[发明专利]模块式压水堆

说明书

技术领域

 [0001] 本发明属于一种核反应堆，具体涉及一种适用于核能发电、供汽、供热和海水淡化等多用途的模块式压水堆。

 

背景技术

 [0002] 自从核能成功应用于电力生产领域以来，世界各国在核能城市供热、工业供汽和海水淡化等非电领域进行了大量探索和应用研究，提出了多种针对这类应用的反应堆设计。

但是，由于经济性和安全性的矛盾，直到目前仍未能得到广泛应用和发展。

近年来，人们提出了模块化的设计概念，试图通过模块化的设计，在获得较高安全性的同时，提高中小型反应堆应用的经济性。

目前，有代表性的两种设计是美国俄勒冈州立大学开发的MASLWR多用途模块式轻水堆、美国B＆W公司开发的mPower模块式反应堆和美国西屋公司开发的SMR小型模块式反应堆，其主要相关技术有如下不足：

1. MASLWR多用途模块式轻水堆存在以下不足：

（1）采用冷却剂自然循环一体化反应堆设计方案，反应堆本体高度尺寸大，功率规模和参数的提高受到限制，运行调节性能较差，换料检修困难，不利于改善经济性。

（2）采用了立式圆柱形钢安全壳设计，安全壳高度尺寸大，内部自由空间小，设计压力高，不利于设备布置和维修更换，工程可实现性较差。

（3）采用水下可拆式反应堆模块的支撑方式，工程可实现性和安全可靠性难于保证。

（4）采用水下整体吊运反应堆模块至专用换料区进行换料和维修操作，每次换料检修需切割安全壳，对吊装运输设备要求高，换料的安全性和工程可实现性存在较大的问题。

（5）采用以池水直接作为蒸汽发生器给水执行应急余热排出功能，对蒸汽发生器管子可造成较大的的腐蚀危害。

2. mPower模块式反应堆采用了大型钢筋混凝土安全壳设计，所有核辅助系统均布置在安全壳内，乏燃料储存和换料操作均在安全壳内进行，不能实现辅助系统和设施的共用，安全壳尺寸较大，不利于降低工程的建造费用。

3. SMR小型模块式反应堆采用较大的单堆功率、单堆布置、内置驱动机构和内置稳压器，安全壳高度较大，驱动机构、稳压器、主泵和换料工艺设备需采用特殊的专用技术，研发周期较长和技术难度较大。

对以上几种模块式反应堆设计技术的分析表明，目前的设计都还没有很好地解决安全和经济性的矛盾问题和工程现实可应用性问题。

  

发明内容

 [0014] 本发明的目的在于：提供一种可实现较高安全性和良好运行调节性能，同时可降低建造和运行成本，并具有较好工程现实可用性的模块式压水堆设计。

本发明的技术方案如下：

一种模块式压水堆，其反应堆本体和冷却剂系统、安全系统由安全壳包容，组成一个反应堆模块，整个反应堆模块布置在反应堆安全水池中，一个反应堆厂房内可布置几个反应堆模块，其特征在于：所述的模块式压水堆的反应堆本体，是将反应堆堆芯与直流蒸汽发生器、屏蔽电机主泵和控制棒驱动机构通过反应堆压力容器组合为一体，其中：

反应堆堆芯通过吊篮吊挂在反应堆压力容器中部的支撑台阶上，位于反应堆压力容器的下部位；

控制棒驱动机构布置在压力容器的顶盖上；数台直流蒸汽发生器沿周向均匀布置在反应堆压力容器与上部堆内构件之间的环腔内；

外置蒸汽稳压器通过波动管与反应堆压力容器相连；

数台屏蔽电机主泵布置在反应堆压力容器中部的四周，通过双通道接管与反应堆压力容器连接；

整个装有反应堆本体的压力容器布置在安全壳的中央，通过反应堆安全壳支撑件将安全壳支撑在反应堆安全水池的底板上；

所述组成反应堆模块的安全系统，是由置于安全壳内的快速减压阀、低压再循环阀、全压堆芯补水箱、中压安注箱、和抑压水池组成的多级非能动应急堆芯冷却设施，以及与安全壳外应急余热排出热交换器连接的壳内蒸汽发生器所组成。

附加特征是：

所述模块式压水堆的安全壳是一个卧式的两端带有椭球形封头的圆柱形的中压容器，在安全壳内的反应堆堆芯以下充水作为抑压水池；其顶部设有钟罩形换料吊装孔盖，在钟罩形换料吊装孔盖的附近设有设备吊装与人孔通道，采用可拆法兰连接。