[发明专利]集成型钠冷却快速核反应堆

说明书

技术领域

本发明涉及一种属于称作第四代反应堆的反应堆族系的SFR钠冷却核反应堆(钠快速反应堆)。

更具体地，本发明涉及集成型钠冷却核反应堆，换言之，其中的主线路完全容纳在还容纳有主泵和热交换器的容器中。

本发明提出对申请WO2010/057720的改进，该申请提出容纳在反应堆容器中的主线路的一种创新的架构，使得可以改进其紧凑性，以协助特定部件的设计并改善容器中钠的自然对流。

背景技术

钠冷却快速反应堆(SFR)通常包括其中放置堆芯的容器，堆芯上方为堆芯控制栓塞。通过借助于放置在容器内的泵送系统流通钠(称为主钠)来进行热量的排放。该热量通过一个或更多个中间交换器(EI)被转移到中间线路，然后用于在蒸汽发生器(GV)中产生蒸汽。该蒸汽然后被送进透平，以将该蒸汽转换为机械能，所述机械能本身再被转换为电能。

所述中间线路包含作为传热介质的钠，并用于相对所述蒸汽发生器隔离(或换言之容纳)容器中的主钠，因为一旦所述发生器的管破裂，钠和容纳在所述蒸汽发生器中的水蒸气之间能发生剧烈反应。因此，所述架构着重强调了两个钠线路：一个称为主线路，负责在堆芯和一个或更多个中间热交换器之间转移热量；另一个称为次线路，负责将所述热量从中间交换器转移至蒸汽发生器。

所有钠冷却快速反应堆(SFR)都具有共同的技术特征。容器在顶部被盖板封闭，以便主钠不与外部空气接触。

所有构件(交换器、泵、管道等)都竖直地穿过该板，以便可以通过被提升设备竖直地提高而被拆卸。该板中通孔的尺寸依赖于构件的数目和大小。孔的尺寸越大，数目越多，则容器的直径就越大。

现存不同技术方案可分为两个主要的反应堆族系：回路型反应堆和集成型反应堆。

回路型SFR反应堆的特征在于中间交换器和用于泵送主钠的设备处在容器外部。

回路型SFR反应堆的主要优点是，对于给定的功率，获得直径小于集成型SFR反应堆中容器的直径的容器，因为所述容器容纳更少的构件。所述容器因此更易制造并从而更不昂贵。另一方面，回路型SFR反应堆具有使主钠不在容器中的主要缺陷，这使所述主钠线路架构变得复杂并造成重大安全问题。因此，与尺寸减小、容器更易制造相关的优点被因增加与回路的设计相关的设备以及管理主钠的任何泄漏的专用装置而造成的额外的成本费用所抵消。

集成型SFR反应堆的特征在于中间交换器和主钠泵送装置完全处在容器内部，与回路型SFR反应堆相比，就安全性而言，这使得可以避免使主线路离开容器，并因此构成一个重要优点。

本申请的发明人在申请WO2010/057720中提出寻求改进集成型SFR反应堆的方案。

更具体地，他们提出的方案的目的在于解决他们识别出的集成型SFR反应堆的如下缺点：

热收集器和冷收集器之间的台阶的困难的设计和实现，

强迫对流下的正常操作和在当电机泵故障时剩余功率排放的自然对流下的操作之间的脆弱的兼容性，

容器的较大尺寸(从经济角度而言是不利的)。

根据申请WO2010/057720的方案并不完全令人满意。实际上，在每个中间交换器(即用于使钠穿过中间交换器从热区域向冷区域流通的交换器)(上游或下游)附近放置一组泵送装置意味着空间占据。

所述空间占据可损害反应堆的紧凑性，具体而言，这会导致反应堆容器的尺寸增加。

根据申请WO2010/057720的方案的另一缺点是，在所述中间交换器下游附近放置一组泵送装置可使SFR反应堆的安装变得复杂。实际上，在这种情况下，所述泵送装置某种程度上设置在所述中间交换器的端部处，并可构成不平衡，一旦地震，这会损害机械性质。

本申请的目的因此在于提出一种根据申请WO2010/057720的集成型SFR反应堆的改进方案，其寻求弥补集成型SFR反应堆的全部或部分以上所述的缺点。

发明内容

根据本发明，该目的通过一种集成型SFR核反应堆达到，所述集成型SFR核反应堆包括：容器，适于填充有钠，所述容器内提供有堆芯；用于主钠的流动的泵送装置；第一热交换器，称为中间交换器，适于在正常操作期间排放由所述堆芯产生的功率；第二热交换器，适于在停机时且所述泵送装置也停止时排放由所述堆芯产生的剩余功率；分隔设备，限定所述容器中的热区域和冷区域，所述集成型SFR核反应堆包括：