核反應堆包括壓力容器和設置在壓力容器內的核反應堆堆芯。地下安全殼結構包含核反應堆。最終熱阱（UHS）池設置在地平線處，地下安全殼結構的上部形成UHS池底部的至少一部分。在某些實施例中，地下安全殼結構的上部包括上部穹頂，該上部穹頂可突出在UHS池水面上方以形成由UHS池包圍的島。在某些實施例中，包括熱交換器的冷凝器設置在地下安全殼結構內，熱交換器包括冷、熱流動路徑；以及冷卻水管線可操作地將冷凝器與UHS水池相連接。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及核反應堆技術、核發電技術、核安全技術和相關技術。
技術介紹
核反應堆安全的中心問題是將放射性堆芯保持在浸沒狀態下，并將足夠的熱量移去。在正常運行過程中，反應堆堆芯設置在充滿(或大部分填充)一次冷卻劑(例如，在輕水反應堆情形中的輕水)的密封反應堆壓力容器內。通過一次冷卻劑循環通過“熱阱”來移走熱量。在核電廠的情形中，“熱阱”通常采取蒸汽發生器或渦輪機的形式。例如，在沸水反應堆(BWR)中，一次冷卻劑在壓力容器內沸騰，被汽水分離器/干燥器組件隔開的一次冷卻劑蒸汽被送到渦輪機中，在那里，在渦輪機上作有用功的動作使蒸汽冷卻下來。冷凝的蒸汽流 回到BWR的壓力容器內而完成一次冷卻劑循環。渦輪機又驅動發電機，產生BWR電廠的電力輸出。在壓水反應堆(PWR)的情形中，一次冷卻劑保持在欠熱液相中(可能壓力容器頂部處的蒸汽氣泡除外)。將欠熱液態的一次冷卻劑泵送通過位于壓力容器外面的蒸汽發生器，在蒸汽發生器處，將熱量傳遞給二次冷卻劑，二次冷卻劑又驅動渦輪機。離開蒸汽發生器的一次冷卻劑流回到壓力容器內而完成一次冷卻劑的循環。在一種變體的“一體化”PWR設計中，蒸汽發生器位于壓力容器內部。在典型的一體化PWR設計中，環形上升管設置在壓力容器內而形成內部“上升管”和外部環形的“下降管”區域。一次冷卻劑在上升管區域內向上(遠離反應堆堆芯)流動，并在外部環形的下降管區域中向下流而完成一次冷卻劑流動循環。內部蒸汽發生器通常設置在下降管區域內，并包括許多管子，一次冷卻劑在管內向下流動，而二次冷卻劑在管外向上流動(或替代地，二次冷卻劑在管內向上流動，一次冷卻劑在管外向下流動)。設計出各種安全系統來補救各種可能的事件，這些事件可能危及將反應堆堆芯保持浸沒在一次冷卻劑中并充分冷卻的目標。由安全系統解決的兩種可能事件是冷卻劑喪失事故(LOCA)以及熱阱喪失事故。傳統上，安全系統包括鋼制安全殼結構，安全殼結構包圍壓力容器并具有足夠結構強度來包含釋放出的一次冷卻劑蒸汽。在安全殼結構內設置冷凝器，以冷凝一次冷卻劑蒸汽，從而降低安全殼內的壓力。位于安全殼結構外面的包括很大水體的最終熱阱提供用于冷凝器所捕獲的熱量的熱阱。位于安全殼結構內的換料水儲存箱(RWST)在換料操作過程中提供水，并還用作緊急情況下的水源。在LOCA事故中，壓力容器或連接管道(例如，將一次冷卻劑傳送到外部渦輪機或蒸汽發生器或從外部渦輪機或蒸汽發生器中傳出一次冷卻劑的管道)的破裂造成壓力容器減壓和可能的一次冷卻劑泄漏。LOCA的補救措施包括(I)容納和冷凝一次冷卻劑以使該系統減壓；以及(2)向壓力容器補水以使反應堆堆芯保持被浸沒。RWST提供補水，而位于安全殼結構內的冷凝器提供對逸出的一次冷卻劑蒸汽進行再冷凝的機構。在熱阱喪失的事件中，喪失“熱阱”。在BWR中，如果一次冷卻劑蒸汽向渦輪機的流動中斷(例如，因為渦輪機必須非預期地停機或突然地發生故障)，就可發生熱阱的喪失。在PWR中，相應的事件是流經外部蒸汽發生器的欠熱一次冷卻劑流動的中斷。在一體化的PWR中，對應的事件是喪失流過內部蒸汽發生器的二次冷卻劑。在任何的熱阱喪失事件中，所作的響應包括將蒸汽從壓力容器排到位于安全殼結構內的冷凝器，以移去熱量和有控制地使壓力容器減壓。理想地是，這將使用閉合的系統來完成，在閉合系統中，來自壓力容器的蒸汽排放到冷凝器內。然而，如果由于熱阱喪失而使壓力上升過快，則有必要將蒸汽排放到安全殼結構內(實際上，將熱阱喪失事件轉化為有控制的LOCA)。
技術實現思路
在本專利技術的一個方面，一種裝置包括包括壓力容器和設置在壓力容器內的核反應堆堆芯的核反應堆；含有核反應堆的地下安全殼結構；以及設置在地面線的最終熱阱池，其中，地下安全殼結構的上部形成最終熱阱池底部的至少一部分。在某些實施例中，地下安全殼結構的上部包括上部穹頂。在某些實施例中，該裝置還包括包括熱交換器的冷凝器，熱交換器包括設置在地下安全殼結構內的冷、熱流動路徑；以及可操作地將冷凝器與最終熱阱池相連接的冷卻水管線。·在本專利技術的另一個方面，一種裝置包括包括壓力容器和設置在壓力容器內的核反應堆堆芯的壓水反應堆(PWR);含有核反應堆的地下安全殼結構；以及最終熱阱池，其具有至少部分地由地下安全殼結構上部所形成的底部。在某些實施例中，地下安全殼結構上部包括上部穹頂。在某些如此的實施例中，上部穹頂突出到最終熱阱池表面上方，以形成由最終熱阱池包圍的島。在本專利技術的另一個方面，一種裝置包括包括壓力容器和設置在壓力容器內的核反應堆堆芯的核反應堆；含有核反應堆的地下安全殼結構；設置在安全殼結構頂上的最終熱阱池，其中，安全殼結構形成最終熱阱池的底部；包括熱交換器的冷凝器，熱交換器包括設置在安全殼結構內的冷、熱流動路徑；以及可操作地將冷凝器與最終熱阱水池相連接的冷卻水管線。附圖說明本專利技術可采取各種部件和部件布置的形式，并為各種運行工藝和運行工藝布置。附圖只是為了說明優選的實施例并不可認為限制本專利技術。圖I示意性地示出包括如文中披露的緊急安全系統的核反應堆設施的側剖視圖。圖2示意性地示出圖I的安全殼結構實施例的俯視圖,其包括增大表面積的槽或波紋。圖3和4用圖示方式示出圖2的增大表面積的槽或波紋的兩個實施例的側視圖。具體實施方式這里披露的是改進的緊急安全系統，其具有非能動操作和減少易受諸如淹沒、地震、敵對攻擊等的外部影響危害的優點。參照圖1，所示的壓水反應堆(PWR)型的核反應堆10包括壓力容器12，其在所示實施例中為圓柱形的垂直安裝容器。核反應堆堆芯14設置在壓力容器12下部。(注意，在所示的圖I中，反應堆堆芯14通過壓力容器12中切去部分16而露出)。反應堆堆芯14包括大量裂變材料，例如，含有二氧化鈾(UO2)的材料，它是合適基材內裂變的235U同位素濃縮產物。在典型結構中，裂變材料布置為放置在籠形燃料元件架內的“燃料棒”。壓力容器12包括處于欠熱狀態下的一次冷卻劑水(通常為輕水，即，H2O,但也可考慮重水，即，D2O).壓水反應堆10包括未予示出的行內公知的其它部件，例如，支承壓力容器12內反應堆堆芯14的“架子”或其它結構；由控制棒驅動機構(CRDM)選擇性地插入到反應堆堆芯14內的吸收中子的控制棒，用來控制核鏈式反應；以及形成壓力容器12內一次冷卻劑循環路徑的中央上升管，一次冷卻劑泵等。這些各種部件可不同地設置在壓力容器內或外。例如，CRDM可以是外部的，就如傳統的情形那樣，或可位于壓力容器內部，就如以下專利中所描述的那樣2010年12月16日出版的Stambaugh等人的題為“用于核反應堆的控制棒驅動機構”的U. S. Pub. No. 2010/0316177A1，本文以參見方式引入其全部內容；以及2010年12月16日出版的Stambaugh等人的題為“用于核反應堆的控制棒驅動機構”的國際公開W02010/144563A1，本文以參見方式引入其全部內容。反應堆冷卻劑泵可以是內部的或外部的，在某些實施例中，可以完全省略，在此情形中，通過自然循環由反應堆堆芯14產生的熱 量驅動一次冷卻劑流動。所示的PWRlO是一體化的PWR設計，由此意味著內部蒸汽發生器設置在壓力容器12內。所安裝的蒸汽發生器未予示出；然而，圖I示意地示出移去的內部蒸汽發生器20，為了本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種裝置包括：包括壓力容器和設置在壓力容器內的核反應堆堆芯的核反應堆；含有核反應堆的地下安全殼結構；以及設置在地平線處的最終熱阱池，其中，地下安全殼結構的上部形成最終熱阱池底部的至少一部分。
【技術特征摘要】
2011.08.25 US 13/217,941書或其等價物的范圍之內。權利要求1.一種裝置包括 包括壓力容器和設置在壓力容器內的核反應堆堆芯的核反應堆； 含有核反應堆的地下安全殼結構；以及 設置在地平線處的最終熱阱池，其中，地下安全殼結構的上部形成最終熱阱池底部的至少一部分。2.如權利要求I所述的裝置，其特征在于，地下安全殼結構的上部包括上部穹頂，該上部穹頂形成最終熱阱池底部的至少一部分。3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，地下安全殼結構的上部穹頂的最上端延伸到最終熱阱池水面上方，以形成被最終熱阱池所包圍的島。4.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，地下安全殼結構的上部穹頂包括槽或波紋。5.如權利要求I所述的裝置，其特征在于，地下安全殼結構包括鋼材。6.如權利要求I所述的裝置，其特征在于，還包括 含有地下安全殼結構和最終熱阱池的二次安全殼結構，二次安全殼結構具有排氣管，排氣管布置成允許從最終熱阱池蒸發或沸騰出的水從二次安全殼結構逸出。7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括 在二次安全殼結構內設置排水溝，以使地表水從二次安全殼結構外面流入最終熱阱池內。8.如權利要求I所述的裝置，其特征在于，由地下安全殼結構的上部形成的最終熱阱池底部部分具有至少為Qd_y heat/[U · (Tmax-Trais)]的面積，其中，Tmax表示地下安全殼結構內的最大許可溫度，Tuhs表示最終熱阱池的最大許可溫度，Qdecay heat表示反應堆停堆后由裂變產物衰變所產生的最高假設熱值，以及U表示從地下安全殼結構到最終熱阱池的傳熱的總傳熱系數。9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，最終熱阱池具有至少300，000加侖的容量。10.如權利要求I所述的裝置，其特征在于，核反應堆包括壓水反應堆(PWR)，而地下安全殼結構足夠大以同時容納PWR和至少一個蒸汽發生器，該蒸汽發生器設計成在PWR內或與PWR —起運行。11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，PWR是一體化的PWR，而地下安全殼結構足夠大以同時容納PWR和設置在PWR外面的內部蒸汽發生器，但該蒸汽發生器設計成在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：R·C·沃特森，J·D·馬洛伊三世，M·J·愛德華茲，
申請(專利權)人：巴布科克和威爾科克斯核能股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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