一种带有内部冷却管的双层坩埚堆芯熔融物捕集装置制造方法及图纸

技术编号:22566832 阅读:90 留言:0更新日期:2019-11-16 12:48
本发明专利技术属于核安全控制技术领域,涉及一种带有内部冷却管的双层坩埚堆芯熔融物捕集装置。所述的捕集装置包括反应堆压力容器、内坩埚、外坩埚、冷却流道、堆坑、堆坑腔体、冷却管、冷却管入水口,内坩埚设置在反应堆压力容器的正下方,其固定在其外部的并位于反应堆压力容器下方的外坩埚内,且内坩埚与外坩埚之间形成供冷却水流动的冷却流道,外坩埚安装在堆坑内部形成的堆坑腔体中;内坩埚内部设置有多根冷却管,每根冷却管通过其底部的冷却管入水口与冷却流道连通,部分冷却管的侧壁上开有小孔且外部覆有5‑30mm厚的牺牲混凝土保护层。利用本发明专利技术的捕集装置,可显著提高堆芯捕集器对堆芯熔融物的滞留成功率和冷却效率。

A double-layer crucible core melt catcher with internal cooling tube

The invention belongs to the technical field of nuclear safety control, and relates to a double-layer crucible core melt catching device with an internal cooling pipe. The catching device comprises a reactor pressure vessel, an inner crucible, an outer crucible, a cooling flow passage, a reactor pit, a reactor pit cavity, a cooling pipe and a cooling pipe water inlet. The inner crucible is arranged directly below the reactor pressure vessel, and is fixed in the outer crucible which is located below the reactor pressure vessel, and a cooling flow passage for cooling water flow is formed between the inner crucible and the outer crucible The external crucible is installed in the pit cavity formed inside the pit; the internal crucible is provided with a plurality of cooling pipes, each of which is connected with the cooling channel through the cooling pipe inlet at the bottom of the crucible, and the side wall of some cooling pipes is provided with small holes and the external is covered with a 5 \u2011 30mm thick sacrificial concrete protective layer. Using the catching device of the invention can significantly improve the retention success rate and cooling efficiency of the core catcher for the core melt.

【技术实现步骤摘要】
一种带有内部冷却管的双层坩埚堆芯熔融物捕集装置
本专利技术属于核安全控制
,涉及一种带有内部冷却管的双层坩埚堆芯熔融物捕集装置。
技术介绍
在三里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,堆芯熔融物落入反应堆压力容器(RPV)下腔室,继而造成反应堆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,堆芯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策略主要可分为两种:一种是反应堆压力容器内熔融物的冷却与保持(IVR),其在美国的AP1000机型设计中采用;另一种是反应堆压力容器外熔融物冷却与收集(EVR),其在俄罗斯的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,它是位于反应堆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,在高温作用下堆芯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,以达到初步冷却、收集熔融物的功能。关于堆芯捕集器的研究,国外起步较早,产生相关专利较多,如US4113560(美国麻省理工大学,1978年,Corecatcherfornuclearreactorcoremeltdowncontainment)可视为EVR的设计雏形;US4280872(法国原子能机构,1981年,Corecatcherdevice)将EVR技术提升到了工程应用的水平;US4342621(1982年,Moltencorecatcherandcontainmentheatremovalsystem)提出将热管技术用于EVR;US4412969(美国能源部,1983年,Combinationpiperupturemitigatorandin-vesselcorecatcher)首次提出了IVR的概念;以及US4442065(Retrofittablenuclearreactorcorecatcher)、US5263066(Nuclearreactorequippedwithacorecatcher)、US5343506(Nuclearreactorinstallationwithacorecatcherdeviceandmethodforexteriorcoolingofthelatterbynaturalcirculation)、US6353651(Corecatchercoolingbyheatpipe)、US7558360(CorecatcherCooling)、US8358732(Corecatcher,manufacturingmethodthereof,reactorcontainmentvesselandmanufacturingmethodthereof)等。中国对堆芯捕集器的研究在从俄罗斯引进WWER核电系统之后逐渐增多,在引进美国AP1000核电技术之后形成了一系列专利。在中国申请的与堆芯捕集器相关的专利如CN200410031091.1(俄罗斯,损坏的LWR核反应堆的衬层定位和冷却系统)为WWER的EVR方案;CN201010529073.1(中核工业二十三建设有限公司,2010年,一种核电站堆芯捕集器的安装方法)为中核工业二十三建设有限公司在WWER施工过程中形成的专利技术;CN201080068588.4(韩国水力原子力株式会社,2010年,具有集成冷却流道的堆芯捕集器)主旨在于对堆芯熔融物覆盖底板的冷却;CN201310005308.0(上海核工程研究设计院,底部注水叠加外部冷却的大型非能动核电厂堆芯捕集器)为在AP1000引进消化吸收及CAP1400设计过程中逐渐形成的EVR技术;以及CN201310005342.8(一种大型非能动压水堆核电厂坩埚型堆芯摧集器)、CN201310005579.6(有熔融物扩展室的大型非能动压水堆核电厂堆芯捕集器)、CN201310264749.2(大型非能动核电厂熔融物堆内和堆外滞留相结合的装置)、CN201320007203.4(有熔融物扩展室的大型非能动压水堆核电厂堆芯捕集器)、CN201320007218.0(一种大型非能动压水堆核电厂堪竭型堆芯捕集器)、CN201320007347.X(大型非能动核电厂熔融物堆内和堆外滞留相结合的装置)、CN201320007522(底部注水叠加外部冷却的大型非能动核电厂堆芯捕集器)。上述所有堆芯捕集器相关专利均未考虑采用双层坩埚的手段实现堆芯熔融物的滞留,也未考虑同时通过内部冷却管的设计对堆芯熔融物内部进行冷却,从而提高堆芯捕集器的滞留成功率和冷却效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种带有内部冷却管的双层坩埚堆芯熔融物捕集装置,以能够在反应堆严重事故工况下,藉由双层坩埚的手段实现堆芯熔融物的更好滞留,同时通过内部冷却管的设计更好的对堆芯熔融物内部进行冷却,从而提高堆芯捕集器对堆芯熔融物的滞留成功率和冷却效率。为实现此目的,在基础的实施方案中,本专利技术提供一种带有内部冷却管的双层坩埚堆芯熔融物捕集装置,所述的捕集装置包括反应堆压力容器、内坩埚、外坩埚、冷却流道、堆坑、堆坑腔体、冷却管、冷却管入水口,所述的内坩埚设置在所述的反应堆压力容器的正下方,其固定在其外部的并位于所述的反应堆压力容器下方的所述的外坩埚内,且所述的内坩埚与所述的外坩埚之间形成供冷却水流动的所述的冷却流道,所述的外坩埚安装在所述的堆坑内部形成的所述的堆坑腔体中;所述的内坩埚内部设置有多根所述的冷却管,每根所述的冷却管通过其底部的所述的冷却管入水口与所述的冷却流道连通,部分所述的冷却管的侧壁上开有小孔且外部覆有5-30mm厚的牺牲混凝土保护层。在一种优选的实施方案中,本专利技术提供一种带有内部冷却管的双层坩埚堆芯熔融物捕集装置,其中:所述的内坩埚底部呈倒圆锥形,倾角为5°-30°;所述的内坩埚内部沿径向直径1-3.5m之外的边缘区域设置有垂直排列的多根所述的冷却管。在一种优选的实施方案中,本专利技术提供一种带有内部冷却管的双层坩埚堆芯熔融物捕集装置,其中:所述的外坩埚侧壁为水冷壁结构;所述的外坩埚底部呈倒圆锥形,倾角为5°-30°。在一种优选的实施方案中,本专利技术提供一种带有内部冷却管的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种带有内部冷却管的双层坩埚堆芯熔融物捕集装置,其特征在于:所述的捕集装置包括反应堆压力容器、内坩埚、外坩埚、冷却流道、堆坑、堆坑腔体、冷却管、冷却管入水口,/n所述的内坩埚设置在所述的反应堆压力容器的正下方,其固定在其外部的并位于所述的反应堆压力容器下方的所述的外坩埚内,且所述的内坩埚与所述的外坩埚之间形成供冷却水流动的所述的冷却流道,所述的外坩埚安装在所述的堆坑内部形成的所述的堆坑腔体中;/n所述的内坩埚内部设置有多根所述的冷却管,每根所述的冷却管通过其底部的所述的冷却管入水口与所述的冷却流道连通,部分所述的冷却管的侧壁上开有小孔且外部覆有5-30mm厚的牺牲混凝土保护层。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有内部冷却管的双层坩埚堆芯熔融物捕集装置,其特征在于:所述的捕集装置包括反应堆压力容器、内坩埚、外坩埚、冷却流道、堆坑、堆坑腔体、冷却管、冷却管入水口,
所述的内坩埚设置在所述的反应堆压力容器的正下方,其固定在其外部的并位于所述的反应堆压力容器下方的所述的外坩埚内,且所述的内坩埚与所述的外坩埚之间形成供冷却水流动的所述的冷却流道,所述的外坩埚安装在所述的堆坑内部形成的所述的堆坑腔体中;
所述的内坩埚内部设置有多根所述的冷却管,每根所述的冷却管通过其底部的所述的冷却管入水口与所述的冷却流道连通,部分所述的冷却管的侧壁上开有小孔且外部覆有5-30mm厚的牺牲混凝土保护层。


2.根据权利要求1所述的捕集装置,其特征在于:
所述的内坩埚底部呈倒圆锥形,倾角为5o-30o;
所述的内坩埚内部沿径向直径1-3.5m之外的边缘区域设置有垂直排列的多根所述的冷却管。


3.根据权利要求1所述的捕集装置,其特征在于:
所述的外坩埚侧壁为水冷壁结构;
所述的外坩埚底部呈倒圆锥形,倾角为5o-30o。


4.根据权利要求1所述的捕集装置,其特征在于:每根所述的冷却管的直径为50-150mm。


5.根据权利要求1所述的捕集装置,其特征在于:所述的捕集装置还包括包覆在所述的外坩埚内表面的耐热保护层,以及位于所述的耐热保护层与所述的内坩埚底部之间的支撑底座,所述的内坩埚通过所述的支撑底座和所述的耐热保护层固定在所述的外坩埚上。


6.根据权利要求5所述的捕集装置,其特征在于:所述的耐...

【专利技术属性】
技术研发人员:马卫民元一单郭强李炜张丽朱晨韩旭邢继荆春宁堵树宏
申请(专利权)人:中国核电工程有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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