连通设于所述壳体外的换料水箱的底部，且所述换料水箱的位置高于所述水平通道的位置。较佳地，所述冷却剂出口通过第二管道连通设于所述壳体外的换料水箱的顶部，且所述第二管道伸入所述换料水箱内的冷却剂液面以下。较佳地，所述堆芯捕集器还包括导流结构，所述导流结构设于所述压力容器与所述壳体之间，且所述导流结构与所述壳体的中空结构相连通，用于将堆芯熔融物导入所述壳体内。较佳地，所述导流结构包括依次连接的直管段、倾斜段及水平段，所述直管段的上端包覆于所述压力容器的下端，所述水平段开设有通孔。与现有技术相比，由于本技术的堆芯捕集器，其竖直通道的棒状结构设计，一方面大大增加了换热面积，另一方面降低了其周向受力不均匀的风险，特别是大大降低了边角热应力不均匀可能造成的耐高温材料层损坏的风险，增加了竖直通道的强度；且，棒状竖直通道通过定位格架固定，增强了其稳定性，降低了由堆芯熔融物下落瞬间冲垮部分竖直通道的可能性。另外，棒状竖直通道的数量可以根据实际需要进行调整，从而灵活改变单位体积内的换热面积，以灵活适应不同功率反应堆的需要，从而保证堆芯熔融物在一定时间内实现冷却固化，具有结构简单、占用面积和空间小、冷却速度适中的优点，使堆芯熔融物冷却固化过程中的安全性进一步提高，且堆芯捕集器的造价低。再者，由于传热面积是以单元为基础来变化的，因此，不需要进行整个装置的模化实验，使实验验证研究过程得以简化。【附图说明】图1是本技术堆芯捕集器的结构示意图。图2是图1中冷却通道呈三角形排列的示意图。图3是图1中冷却通道呈正方形排列的示意图。图4是图1中竖直通道的管体的结构示意图。图5是图4的部分剖视图。图6是图1中定位格架的部分放大示意图。图7是图6中定位格架的钢板层的俯视图。图8是图6中定位格架的陶瓷层的俯视图。图9是图1中壳体的部分放大示意图。图10是本技术堆芯捕集器的使用状态示意图。图11是本技术堆芯捕集器的冷却过程示意图一。图12是本技术堆芯捕集器的冷却过程示意图二。图13是本技术堆芯捕集器的冷却过程示意图三。图14是本技术堆芯捕集器的冷却过程示意图四。【具体实施方式】现在参考附图描述本技术的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如图1所示，本技术所提供的堆芯捕集器100，包括壳体110、冷却通道120、定位格架130及换料水箱140。其中，壳体110设于压力容器200的下方，冷却通道120、定位格架130均设于壳体110内，且定位格架130固定于壳体110的内壁，换料水箱140设于壳体110的外侧并与壳体110相连通。具体地，壳体110呈中空结构且顶部开口，壳体110的底部设有冷却剂进口 111，壳体110的上端的侧壁上开设有冷却剂出口 112，堆芯熔融物通过壳体110的顶部开口流入壳体110内部。换料水箱140设于壳体110的一侧且其内具有冷却剂，换料水箱140的位置高于冷却剂进口 111的位置；换料水箱140的底部通过第一管道141连通冷却剂进口 111，换料水箱140的顶部设有第二管道142，该第二管道142的一端伸入换料水箱140内的冷却剂液面以下，第二管道142的另一端连通冷却剂出口 11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种堆芯捕集器，其特征在于：包括壳体，设于压力容器的下方，所述壳体呈中空结构且顶部开口，所述壳体的底部设有冷却剂进口，所述壳体的上端还设有冷却剂出口；冷却通道，所述冷却通道包括水平通道及与所述水平通道相连通的多个呈棒状的竖直通道，所述水平通道设于所述壳体的底部并与所述冷却剂进口相连通，所述竖直通道容置于所述壳体内并向所述壳体的顶部延伸，相邻的所述竖直通道之间形成熔融物填充通道；定位格架，所述定位格架套设于所述竖直通道外并固定于所述壳体的内壁，且所述定位格架上开设有连通所述熔融物填充通道的过流孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢冬华，梁振辉，徐海岩，张利，
申请(专利权)人：中科华核电技术研究院有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44