熔融物滯留裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及一種用于反應(yīng)堆的熔融物滯留裝置，更具體地，涉及一種濕式反應(yīng)堆非能動(dòng)熔融物滯留裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]本部分的描述僅為提供關(guān)于本申請(qǐng)的背景信息，決不應(yīng)該被認(rèn)為是對(duì)任何現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。
[0003]隨著國(guó)內(nèi)三代高功率反應(yīng)堆研發(fā)推進(jìn)，我國(guó)主推的AP及CAP系列高功率反應(yīng)堆在嚴(yán)重事故緩解技術(shù)方面有諸多爭(zhēng)議，尤其是在堆內(nèi)滯留和堆外滯留方面提出了更多疑問(wèn)。
[0004]目前，AP或CAP系列反應(yīng)堆采用IVR (In-Vessel Retent1n)技術(shù)作為嚴(yán)重事故緩解措施。對(duì)于AP或CAP系列反應(yīng)堆，在事故下堆芯無(wú)法得到有效冷卻時(shí)，堆芯達(dá)到一定溫度后，安全殼內(nèi)置換料水箱(IRWST)中的水注入堆腔內(nèi)使堆腔淹沒(méi)，水通過(guò)保溫層窄道結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力容器下封頭的強(qiáng)化換熱，降低了反應(yīng)堆壓力容器失效概率，進(jìn)而防止可能威脅安全殼完整性的堆外現(xiàn)象發(fā)生。然而，隨著反應(yīng)堆功率的提升，壓力容器失效概率增加，一旦熔融物泄露，將發(fā)生熔融物與冷卻劑反應(yīng)、熔融物與混凝土反應(yīng)、氫氣爆炸等堆外現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都將嚴(yán)重威脅安全殼的完整性，將最終導(dǎo)致裂變產(chǎn)物大規(guī)模釋放，給環(huán)境帶來(lái)巨大影響。
[0005]為了防止高反應(yīng)堆功率下的熔融物外泄，需要一種與IVR相結(jié)合的適用于AP或CAP系列反應(yīng)堆堆腔淹沒(méi)工況下的濕式反應(yīng)堆非能動(dòng)熔融物滯留裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種尤其用于大型高功率非能動(dòng)核電廠的熔融物滯留裝置，其通過(guò)熔融物與犧牲性材料反應(yīng)來(lái)降低熔融物的熱流密度，從而有效實(shí)現(xiàn)熔融物在該裝置內(nèi)滯留，防止熔融物外泄。
[0007]本實(shí)用新型的目的通過(guò)如下所述的熔融物滯留裝置實(shí)現(xiàn)，所述熔融物滯留裝置內(nèi)包含犧牲性材料以降低熔融物的熱流密度，并且所述熔融物滯留裝置密封連接到壓力容器外壁。
[0008]所述熔融物滯留裝置與所述壓力容器的密封連接是通過(guò)密封裝置實(shí)現(xiàn)的，所述密封裝置包括上法蘭、下法蘭、填料函和緊固螺栓，其中上法蘭和填料函與壓力容器的外壁緊密接觸，下法蘭通過(guò)所述緊固螺栓與上法蘭連接在一起從而使得所述填料函位于由壓力容器的外壁、上法蘭、和下法蘭圍成的空間內(nèi)。
[0009]所述熔融物滯留裝置內(nèi)的所述犧牲性材料被設(shè)置在所述熔融物滯留裝置內(nèi)的緩沖區(qū)內(nèi)和犧牲性材料區(qū)內(nèi)，緩沖區(qū)相比犧牲性材料區(qū)更靠近所述壓力容器，其中緩沖區(qū)內(nèi)的犧牲性材料在降低熔融物的熱流密度的同時(shí)還承載并緩沖熔融物下落帶來(lái)的沖擊力。
[0010]所述熔融物滯留裝置內(nèi)還包括多面填料盒以均勻各方向的熱流密度。
[0011]所述熔融物滯留裝置被密封連接到所述壓力容器的下封頭周圍，并且所述犧牲性材料在所述熔融物滯留裝置中的高度高于所述下封頭在所述熔融物滯留裝置中的高度。
[0012]所述熔融物滯留裝置包括外殼、密封裝置、保溫層和進(jìn)水口裝置，所述熔融物滯留裝置通過(guò)所述外殼和密封裝置密封連接到壓力容器外壁，所述犧牲性材料容納在所述外殼內(nèi)，保溫層設(shè)置在所述外殼外部從而形成冷卻流道，所述進(jìn)水口裝置與所述外殼連接以支撐固定所述外殼的位置。
[0013]所述進(jìn)水口裝置包括支撐底座、進(jìn)水口組件和支撐件貫穿孔，其中進(jìn)水口組件包括鉸鏈和浮力自動(dòng)開(kāi)啟門。
[0014]所述緩沖區(qū)內(nèi)的犧牲性材料是三氧化二鋁，所述犧牲性材料區(qū)內(nèi)的犧牲性材料選自四氧化三鐵、二氧化鈦和三氧化二鋁中的一種或多種。
[0015]本申請(qǐng)還提出了使用上述熔融物滯留裝置的壓力容器和反應(yīng)堆。
[0016]本實(shí)用新型主要是通過(guò)降低熔融物熱流密度來(lái)大大提高安全裕度，從而使熔融物滯留在該裝置中。其主要可應(yīng)用于核能工程、熱能工程、材料工程等領(lǐng)域，該裝置可有效實(shí)現(xiàn)高功率反應(yīng)堆中嚴(yán)重事故后堆內(nèi)熔融物的滯留，防止熔融物對(duì)安全殼破壞，有效預(yù)防大量放射性物質(zhì)釋放。本實(shí)用新型不僅應(yīng)用于高功率反應(yīng)堆，同時(shí)將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在更大規(guī)模壓水反應(yīng)堆核電站開(kāi)發(fā)中存在的技術(shù)空白，為后續(xù)研究設(shè)計(jì)更高功率反應(yīng)堆提供參考依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]本實(shí)用新型的上述和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)參照如下附圖的具體描述而為本領(lǐng)域技術(shù)人員更全面地理解，附圖中:
[0018]圖1是熔融物滯留裝置的正視剖面圖；
[0019]圖2是密封裝置的剖面圖；
[0020]圖3是進(jìn)水口裝置的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)地描述本實(shí)用新型。其中，相同的附圖標(biāo)記用來(lái)表示相同或相似的部件。這些實(shí)施例僅是說(shuō)明性的，決不意在將本實(shí)用新型僅僅限制到這些說(shuō)明性的實(shí)施例。
[0022]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的熔融物滯留裝置的正視剖面圖。熔融物滯留裝置包括捕集器外殼11、捕集器密封裝置13、犧牲性材料19、進(jìn)水口裝置18、和保溫層16。犧牲性材料19設(shè)置在捕集器外殼11內(nèi)。熔融物滯留裝置整體設(shè)置在由屏蔽墻24圍成的空間中。捕集器密封裝置13密封連接到壓力容器21的外壁。保溫層16連接到壓力容器支撐件23上。
[0023]如圖1所述，捕集器外殼11是一個(gè)圓柱形筒體、半球形底封頭組成的圓柱形結(jié)構(gòu)，筒體和底封頭直徑均大于壓力容器21的尺寸。其上部與捕集器密封裝置13的下法蘭133焊接，底部與進(jìn)水口裝置18的支撐件焊接，其內(nèi)部裝有犧牲性材料19。
[0024]捕集器外殼11用于承載所有的犧牲性材料19。捕集器外殼11是包裹捕集器內(nèi)部構(gòu)件，并保證熔融物從壓力容器21泄漏后不再外泄的屏蔽。因此在嚴(yán)重事故發(fā)生時(shí)，捕集器外殼11作為一道熔融物繼續(xù)擴(kuò)散的屏蔽。其與外部的保溫層16形成冷卻通道，能夠通過(guò)捕集器外部冷卻，利用冷卻劑強(qiáng)化換熱載出熔融物的熱量，最大限度保證將熔融物滯留在捕集器外殼11內(nèi)，保持反應(yīng)堆的安全性，以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)重事故緩解的目的。
[0025]優(yōu)選地，捕集器外殼11采用SA-508-3鍛件和低合金鋼板制造。捕集器外殼11的筒體上緣約位于堆芯活性區(qū)高度一半位置，上緣與壓力容器21之間的空隙用捕集器密封裝置13填充。整個(gè)捕集器外殼11與壓力容器21外殼形成密閉空間，能夠在壓力容器底部熔穿時(shí)形成有效屏蔽。更優(yōu)選地，在密封裝置13下方壓力容器下封頭上即開(kāi)始填充犧牲性材料19，防止破口位置在下封頭上部。
[0026]如圖2所示，焊接在捕集器外殼11上部的捕集器密封裝置13，由上法蘭131、下法蘭133、緊固螺栓135和填料函137組成。該密封裝置13用于密封捕集器外殼11與壓力容器21側(cè)壁之間的縫隙。在不破壞壓力容器原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，一旦發(fā)生壓力容器底部熔穿，能夠?qū)⑷廴谖镉行Э刂圃诓都魍鈿?1內(nèi)，防止發(fā)生熔融物及其附屬產(chǎn)物從縫隙擴(kuò)散。
[0027]優(yōu)選地，填料函137采用硬填料密封。優(yōu)選地，捕集器密封裝置13還包括分瓣環(huán)(未示出)，分瓣環(huán)由上、下法蘭131、133配合緊固螺栓135壓緊密封。該分瓣環(huán)優(yōu)選用石墨制成，具有較高的耐熱和耐壓性能，且在環(huán)內(nèi)磨損后，仍能夠保持密封性能。
[0028]捕集器外殼11中的犧牲性材料19被設(shè)置在緩沖區(qū)15和犧牲性材料區(qū)內(nèi)。緩沖區(qū)15和犧牲性材料區(qū)的結(jié)構(gòu)相似，均可采用多面填料盒17內(nèi)置犧牲性材料19，為了使填料盒17與捕集器外殼11之間有效接觸冷卻，縫隙處采用犧牲性材料磚塊填充。
[0029]緩沖區(qū)15包括耐沖擊犧牲性材料，在壓力容器熔穿時(shí)，承載并緩沖由于熔融物下落帶來(lái)的沖擊力，保護(hù)捕集器支撐件瞬態(tài)應(yīng)力過(guò)大。有利地，緩沖區(qū)15還包括蜂窩狀的多面填料盒17，利用其填料盒多面?zhèn)缺诰鶆蚺c熔融物混合，降低熔融物的熱流密度，起到緩解嚴(yán)重事故作用。
[0030]犧牲性材料區(qū)包括犧牲性材料，位于緩沖區(qū)15下部，兩個(gè)區(qū)域無(wú)縫連