壓水反應(yīng)堆減壓系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體設(shè)及核反應(yīng)堆，并且具體地設(shè)及具有被動安全特征的壓水核反應(yīng)堆系 統(tǒng)，所述被動安全特征通過反應(yīng)堆冷卻劑回路的自動減壓W有利于將額外的冷卻水注入至 冷卻回路內(nèi)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在用于發(fā)電的核反應(yīng)堆（諸如壓水反應(yīng)堆）中，通過諸如濃縮軸的核燃料的裂變 產(chǎn)生熱量，并且被轉(zhuǎn)移至流動穿過反應(yīng)堆堆巧的冷卻劑。堆巧包含彼此靠近地安裝于燃料 組件結(jié)構(gòu)中的細(xì)長核燃料椿，冷卻劑流動穿過所述燃料組件結(jié)構(gòu)到其上方。燃料椿W共同 延伸的平行陣列方式彼此間隔開。在給定燃料椿的核裂變過程中釋放的一些中子和伽馬射 線穿過在燃料椿之間的水減速劑，并且撞擊于在相鄰的燃料椿中的裂變材料上，有助于核 反應(yīng)并且在堆巧內(nèi)產(chǎn)生的熱量。
[0003] 可移動控制椿被散布于整個核堆巧中，從而能夠通過吸收中子的一部分而控制裂 變反應(yīng)的總體速率，所述中子否則會有助于裂變反應(yīng)?？刂拼煌ǔ０?xì)長的中子吸收材 料椿，并且裝配至在燃料組件中的縱向開口或引導(dǎo)套管內(nèi)，所述引導(dǎo)套管平行于燃料椿延 伸且位于燃料椿之間。將控制椿進一步插入至堆巧內(nèi)導(dǎo)致了更多的中子被吸收、而不有助 于相鄰燃料椿中的裂變反應(yīng)；并且收回控制椿降低中子吸收幅度并且提高核反應(yīng)速率和堆 巧動力輸出。
[0004] 圖1示出簡化的常規(guī)核反應(yīng)堆一級系統(tǒng)，包括具有封頭頂蓋12的大體圓柱形壓力 容器10,所述封頭頂蓋12封閉核堆巧14,所述核堆巧14支承包含裂變材料的燃料椿。諸 如水或含棚水的液體冷卻劑通過累16被累送至容器10內(nèi)穿過堆巧14,在所述堆巧14處熱 量被吸收并且被排放至通常被稱作蒸汽發(fā)生器的換熱器18,在所述換熱器中熱量被轉(zhuǎn)移至 諸如蒸汽驅(qū)動禍輪發(fā)電機的利用回路（未示出）。反應(yīng)堆冷卻劑隨后被返回至累16,從而 完成一級環(huán)路。通常來說，多個上述環(huán)路通過反應(yīng)堆冷卻劑管路20被連接至單個反應(yīng)堆容 器10。
[000引采用該種設(shè)計的商業(yè)發(fā)電廠通常產(chǎn)生300麗至1700麗之間的電能。最近，Westin曲ouseElectricCompanyLLC已經(jīng)提出了 200兆瓦電量級別的小型模塊化反應(yīng)堆。 小型模塊化反應(yīng)堆為全部一級環(huán)路部件定位于反應(yīng)堆容器內(nèi)側(cè)的一體化壓水反應(yīng)堆。反應(yīng) 堆容器被緊湊的高壓安全殼包圍。由于安全殼內(nèi)的有限空間W及對一體化加壓輕水反應(yīng)堆 低成本的需求，在不折損安全性或功能性的情況下需要最小化輔助系統(tǒng)的總體數(shù)量。為此， 理想的是維持大部分部件與緊湊高壓安全殼內(nèi)的反應(yīng)堆系統(tǒng)的一級環(huán)路流體連通。
[0006] 典型常規(guī)壓水反應(yīng)堆設(shè)計利用在事故之后依賴于緊急AC電源的主動安全系統(tǒng)， 來給需要冷卻反應(yīng)堆和廢燃料池的累供電。由Westin曲ouseElectricCompanyLLC提供 的類似于AP1000 ?的改進的設(shè)計利用被動安全系統(tǒng)，所述被動安全系統(tǒng)僅依賴于自然的 循環(huán)、沸騰和凝結(jié)W移除來自堆巧和廢燃料池的衰變熱。理想的是，將該些被動安全系統(tǒng)原 理應(yīng)用于小型模塊化反應(yīng)堆，并且優(yōu)選地在維持安全邊際的同時簡化設(shè)計。一個該樣的安 全系統(tǒng)解決來自一級冷卻劑回路的冷卻劑損失事故。冷卻劑損失事故可w僅設(shè)及很小的 量，由此能夠來從相對小型的高壓補水供給部注入額外的冷卻劑，而不使得反應(yīng)堆冷卻劑 回路減壓。如果發(fā)生重大的冷卻劑損失事故，那么有必要從含有大量水的較低壓力供給部 添加冷卻劑。為了克服反應(yīng)堆冷卻劑回路的巨大壓力，例如2250psi或15MPa，反應(yīng)堆冷卻 劑回路被減壓W使得冷卻劑水能夠被從安全殼內(nèi)的低壓補水箱添加。由于低壓補水箱通 過重力排空，因此不需要累。將水排空至其上定位有反應(yīng)堆容器的安全殼容器的底部內(nèi)，形 成了不依賴主動部件（諸如累）而足W迫使水進入減壓冷卻回路內(nèi)的安全殼中的水流體壓 頭。一旦冷卻回路大體上處于安全殼內(nèi)的環(huán)境壓力之下并且安全殼被充滿，則水繼續(xù)被迫 進入反應(yīng)堆容器內(nèi)，在所述反應(yīng)堆容器內(nèi)水冷卻核燃料。液態(tài)水連同在堆巧內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽 從反應(yīng)堆冷卻劑回路逃逸。蒸汽被凝結(jié)于安全殼的內(nèi)側(cè)壁和安全殼內(nèi)側(cè)的其他金屬表面上 并且被排空返回，W被再次注入至反應(yīng)堆冷卻劑回路內(nèi)。
[0007] 在發(fā)生冷卻劑損失事故情況下前述布置為有效的。然而，存在如下可能性；如果 在較不極端情況下致動自動減壓系統(tǒng)，那么沒有必要充滿安全殼。充滿反應(yīng)堆安全殼之后 的減壓需要反應(yīng)堆停機W及大量清潔工作。該個問題已經(jīng)在授予本發(fā)明申請人的美國專利 No. 5, 268, 943和美國專利申請出版物No. 2012/0155597中部分地解決。
[0008] 已經(jīng)推定的是，在正常狀態(tài)下自動減壓系統(tǒng)的偽致動可能導(dǎo)致比已經(jīng)分析過的更 嚴(yán)重的事故。因此，需要進一步改進自動減壓系統(tǒng)W最小化該種事故的不利影響。因此，本 發(fā)明的目的為對反應(yīng)堆冷卻劑排放至安全殼添加流動阻力。
[0009] 本發(fā)明的進一步的目的為在無需不利地影響減壓系統(tǒng)運行的情況下添加該樣的 阻力，W使得待通過重力被添加至冷卻劑回路的水能夠從低壓補水箱W足W使得反應(yīng)堆堆 巧被水覆蓋的速率流動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 通過一種核發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)該些和其他目的，所述核發(fā)電系統(tǒng)包括包封于壓力容器 內(nèi)的反應(yīng)堆，所述壓力容器容納于安全殼內(nèi)，反應(yīng)堆在與安全殼中圍繞反應(yīng)堆的區(qū)域相比 更高的壓力下運行。反應(yīng)堆包括減壓系統(tǒng)，所述減壓系統(tǒng)用于通過將反應(yīng)堆內(nèi)的冷卻劑排 至安全殼內(nèi)而降低反應(yīng)堆內(nèi)的壓力。減壓系統(tǒng)基本上包括；壓力容器內(nèi)的孔，所述孔用于將 壓力容器內(nèi)的冷卻劑排至安全殼內(nèi)；W及與孔（134)流動連通的限流器，所述限流器用于 約束壓力容器內(nèi)的流體流出孔的臨界流動速率，同時使得流體能夠充分流動，W使得壓力 容器內(nèi)的壓力與壓力容器外的壓力大體上相等。理想地，限流器與減壓系統(tǒng)的其他導(dǎo)管中 的開口相比具有減小的開口，并且所述減小的開口被測定為提供減壓系統(tǒng)所需的最小臨界 流動，W維持反應(yīng)堆堆巧覆蓋有冷卻劑。優(yōu)選地，限流器為文丘里管，所述文丘里管具有介 于穿過文丘里管的開口的最大直徑和最小直徑之間的漸進過渡部，在所述文丘里管中減壓 被連通。
[0011] 在一個實施例中，孔延伸穿過壓力容器的壁并且包括導(dǎo)管，所述孔的導(dǎo)管從壓力 容器延伸至閥，所述閥用于隔離孔直至減壓系統(tǒng)被致動為止。優(yōu)選地，限流器被定位于穿過 在壓力容器壁中的孔，并且期望的是，限流器定位在壓力容器壁中。有效的是，限流器的流 動面積小于所述孔的導(dǎo)管或閥的流動面積。
[0012] 在一個實施例中，核發(fā)電系統(tǒng)為常規(guī)商業(yè)壓水反應(yīng)堆。在另一個實施例中，核發(fā)電 系統(tǒng)為與通常近似300至1700兆瓦電量之間的常規(guī)核反應(yīng)堆相比小型的模塊化壓水反應(yīng) 堆。
【附圖說明】
[0013] 能夠結(jié)合附圖從優(yōu)選的實施例的下列描述中獲得本發(fā)明的進一步的理解，其中：
[0014]圖1為常規(guī)核反應(yīng)堆系統(tǒng)的簡化示意圖；
[0015] 圖2為部分地切除的立體圖，示出納入本發(fā)明的一個實施例的小型模塊化一體化 反應(yīng)堆系統(tǒng)；
[0016] 圖3為在圖2中示出的反應(yīng)堆的放大視圖；