一种用于反应堆熔融物堆内稀释冷却滞留装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及熔融物冷却结构技术领域，具体涉及一种用于反应堆熔融物堆内稀释冷却滞留装置，包括：压力容器延长封头、隔离板、压力容器下封头、堆芯下部支承板及压力容器直筒体；本发明专利技术通过氧化物牺牲材料降低熔融池体积功率密度、增加熔融池传热面积的方法，实现降低熔融池到下封头壁面的热流密度，提高堆芯熔融物在压力容器内的冷却与滞留的有效性。物在压力容器内的冷却与滞留的有效性。物在压力容器内的冷却与滞留的有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于反应堆熔融物堆内稀释冷却滞留装置


[0001]本专利技术涉及熔融物冷却结构
，具体涉及一种用于反应堆熔融物堆内稀释冷却滞留装置。

技术介绍

[0002]核电厂发生堆芯熔化的严重事故后，反应堆堆芯熔融物迁移到压力容器下腔室形成熔融池，高温熔融物使下封头壁面产生大量热负荷，当局部壁面热流密度超过该处的临界热流密度时，则压力容器就会被熔穿，从而发生失效。熔融物堆内滞留(In
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Vessel Retention，IVR)是第三代压水堆应对严重事故关键缓解措施之一，即在严重事故后投入堆腔注水冷却系统淹没冷却反应堆压力容器外壁面，在反应堆冷却剂系统充分卸压的条件下，实现堆芯熔融物压力容器下封头内冷却与滞留，维持压力容器的完整性。
[0003]熔融物堆内冷却和滞留措施的成功实施，需要下封头熔融池到壁面的热流密度小于压力容器外壁面的临界热流密度。因此，提高熔融物堆内滞留有效性可以从两个方面出发，一是提高下封头外壁面的临界热流密度，二是降低熔融池到下封头壁面的热流密度。
[0004]影响压力容器外壁面的临界热流密度的因素主要包括：冷却流量、出口压力、入口水温度、流道结构间隙等。而这些因素受堆腔注水冷却系统设计等边界条件的制约，为了提高临界热流密度，需要加大冷却流量、合理设置流道结构间隙宽度等，但是却增加了系统设计的复杂性和困难程度，提高了系统的成本，同时降低了系统可靠性。压力容器外壁面的临界热流密度只有通过试验才能获得，并且试验费用巨大。
[0005]因此，降低熔融池到下封头壁面的热流密度，才是从本质上提高熔融物堆内滞留有效性的办法，故亟需设计一种用于反应堆熔融物堆内稀释冷却滞留装置，以解决上述现有技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术设计的一种用于反应堆熔融物堆内稀释冷却滞留装置，通过氧化物牺牲材料降低熔融池体积功率密度、增加熔融池传热面积的方法，实现降低熔融池到下封头壁面的热流密度，提高堆芯熔融物在压力容器内的冷却与滞留的有效性。
[0007]本专利技术的技术方案：
[0008]一种用于反应堆熔融物堆内稀释冷却滞留装置，包括：压力容器延长封头、隔离板、压力容器下封头、堆芯下部支承板及压力容器直筒体；
[0009]所述压力容器延长封头设置在压力容器的外部保温层流道内壁，且压力容器延长封头的顶部与压力容器直筒体下端焊接；所述压力容器延长封头内壁还设自由有隔离板；隔离板的内壁上方设置有压力容器下封头；所述压力容器下封头的顶部焊接在压力容器直筒体下端；所述压力容器延长封头、隔离板、压力容器下封头均为半球型壳体；所述压力容器直筒体下端内部还设置有堆芯下部支承板。
[0010]所述压力容器延长封头与隔离板之间内填充有氧化物牺牲材料。
[0011]所述氧化物牺牲材料为Fe3O4、TiO2、Al2O3或为Fe3O4、TiO2或Al2O的混合物。
[0012]压力容器延长封头、压力容器下封头和隔离板的结构为球形或椭球形。
[0013]所述隔离板和压力容器下封头之间存在空气间隙。
[0014]所述压力容器直筒体和述压力容器延长封头的外壁设置压力容器的外部保温层流道。
[0015]所述压力容器直筒体、压力容器下封头、压力容器延长封头采用碳钢材料。
[0016]所述隔离板采用不锈钢材料。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]1、通过在压力容器下封头的下面设置压力容器延长封头，并在延长封头内布置氧化物牺牲材料，减小了整体体积。
[0019]2、通过氧化物牺牲材料的稀释作用降低熔融池体积功率密度、增加熔融池传热面积的方法，实现降低熔融池到下封头壁面的热流密度，提高堆芯熔融物在压力容器内的冷却与滞留的有效性。
[0020]3、本专利技术结构设计紧凑，节省空间，为反应堆其他系统的设计预留了较大的空间。
附图说明
[0021]图1为本专利技术设计的一种用于反应堆熔融物堆内稀释冷却滞留装置结构示意图。
[0022]图2为本专利技术所述的熔融物下封头内冷却状态下的示意图
[0023]图3为为本专利技术所述的熔融物堆内稀释冷却滞留示意图
[0024]图中：1
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压力容器的外部保温层流道；2
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压力容器延长封头；3
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氧化物牺牲材料；4
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隔离板；5
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压力容器下封头；6
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堆芯下部支承板；7
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压力容器直筒体。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施例对本专利技术的一种用于反应堆熔融物堆内稀释冷却滞留装置进行详细说明。
[0026]一种用于反应堆熔融物堆内稀释冷却滞留装置，包括：压力容器延长封头2、隔离板4、压力容器下封头5、堆芯下部支承板6及压力容器直筒体7；
[0027]所述压力容器延长封头2设置在压力容器的外部保温层流道1内壁，且压力容器延长封头2的顶部与压力容器直筒体7下端焊接；所述压力容器延长封头2内壁还设自由有隔离板4；隔离板4的内壁上方设置有压力容器下封头5；所述压力容器下封头5的顶部焊接在压力容器直筒体7下端；所述压力容器延长封头2、隔离板4、压力容器下封头5均为半球型壳体；所述压力容器直筒体7下端内部还设置有堆芯下部支承板6。
[0028]所述压力容器延长封头2与隔离板4之间内填充有氧化物牺牲材料3。
[0029]所述氧化物牺牲材料3为Fe3O4、TiO2、Al2O3或为Fe3O4、TiO2或Al2O的混合物。
[0030]压力容器延长封头2、压力容器下封头5和隔离板4的结构为球形或椭球形。
[0031]所述隔离板4和压力容器下封头5之间存在空气间隙。
[0032]所述压力容器直筒体7和述压力容器延长封头2的外壁设置压力容器的外部保温层流道1。
[0033]所述压力容器直筒体7、压力容器下封头5、压力容器延长封头2采用碳钢材料。
[0034]所述隔离板4采用不锈钢材料。
[0035]所述压力容器直筒体、压力容器下封头、压力容器延长封头采用碳钢材料，其厚度分别大约为0.22m、0.16m、0.16m。隔离板采用不锈钢材料，其厚度约为0.01m。
[0036]牺牲性材料的选取需满足化学、热力学、热物理学、强度、热机械、核及其他性能。反应堆正常运行工况下，牺牲性材料应具有长时间的化学、机械稳定性，在中子通量作用下不产生放射性。牺牲性材料的熔点低，在熔融物熔穿下封头的事故工况下，有利于牺牲性材料快速溶解，并与氧化物ZrO2‑
UO2均匀混合。在事故后，堆芯熔融物冷却晶化后的固体具有一定的稳定性，裂变产物的释放速率小，便于事故后处理。因此，氧化物牺牲材料选取Fe3O4、TiO2、Al2O3或其混合物。
[0037]严重事故后投入堆腔注水冷却系统向压力容器的外部保温层流道注水，淹没冷却反应堆压力容器直筒体和压力容器延长封头外壁面，实现堆芯熔融本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于反应堆熔融物堆内稀释冷却滞留装置，其特征在于，包括：压力容器延长封头(2)、隔离板(4)、压力容器下封头(5)、堆芯下部支承板(6)及压力容器直筒体(7)；所述压力容器延长封头(2)设置在压力容器的外部保温层流道(1)内壁，且压力容器延长封头(2)的顶部与压力容器直筒体(7)下端焊接；所述压力容器延长封头(2)内壁还设自由有隔离板(4)；隔离板(4)的内壁上方设置有压力容器下封头(5)；所述压力容器下封头(5)的顶部焊接在压力容器直筒体(7)下端；所述压力容器延长封头(2)、隔离板(4)、压力容器下封头(5)均为半球型壳体；所述压力容器直筒体(7)下端内部还设置有堆芯下部支承板(6)。2.根据权利要求1所述的一种用于反应堆熔融物堆内稀释冷却滞留装置，其特征在于：所述压力容器延长封头(2)与隔离板(4)之间内填充有氧化物牺牲材料(3)。3.根据权利要求2所述的一种用于反应堆熔融物堆内稀释冷却滞留装置，其特征在于：所述氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：向清安，黄代顺，邓坚，朱大欢，崔怀明，张渝，卢毅力，曹锐，邓纯锐，邱志方，张明，武小莉，陈宝文，刘望，邹志强，杜政瑀，彭欢欢，马海福，王小吉，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：