[发明专利]用于核反应堆的被动应急给水系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于核反应堆的冷却系统。

背景技术

在被设计成带有被动操作系统的核反应堆中，应用物理规律以确保在正常运行期间，或者甚至在应急情况时没有操作者干预或监督的情况下至少某一段预定时间内，维持核反应堆的安全运行。在爱达荷州国家工程与环境实验室(Idaho National Engineering andEnvironmental Laboratory)、NEXANT和俄勒冈州立大学核能工程系(Nuclear Engineering Department of Oregon State University)支持下实施的多用途小型轻水反应堆(Multi-Application SmallLight Water Reactor)项目寻求开发一种安全且经济的天然轻水反应堆。图1示出了源于此项目的一个核反应堆设计5。

该核反应堆设计5包括一个被反应堆容器2围绕的反应堆芯6。反应堆容器2中的水10围绕反应堆芯6。该反应堆芯6还放置在屏蔽罩(shroud)22中，该屏蔽罩22绕反应堆芯6的侧面围绕该反应堆芯6。当水10由于裂变事件而被反应堆芯6加热时，水10被从屏蔽罩22中被引导并且被引导出上升管(riser)24。这导致进一步的水10被吸入反应堆芯6中且被反应堆芯6加热，这将更多的水10吸入到屏蔽罩22中。自上升管24排出的水10被冷却且被朝向环形空间(annulus)23引导，接着通过自然循环返回至反应堆容器2的底部。由于水10被加热，在反应堆容器2中产生了加压蒸汽11。

热交换器35使给水和蒸汽在辅助冷却系统30中循环，以用涡轮机32和发电机34发电。给水流过热交换器35且变成过热蒸汽(superheated steam)。辅助冷却系统30包括一冷凝器36和给水泵38。辅助冷却系统30中的蒸汽和给水与反应堆容器2中的水10隔离，使得它们不得混合或彼此直接接触。

反应堆容器2被安全壳(containment vessel)4围绕。该安全壳4被放置在一池水16中。所述一池水16和安全壳4位于反应堆舱7中的地面9以下。安全壳4被设计为使得不允许来自反应堆容器2的水或蒸汽逃逸进入水池16或周围环境中。设有一蒸汽阀8，以将蒸汽11从反应堆容器2中泄放(vent)到安全壳4的上半部14中。设置有一淹没的排放阀(blowdown valve)18，从而将水10释放到包含过冷水(sub-cooled water)的抑压池(suppression pool)12中。

在给水流量的损失期间，核反应堆5设计为通过紧急停止反应堆芯6、将安全壳4注水(flooding)或使反应堆容器2减压来响应。这些响应中的后两种导致核反应堆5被关闭且在长时间段内不能发电。

本发明解决这些以及其他问题。

附图说明

图1示出了本领域中已知的一个核动力系统。

图2示出了一个包括辅助冷却系统的新型动力模块组件。

图3示出了一个新型应急冷却系统的实施方案。

图4示出了一个冷却核反应堆的新型方法。

发明内容

一种动力模块组件在此公开为包括一个反应堆容器，该反应堆容器包含一被主冷却剂围绕的反应堆芯。一个安全壳适于被浸入在安全壳冷却池中且适于防止主冷却剂释放到安全壳之外。一个辅助冷却系统配置为移出由反应堆芯产生的热量，其中所述热量通过使来自安全壳冷却池的液体穿过主冷却剂进行循环来移出。

一种用于核反应堆的冷却系统在此公开为包括一个配置为将冷却剂输送至热交换器的入口管线，以及一个连接至热交换器的出口管线。该出口管线配置为从核反应堆移出热量。该冷却系统还包括一个适于向入口管线供应应急给水的进入口，以及一个连接至出口管线且配置为泄放应急给水的排出口。该冷却系统配置为通过自然循环使应急给水穿过热交换器进行循环。

在此公开一种冷却核反应堆的方法。该方法包括检测给水损失的情况，以及用应急给水供应替代来自辅助冷却系统的给水流。该应急给水穿过一热交换器进行循环以从核反应堆移出热量。该应急给水通过自然循环进行循环。

具体实施方式

常规核设施的许可和建造非常昂贵，具有前期巨大的投资成本以及延迟的利润回报。除了能源成本考虑、效率要求以及可靠性问题之外，如今的核反应堆设计也必须考虑核扩散、恐怖活动以及增强的环境管理意识的问题。