核反应堆包括压力容器和设置在压力容器内的核反应堆堆芯。地下安全壳结构包含核反应堆。最终热阱（UHS）池设置在地平线处，地下安全壳结构的上部形成UHS池底部的至少一部分。在某些实施例中，地下安全壳结构的上部包括上部穹顶，该上部穹顶可突出在UHS池水面上方以形成由UHS池包围的岛。在某些实施例中，包括热交换器的冷凝器设置在地下安全壳结构内，热交换器包括冷、热流动路径；以及冷却水管线可操作地将冷凝器与UHS水池相连接。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核反应堆技术、核发电技术、核安全技术和相关技术。
技术介绍
核反应堆安全的中心问题是将放射性堆芯保持在浸没状态下，并将足够的热量移去。在正常运行过程中，反应堆堆芯设置在充满(或大部分填充)一次冷却剂(例如，在轻水反应堆情形中的轻水)的密封反应堆压力容器内。通过一次冷却剂循环通过“热阱”来移走热量。在核电厂的情形中，“热阱”通常采取蒸汽发生器或涡轮机的形式。例如，在沸水反应堆(BWR)中，一次冷却剂在压力容器内沸腾，被汽水分离器/干燥器组件隔开的一次冷却剂蒸汽被送到涡轮机中，在那里，在涡轮机上作有用功的动作使蒸汽冷却下来。冷凝的蒸汽流 回到BWR的压力容器内而完成一次冷却剂循环。涡轮机又驱动发电机，产生BWR电厂的电力输出。在压水反应堆(PWR)的情形中，一次冷却剂保持在欠热液相中(可能压力容器顶部处的蒸汽气泡除外)。将欠热液态的一次冷却剂泵送通过位于压力容器外面的蒸汽发生器，在蒸汽发生器处，将热量传递给二次冷却剂，二次冷却剂又驱动涡轮机。离开蒸汽发生器的一次冷却剂流回到压力容器内而完成一次冷却剂的循环。在一种变体的“一体化”PWR设计中，蒸汽发生器位于压力容器内部。在典型的一体化PWR设计中，环形上升管设置在压力容器内而形成内部“上升管”和外部环形的“下降管”区域。一次冷却剂在上升管区域内向上(远离反应堆堆芯)流动，并在外部环形的下降管区域中向下流而完成一次冷却剂流动循环。内部蒸汽发生器通常设置在下降管区域内，并包括许多管子，一次冷却剂在管内向下流动，而二次冷却剂在管外向上流动(或替代地，二次冷却剂在管内向上流动，一次冷却剂在管外向下流动)。设计出各种安全系统来补救各种可能的事件，这些事件可能危及将反应堆堆芯保持浸没在一次冷却剂中并充分冷却的目标。由安全系统解决的两种可能事件是冷却剂丧失事故(LOCA)以及热阱丧失事故。传统上，安全系统包括钢制安全壳结构，安全壳结构包围压力容器并具有足够结构强度来包含释放出的一次冷却剂蒸汽。在安全壳结构内设置冷凝器，以冷凝一次冷却剂蒸汽，从而降低安全壳内的压力。位于安全壳结构外面的包括很大水体的最终热阱提供用于冷凝器所捕获的热量的热阱。位于安全壳结构内的换料水储存箱(RWST)在换料操作过程中提供水，并还用作紧急情况下的水源。在LOCA事故中，压力容器或连接管道(例如，将一次冷却剂传送到外部涡轮机或蒸汽发生器或从外部涡轮机或蒸汽发生器中传出一次冷却剂的管道)的破裂造成压力容器减压和可能的一次冷却剂泄漏。LOCA的补救措施包括(I)容纳和冷凝一次冷却剂以使该系统减压；以及(2)向压力容器补水以使反应堆堆芯保持被浸没。RWST提供补水，而位于安全壳结构内的冷凝器提供对逸出的一次冷却剂蒸汽进行再冷凝的机构。在热阱丧失的事件中，丧失“热阱”。在BWR中，如果一次冷却剂蒸汽向涡轮机的流动中断(例如，因为涡轮机必须非预期地停机或突然地发生故障)，就可发生热阱的丧失。在PWR中，相应的事件是流经外部蒸汽发生器的欠热一次冷却剂流动的中断。在一体化的PWR中，对应的事件是丧失流过内部蒸汽发生器的二次冷却剂。在任何的热阱丧失事件中，所作的响应包括将蒸汽从压力容器排到位于安全壳结构内的冷凝器，以移去热量和有控制地使压力容器减压。理想地是，这将使用闭合的系统来完成，在闭合系统中，来自压力容器的蒸汽排放到冷凝器内。然而，如果由于热阱丧失而使压力上升过快，则有必要将蒸汽排放到安全壳结构内(实际上，将热阱丧失事件转化为有控制的LOCA)。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，一种装置包括包括压力容器和设置在压力容器内的核反应堆堆芯的核反应堆；含有核反应堆的地下安全壳结构；以及设置在地面线的最终热阱池，其中，地下安全壳结构的上部形成最终热阱池底部的至少一部分。在某些实施例中，地下安全壳结构的上部包括上部穹顶。在某些实施例中，该装置还包括包括热交换器的冷凝器，热交换器包括设置在地下安全壳结构内的冷、热流动路径；以及可操作地将冷凝器与最终热阱池相连接的冷却水管线。·在本专利技术的另一个方面，一种装置包括包括压力容器和设置在压力容器内的核反应堆堆芯的压水反应堆(PWR);含有核反应堆的地下安全壳结构；以及最终热阱池，其具有至少部分地由地下安全壳结构上部所形成的底部。在某些实施例中，地下安全壳结构上部包括上部穹顶。在某些如此的实施例中，上部穹顶突出到最终热阱池表面上方，以形成由最终热阱池包围的岛。在本专利技术的另一个方面，一种装置包括包括压力容器和设置在压力容器内的核反应堆堆芯的核反应堆；含有核反应堆的地下安全壳结构；设置在安全壳结构顶上的最终热阱池，其中，安全壳结构形成最终热阱池的底部；包括热交换器的冷凝器，热交换器包括设置在安全壳结构内的冷、热流动路径；以及可操作地将冷凝器与最终热阱水池相连接的冷却水管线。附图说明本专利技术可采取各种部件和部件布置的形式，并为各种运行工艺和运行工艺布置。附图只是为了说明优选的实施例并不可认为限制本专利技术。图I示意性地示出包括如文中披露的紧急安全系统的核反应堆设施的侧剖视图。图2示意性地示出图I的安全壳结构实施例的俯视图,其包括增大表面积的槽或波纹。图3和4用图示方式示出图2的增大表面积的槽或波纹的两个实施例的侧视图。具体实施方式这里披露的是改进的紧急安全系统，其具有非能动操作和减少易受诸如淹没、地震、敌对攻击等的外部影响危害的优点。参照图1，所示的压水反应堆(PWR)型的核反应堆10包括压力容器12，其在所示实施例中为圆柱形的垂直安装容器。核反应堆堆芯14设置在压力容器12下部。(注意，在所示的图I中，反应堆堆芯14通过压力容器12中切去部分16而露出)。反应堆堆芯14包括大量裂变材料，例如，含有二氧化铀(UO2)的材料，它是合适基材内裂变的235U同位素浓缩产物。在典型结构中，裂变材料布置为放置在笼形燃料元件架内的“燃料棒”。压力容器12包括处于欠热状态下的一次冷却剂水(通常为轻水，即，H2O,但也可考虑重水，即，D2O).压水反应堆10包括未予示出的行内公知的其它部件，例如，支承压力容器12内反应堆堆芯14的“架子”或其它结构；由控制棒驱动机构(CRDM)选择性地插入到反应堆堆芯14内的吸收中子的控制棒，用来控制核链式反应；以及形成压力容器12内一次冷却剂循环路径的中央上升管，一次冷却剂泵等。这些各种部件可不同地设置在压力容器内或外。例如，CRDM可以是外部的，就如传统的情形那样，或可位于压力容器内部，就如以下专利中所描述的那样2010年12月16日出版的Stambaugh等人的题为“用于核反应堆的控制棒驱动机构”的U. S. Pub. No. 2010/0316177A1，本文以参见方式引入其全部内容；以及2010年12月16日出版的Stambaugh等人的题为“用于核反应堆的控制棒驱动机构”的国际公开W02010/144563A1，本文以参见方式引入其全部内容。反应堆冷却剂泵可以是内部的或外部的，在某些实施例中，可以完全省略，在此情形中，通过自然循环由反应堆堆芯14产生的热 量驱动一次冷却剂流动。所示的PWRlO是一体化的PWR设计，由此意味着内部蒸汽发生器设置在压力容器12内。所安装的蒸汽发生器未予示出；然而，图I示意地示出移去的内部蒸汽发生器20，为了本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种装置包括：包括压力容器和设置在压力容器内的核反应堆堆芯的核反应堆；含有核反应堆的地下安全壳结构；以及设置在地平线处的最终热阱池，其中，地下安全壳结构的上部形成最终热阱池底部的至少一部分。
【技术特征摘要】
2011.08.25 US 13/217,941书或其等价物的范围之内。权利要求1.一种装置包括 包括压力容器和设置在压力容器内的核反应堆堆芯的核反应堆； 含有核反应堆的地下安全壳结构；以及 设置在地平线处的最终热阱池，其中，地下安全壳结构的上部形成最终热阱池底部的至少一部分。2.如权利要求I所述的装置，其特征在于，地下安全壳结构的上部包括上部穹顶，该上部穹顶形成最终热阱池底部的至少一部分。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，地下安全壳结构的上部穹顶的最上端延伸到最终热阱池水面上方，以形成被最终热阱池所包围的岛。4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，地下安全壳结构的上部穹顶包括槽或波纹。5.如权利要求I所述的装置，其特征在于，地下安全壳结构包括钢材。6.如权利要求I所述的装置，其特征在于，还包括 含有地下安全壳结构和最终热阱池的二次安全壳结构，二次安全壳结构具有排气管，排气管布置成允许从最终热阱池蒸发或沸腾出的水从二次安全壳结构逸出。7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括 在二次安全壳结构内设置排水沟，以使地表水从二次安全壳结构外面流入最终热阱池内。8.如权利要求I所述的装置，其特征在于，由地下安全壳结构的上部形成的最终热阱池底部部分具有至少为Qd_y heat/[U · (Tmax-Trais)]的面积，其中，Tmax表示地下安全壳结构内的最大许可温度，Tuhs表示最终热阱池的最大许可温度，Qdecay heat表示反应堆停堆后由裂变产物衰变所产生的最高假设热值，以及U表示从地下安全壳结构到最终热阱池的传热的总传热系数。9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，最终热阱池具有至少300，000加仑的容量。10.如权利要求I所述的装置，其特征在于，核反应堆包括压水反应堆(PWR)，而地下安全壳结构足够大以同时容纳PWR和至少一个蒸汽发生器，该蒸汽发生器设计成在PWR内或与PWR —起运行。11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，PWR是一体化的PWR，而地下安全壳结构足够大以同时容纳PWR和设置在PWR外面的内部蒸汽发生器，但该蒸汽发生器设计成在...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·C·沃特森，J·D·马洛伊三世，M·J·爱德华兹，
申请(专利权)人：巴布科克和威尔科克斯核能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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