一种抑制反应堆堆芯熔融物滞留过程中蒸汽爆炸的系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108986931A(43)申请公布日2018.12.11(21)申请号201810555010.X(22)申请日2018.06.01(71)申请人中国核电工程有限公司地址100840北京市海淀区西三环北路117号(72)发明人刘卓马卫民韩旭朱晨于明锐郭强元一单(74)专利代理机构北京天悦专利代理事务所(普通合伙)11311代理人任晓航周敏毅(51)Int.Cl.G21C9/00(2006.01)G21C15/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种抑制反应堆堆芯熔融物滞留过程中蒸汽爆炸的系统(57)摘要本发明属于核安全控制技术领域，涉及一种抑制反应堆堆芯熔融物滞留过程中蒸汽爆炸的系统。所述的系统包括反应堆压力容器、反应堆堆腔固壁、保温层、堆腔外腔室、堆腔内腔室、蒸汽/水出口、安全壳内置换料水箱、堆腔注水管线、堆腔注水入口、支撑网板、水溶性微包。利用本发明的系统，能够实现对核电厂严重事故工况下可能发生蒸汽爆炸现象更好的抑制。CN108986931ACN108986931A权利要求书1/1页1.一种抑制反应堆堆芯熔融物滞留过程中蒸汽爆炸的系统，包括反应堆压力容器、反应堆堆腔固壁、保温层、堆腔外腔室、堆腔内腔室、蒸汽/水出口、安全壳内置换料水箱、堆腔注水管线、堆腔注水入口，所述的反应堆压力容器卡座于所述的反应堆堆腔固壁内；所述的保温层位于所述的反应堆压力容器与所述的反应堆堆腔固壁之间，并将它们之间的空间由外至内划分为所述的堆腔外腔室与所述的堆腔内腔室；所述的保温层底部开口，以使所述的堆腔外腔室与所述的堆腔内腔室连通；所述的堆腔外腔室的顶部开有所述的蒸汽/水出口；所述的安全壳内置换料水箱可依次通过所述的堆腔注水管线和设置于所述的反应堆堆腔固壁上的所述的堆腔注水入口向所述的堆腔外腔室内注入冷却水，其特征在于：所述的系统还包括设置于所述的保温层底部开口处的支撑网板和堆积于所述的支撑网板上方的多袋水溶性微包。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的系统还包括设置于所述的堆腔注水管线上的止回阀和/或安全阀。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的系统还包括设置于所述的保温层内壁面上的热塑性衬里。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述的热塑性衬里的厚度为10-20mm，材质选自聚苯硫醚、聚醚醚铜、聚砜。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：每袋所述的水溶性微包包括位于内部的空心微粒和封装于外部的水溶膜。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：每个所述的空心微粒的粒径为10-800μm，材质为玻璃，密度与水相当。7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：每个所述的空心微粒内充满常压惰性气体。8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述的水溶膜的材质为水溶性塑料。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的水溶性微包的数量为10-50袋。2CN108986931A说明书1/4页一种抑制反应堆堆芯熔融物滞留过程中蒸汽爆炸的系统技术领域[0001]本发明属于核安全控制技术领域，涉及一种抑制反应堆堆芯熔融物滞留过程中蒸汽爆炸的系统。背景技术[0002]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。[0003]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，堆芯熔融物落入压力容器(RPV)下腔室。有效的熔融物堆内滞留(IVR)技术可以使压力容器得到充分的冷却从而确保压力容器的完整性。然而，根据欧美俄韩等国的研究经验，对于百万千瓦以上的堆型，严重事故后IVR措施已面临技术瓶颈，当IVR失效时，堆芯熔融物将从压力容器向堆腔释放，如果堆腔内有大量的水，将发生蒸汽爆炸，堆芯熔融物与混凝土的相互作用也随之发生，极有可能导致大量放射性物质向环境释放。蒸汽爆炸过程会伴随巨大的能量和压力波产生，可能引发安全壳结构失效，从而导致放射性裂变产物释放到环境中。[0004]已有研究表明，堆芯熔化材料与水相互作用发生的蒸汽爆炸现象，按其触发方式的不同，可分为自触发式蒸汽爆炸和外部触发式蒸汽爆炸两种。对于自触发式蒸汽爆炸，当熔融物前端到达容器底部时，水的沸腾模式会由膜态沸腾向核态沸腾转变，水与熔融物之间的传热变好，从而使液态水在有限的空间内大量气化，触发蒸汽爆炸。在容器表面添加热塑性衬里可以抑制水的沸腾模式向核态沸腾的转化，从而实现抑制自触发性蒸汽爆炸的目的。[0005]关于蒸汽爆炸抑制措施的研究，国外起步较早，如US4,028,1