用于冷却从反应堆容器释放的熔化堆芯材料的装置和方法制造方法及图纸

一种用于在核电站发生严重事故时有效保留和冷却从反应堆容器释放出的熔化的堆芯材料的装置和方法。该装置包括玻璃材料混合部分、冷却水保留罐、以及冷却水供应部分。冷却水保留罐堆叠在玻璃材料混合部分的下方。冷却水供应部分设置在玻璃材料混合部分和冷却水保留罐的侧面。玻璃材料混合部分包括支承板、玻璃材料层和挡壁。冷却水供应部分包括冷却水贮槽、通道和阀。该装置和方法能够降低熔化的堆芯材料的热生成密度和防止蒸汽爆炸以及有效地降低熔化的堆芯材料的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在反应堆腔中保留和冷却熔化的堆芯材料的装置和方法，更具体地说，涉及在反应堆腔内稳定地保留和冷却熔化的堆芯材料的装置和方法，借此，当核电站发生严重的熔炉事故熔化的堆芯材料从反应堆容器逸出时，逸出的熔化的堆芯材料不会腐蚀反应堆腔、污染邻近的土地，或威胁反应堆安全壳建筑物的安全。
技术介绍
通常，核电站包括数百个具有独立功能的系统。这些系统大致可分为以核反应堆为主要单元的核蒸汽供应系统(NSSS)、具有由供应的蒸汽驱动的发电机的汽轮机/发电机系统、以及其它辅助装备。这里，核反应堆控制核反应中瞬时产生的大量热能缓慢地释放，以使核能能够应用于实际生活。 然而，当在核电站发生严重事故的过程中，从损坏的反应堆容器释放出(逸出)的熔化的堆芯材料没有被有效地保留和冷却时，释放出的熔化的堆芯材料可能会不幸地腐蚀反应堆腔，污染邻近的土地，以及威胁反应堆安全壳建筑物的稳固性。 因此，对于保留和适当冷却熔化的堆芯材料的装置和方法的研究一直在进行。 作为传统的用于冷却熔化的堆芯材料的装置，已经有人提出了使高温的熔化的堆芯材料直接与冷却水接触的装置。 通过直接向熔化的堆芯材料提供冷却水来冷却熔化的堆芯材料的方法具有很高的效率，但存在的问题在于，高温的熔化的堆芯材料与冷却水在密闭的空间内直接作用，会迅速产生蒸汽，从而会发生潜在地蒸汽爆炸。 进一步地说，为防止高温的熔化的堆芯材料和冷却水之间直接作用所引起的蒸汽爆炸，日本专利公开号1996-43575提出了一种具有延长的熔化堆芯收集部分的堆芯收集器。如图1所示，该传统装置在反应堆容器100的下方有多个熔化堆芯收集器部分110。在此装置中，在核电站严重事故中从反应堆容器100释放出的熔化的堆芯保留在该熔化堆芯收集器部分110中，并用该熔化堆芯收集器部分110周围的冷却水120冷却所保留的熔化堆芯。 但是，上述装置通过使熔化堆芯与冷却水间接接触来冷却高温的熔化堆芯。因此，熔化堆芯与冷却水之间的传热效率被不期望地降低，这样就需要非常大的冷却水罐。 此外，在某些情况下，相关领域中用来冷却熔化的堆芯材料的装置被设计成使用如泵之类的动设备来强制冷却熔化的堆芯材料。然而，这不仅降低它在严重事故发生时的可靠性，而且会随时间的推移降低泵的冷却能力，以致于不能有效地除去来自熔化的堆芯材料的衰变热。因此。这在长期的冷却中问题尤为突出。 因此本领域需要能够解决上述问题的保留和冷却熔化的堆芯材料的装置。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供用于有效移除衰变热以及确保邻近建筑物的安全的装置和方法，其通过利用熔化的堆芯材料与冷却水的相互作用，防止在冷却过程中的蒸汽爆炸，同时将熔化的堆芯材料有效地保留(挡)在反应堆安全壳建筑物内。 技术方案为了达到上述目的，本专利技术提供了用于保留和冷却由于熔炉从反应堆容器释放出的熔化的堆芯材料的装置，该装置包括板形的玻璃材料混合部分，其形成于反应堆容器下部并且在其上表面具有玻璃层，以使已经通过反应堆容器的熔化的堆芯材料与该玻璃材料混合，以降低热生成密度；以及多个冷却水保留罐，其在玻璃材料混合部分的下方以多层的形式堆叠，同时冷却水保留罐内装有含惰性气体的冷却水，用于冷却高温的熔化的堆芯材料。 在本专利技术的另一个方面中，提供了用于进行长期冷却的保留和冷却熔化的堆芯材料的装置，该装置包括设置在玻璃材料混合部分和冷却水保留罐一侧的冷却水供应部分，该冷却水供应部分包括冷却水贮槽，以及形成于冷却水贮槽一侧的通道和阀，用于向已被冷却水保留罐内的冷却水降温的熔化的堆芯材料另外提供冷却水而移除衰变热。 该玻璃材料混合部分包括安装在反应堆容器下部的支承板，其以预定角度倾斜，并且由即使在接触熔化的堆芯材料时也不熔化的材料制成；在支承板的上表面上以预定厚度形成的玻璃材料层；以及安装在倾斜的支承板下端并由在接触熔化的堆芯材料时熔化的材料制成的挡壁，用以防止在支承板上表面上形成的玻璃材料向下流动。 该玻璃材料层可以由玻璃和石墨形成。 每个冷却水保留罐的罐体可以由这样的材料制得，该材料在接触高温的熔化的堆芯材料的时候熔化。 冷却水供应部分可以进一步包括在冷却水贮槽上部的过滤装置，以使来自冷凝蒸汽(由冷却水与熔化的堆芯材料的相互作用产生)的水流回冷却水贮槽。 在本专利技术的又一个方面中，提供了用于保留和冷却由于熔炉从反应堆容器释放出的熔化的堆芯材料的方法。该方法包括以下步骤(1)将熔化的堆芯材料保留在反应堆安全壳建筑物的腔内以限制其通过，并且将熔化的堆芯材料与玻璃材料混合来降低热生成密度；以及(2)使与玻璃材料混合的熔化的堆芯材料向下流到堆叠在下方的冷却水保留罐，并使该混合物与冷却水保留罐中含有惰性气体的冷却水接触，借此冷却熔化的堆芯材料。 进一步地，该方法可以进一步包括在步骤2之后的步骤3打开冷却水供应部分的阀以提供经过通道的、来自冷却水贮槽的冷却水，用以从熔化的堆芯材料中移除衰变热，由此达到长期冷却。 这里，该方法可以进一步包括下面的步骤让产生自冷凝蒸汽(由冷却水与熔化的堆芯材料的相互作用产生)的水流回到冷却水贮槽，从而循环利用冷却水。 在步骤1中，熔化的堆芯材料可以与玻璃材料层(形成于以预定角度倾斜在反应堆容器下部的支承板的上表面上)中的玻璃材料混合。 另外在步骤2中，与玻璃材料混合的熔化的堆芯材料可以落到冷却水保留罐上，这些保留罐相对于反应堆安全壳建筑物的底部有一个预定的坡度，并且在下部以多层形式堆叠，从而该混合物可以沿着预定的坡度顺序地流动，以熔化冷却水保留罐并与冷却水保留罐中含有惰性气体的冷却水接触。 附图说明 图1是相关领域的用于冷却熔化的堆芯材料的非接触式装置示意图。 图2是根据本专利技术的用于冷却熔化的堆芯材料的装置示意图。 图3是本专利技术的玻璃材料混合部分的详图。 图4A和4B是本专利技术的堆叠的冷却水保留罐的剖视图。 图5是图4中所示的冷却水保留罐的横向剖视图。 具体实施方式 以下参照附图更详细地说明本专利技术的优选实施方式。 图2是根据本专利技术的用于冷却熔化的堆芯材料的装置的示意图，其详述说明如下。 为了在核电站发生严重事故时，保留和冷却由于熔炉而在反应堆里产生的熔化的堆芯材料5，在预定尺寸的反应堆安全壳建筑物1的上部设置反应堆容器10，并在反应堆安全壳建筑物1内的下腔设置玻璃材料混合部分20和冷却水保留罐(储罐)30。玻璃材料混合部分20是用于首先将从反应堆容器释放出的熔化的堆芯材料5与玻璃材料混合以降低热生成密度(热流密度)。参见图2，玻璃材料混合部分的形状为以预定角度α倾斜的板。 冷却水保留罐30以多层的形式堆叠在玻璃材料混合部分20的下方。在玻璃材料混合部分20中与玻璃材料混合的熔化的堆芯材料5落到冷却水保留罐30上，在这里，该混合物与冷却水保留罐30中的含惰性气体的冷却水相互作用，从而冷却该混合物。冷却水保留罐30的罐体可以由能被高温的熔化的堆芯材料熔化的材料制成。 如上所述，熔化的堆芯材料5首先与玻璃材料混合，以便降低热生成密度，进而可以利用惰性气体抑制由于与冷却水相互作用而引起的蒸汽爆炸，这样通过与冷却水的直接接触，可以提高传热效率，并可以显著地降低蒸汽爆炸的风险。 多层堆叠的冷却水保留罐30可以以一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于保留和冷却由于熔炉从反应堆容器释放出的熔化的堆芯材料的装置，所述装置包括：板形的玻璃材料混合部分，其形成于所述反应堆容器的下部并且在其上表面具有玻璃材料层，以使已经通过所述反应堆容器的熔化的堆芯材料与玻璃材料混合，以降低热生 成密度；以及多个冷却水保留罐，在所述玻璃材料混合部分的下方以多层的形式堆叠，所述冷却水保留罐内装有含惰性气体的冷却水，用于冷却高温的所述熔化的堆芯材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2004-2-10 10-2004-0008768所限定的范围和精神的情况下，可以对实施方案作出各种改变和等效替换。尤其是，虽然对本发明的组件可以进行各种材料变换，功能增加，形状变化或尺寸变化，但显然这些都落在本发明的权利范围内。 工业应用用于冷却熔化的堆芯材料的装置和方法通过先将已经经过反应堆容器10的熔化的堆芯材料5与玻璃材料混合，以降低熔化的堆芯材料5的热生成密度，并且通过使熔化的堆芯材料5流到装有惰性气体的冷却水保留罐30，以防止蒸汽爆炸并有效地冷却熔化的堆芯材料5。 进一步地，本发明提供了冷却水供应部分40，以便完全移除来自熔化的堆芯材料5的衰变热。 另外，通过冷却水的冷却和衰变热的移除过程是自然(被动)进行的，因此，当发生严重事故时，可以高度可靠地采取措施。权利要求1.一种用于保留和冷却由于熔炉从反应堆容器释放出的熔化的堆芯材料的装置，所述装置包括板形的玻璃材料混合部分，其形成于所述反应堆容器的下部并且在其上表面具有玻璃材料层，以使已经通过所述反应堆容器的熔化的堆芯材料与玻璃材料混合，以降低热生成密度；以及多个冷却水保留罐，在所述玻璃材料混合部分的下方以多层的形式堆叠，所述冷却水保留罐内装有含惰性气体的冷却水，用于冷却高温的所述熔化的堆芯材料。2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括设置在所述玻璃材料混合部分和所述冷却水保留罐一侧的冷却水供应部分，所述冷却水供应部分包括冷却水贮槽，以及形成于所述冷却水贮槽一侧的通道和阀，以便通过向已被所述冷却水保留罐内的冷却水降温的所述熔化的堆芯材料另外提供所述冷却水而移除衰变热，从而进行长期冷却。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述玻璃材料混合部分包括安装在所述反应堆容器下部的支承板，所述支承板以预定角度倾斜，并且由即使在接触所述熔化的堆芯材料时也不熔化的材料制成；在所述支承板的上表面上以预定厚度形成的玻璃材料层；以及安装在倾斜的所述支承板下端的挡壁，所述挡壁由在接触所述熔化的堆芯材料时熔化的材料制成，用以防止在所述支承板上表面上形成的所述玻璃材料向下流动。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：金焕烈，宋镇镐，闵丙泰，金熙东，
申请(专利权)人：韩国原子力研究所，韩国水力原子力株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]