本发明专利技术公开了一种堆芯熔融物碎片冷却装置，包括堆坑、碎片收集组件、碎片分散冷却组件和注水组件，压力容器设置在所述堆坑的上部；碎片收集组件与所述堆坑内壁固定连接，所述碎片收集组件具有碎片排出通道和碎片排出口，所述压力容器位于所述碎片排出通道的上方和/或所述碎片排出通道内部；碎片分散冷却组件设置在所述堆坑底部，且位于所述碎片收集组件的碎片排出口的下方；注水组件设置在所述堆坑外，且与所述堆坑内部连通；本发明专利技术通过设置碎片收集组件将压力容器的熔融物进行收集，并从碎片排出口排出，碎片经分散后在碎片分散冷却组件上进行分散，再通过注水组件对位于碎片分散冷却组件上的碎片进行降温。却组件上的碎片进行降温。却组件上的碎片进行降温。
【技术实现步骤摘要】
一种堆芯熔融物碎片冷却装置
[0001]本专利技术涉及核工业
，具体涉及一种堆芯熔融物碎片冷却装置。
技术介绍
[0002]当核电站发生严重事故时，反应堆压力容器内的燃料组件、控制棒、不锈钢等材料熔化，形成高温液态熔融物。堆芯熔融物的温度高达3000℃，较快熔穿压力容器继而流入到堆坑内。当堆坑内有大量水时，堆芯熔融物会破碎成1
‑
10mm左右的碎片。如果不加干预，这些碎片沉入堆坑底部，会成“山形”堆积起来，在此称为碎片床。这些碎片本身的衰变热可达15MW，渗透到碎片床内部的水会被加热汽化，产生大量水蒸气。水蒸气的快速排出，导致水很难再渗透到碎片床内部，造成碎片床内部无法冷却。碎片床内部碎片会升温熔化，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。
技术实现思路
[0003]本专利技术所要解决的技术问题是熔融物堆积无法进行有效的冷却，目的在于提供一种堆芯熔融物碎片冷却装置，能够改变熔融物碎片的堆积方式，将熔融物碎片分散成有利于冷却的分布形式，控制堆积高度，从而实现熔融物碎片的高效冷却，缓解反应堆严重事故后果。
[0004]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0005]一种堆芯熔融物碎片冷却装置，包括：
[0006]堆坑，压力容器设置在所述堆坑的上部；
[0007]碎片收集组件，其与所述堆坑内壁固定连接，所述碎片收集组件具有碎片排出通道和碎片排出口，所述压力容器位于所述碎片排出通道的上方和/或所述碎片排出通道内部；
[0008]碎片分散冷却组件，其设置在所述堆坑底部，且位于所述碎片收集组件的碎片排出口的下方；
[0009]注水组件，其设置在所述堆坑外，且与所述堆坑内部连通。
[0010]可选地，所述碎片收集组件包括：
[0011]碎片收集板，其具有相互连通的大径端和小径端，所述碎片收集板的大径端为所述碎片排出通道，所述碎片收集板的小径端为所述碎片排出口，所述碎片收集板的大径端位于所述碎片收集板的小径端的上方；
[0012]碎片分散器，其为螺旋桨式结构，所述碎片分散器固定设置在所述碎片排出口内。
[0013]作为一个实施例，所述碎片收集板的内侧面为光滑面，且所述碎片收集板的下斜角度≥45
°
，所述碎片排出口的直径≥1.0m；所述碎片收集板与所述压力容器之间的最小距离≥1.0m。
[0014]可选地，所述碎片分散冷却组件包括：
[0015]支撑板，其设置在所述堆坑底部，且所述支撑板的下侧面设置有多个支撑在所述堆坑底面的支撑柱；
[0016]多个直径不同的圆筒组件，其下端端面均与所述支撑板的上侧面连接，且多个所述圆筒组件的中轴线重合，相邻的两个所述圆筒组件之间设置有间隙；
[0017]多个不同直径的支撑圆环，其固定设置在两个相邻的圆筒组件之间。
[0018]可选地，所述圆筒组件的直径与所述圆筒组件的高度呈反比，所述圆筒组件的上端面为下倾结构，且多个所述圆筒组件的上端面位于同一倾斜面。
[0019]作为一个实施例，设相邻的两个所述圆筒组件之间的间隙为环隙，且环隙宽度≤0.5m；设定所述支撑圆环与相邻的两个圆筒组件的上端面之间的最小高度为碎片堆积高度，碎片堆积高度≤1.0m；设所述圆筒组件的上端面的角度为所述碎片收集组件下倾角度，碎片收集组件下倾角度≥45
°
。
[0020]可选地，所述圆筒组件内部设置有与所述间隙连通的水隙；
[0021]所述圆筒组件包括：
[0022]外圆筒围板，其下端面与所述支撑板连接；
[0023]内圆筒围板，其同轴设置在所述外圆筒围板内，且所述内圆筒围板的下端面与所述支撑板连接，所述外圆筒围板和所述内圆筒围板上均设置有多个竖直的进水条孔；
[0024]倾斜圆环围板，其内环面与所述内圆筒围板的上端面连接，所述倾斜圆环围板的外环面与所述外圆筒围板的上端面连接，所述倾斜圆环围板的上侧面为所述圆筒组件的上端面。
[0025]可选地，所述支撑圆环上设置多个贯穿的弧形进水口，所述支撑板上设置有多个贯穿的进水孔，所述进水孔与两个相邻的所述圆筒组件之间的间隙连通，所述进水孔还与所述水隙连通。
[0026]作为一个实施例，所述弧形进水口的宽度为2mm～3mm，所述进水条孔的宽度≤2mm。
[0027]可选地，所述注水组件包括：
[0028]应急水源；
[0029]进水管道，其两端分别与所述应急水源和所述堆坑内部连通，所述进水管道上设置有开关阀；
[0030]水位计，其设置在所述堆坑内，且位于所述压力容器下部球形封头的上方；
[0031]其中，进行冷却时，注水量不低于所述水位计。
[0032]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0033]本专利技术通过设置碎片收集组件将压力容器的熔融物进行收集，并从碎片排出口排出，碎片经分散后在碎片分散冷却组件上进行分散，再通过注水组件对位于碎片分散冷却组件上的碎片进行降温；
[0034]当反应堆发生严重事故时，改变熔融物碎片在堆坑里的“山形”堆积形式，让碎片分散成更有利于冷却的堆积形式。通过设计参数控制碎片床高度、围度，从而实现熔融物的高效冷却，避免熔融物碎片的二次熔化，缓解反应堆严重事故后果。
附图说明
[0035]附图示出了本专利技术的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本专利技术的原理，其中包括了这些附图以提供对本专利技术的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。
[0036]图1是根据本专利技术所述的一种堆芯熔融物碎片冷却装置的结构示意图。
[0037]图2是根据本专利技术所述的碎片分散冷却组件的结构示意图。
[0038]图3是根据本专利技术所述的支撑圆环的俯视图。
[0039]图4是根据本专利技术所述的外圆筒围板/内圆筒围板的结构示意图。
[0040]图5是根据本专利技术所述的碎片收集板的尺寸示意图。
[0041]图6是根据本专利技术所述的冷却分散组件的尺寸示意图。
[0042]附图标记：
[0043]1‑
压力容器，2
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堆芯熔融物，3
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碎片，4
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碎片收集板，5
‑
堆坑，6
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碎片分散器，7
‑
碎片分散冷却组件，8
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进水管道，9
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水位计，10
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开关，11
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应急水源，12
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倾斜圆环顶板，13
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圆筒组件，14
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支撑圆环，15
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支撑板，16
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进水孔，17
‑
支撑柱，18
‑
水隙，19
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种堆芯熔融物碎片冷却装置，其特征在于，包括：堆坑(5)，压力容器(1)设置在所述堆坑(5)的上部；碎片收集组件，其与所述堆坑(5)内壁固定连接，所述碎片收集组件具有碎片排出通道和碎片排出口，所述压力容器(1)位于所述碎片排出通道的上方和/或所述碎片排出通道内部；碎片分散冷却组件(7)，其设置在所述堆坑(5)底部，且位于所述碎片收集组件的碎片排出口的下方；注水组件，其设置在所述堆坑(5)外，且与所述堆坑(5)内部连通。2.根据权利要求1所述的一种堆芯熔融物碎片冷却装置，其特征在于，所述碎片收集组件包括：碎片收集板(4)，其具有相互连通的大径端和小径端，所述碎片收集板(4)的大径端为所述碎片排出通道，所述碎片收集板(4)的小径端为所述碎片排出口，所述碎片收集板(4)的大径端位于所述碎片收集板(4)的小径端的上方；碎片分散器(6)，其为螺旋桨式结构，所述碎片分散器(6)固定设置在所述碎片排出口内。3.根据权利要求2所述的一种堆芯熔融物碎片冷却装置，其特征在于，所述碎片收集板(4)的内侧面为光滑面，且所述碎片收集板(4)的下斜角度≥45
°
，所述碎片排出口的直径≥1.0m；所述碎片收集板(4)与所述压力容器(1)之间的最小距离≥1.0m。4.根据权利要求1所述的一种堆芯熔融物碎片冷却装置，其特征在于，所述碎片分散冷却组件(7)包括：支撑板(15)，其设置在所述堆坑(5)底部，且所述支撑板(15)的下侧面设置有多个支撑在所述堆坑(5)底面的支撑柱(17)；多个直径不同的圆筒组件(13)，其下端端面均与所述支撑板(15)的上侧面连接，且多个所述圆筒组件(13)的中轴线重合，相邻的两个所述圆筒组件(13)之间设置有间隙(19)；多个不同直径的支撑圆环(14)，其固定设置在两个相邻的圆筒组件(13)之间。5.根据权利要求4所述的一种堆芯熔融物碎片冷却装置，其特征在于，所述圆筒组件(13)的直径与所述圆筒组件(13)的高度呈反比，所述圆筒组件(13)的上端面为下倾结构，且多个所述圆筒组件(13)的上端面位于...
【专利技术属性】
技术研发人员：宫厚军，杨生兴，黎阳，昝元锋，李朋洲，杨祖毛，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：
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