[实用新型]倾斜管堆芯捕集器与热量导出装置

说明书

本实用新型公一种倾斜管堆芯捕集器，包括捕集容器与换热管束，换热管束包括多个相对水平面呈倾斜设置的换热管，换热管的两端连接于捕集容器的侧壁并与捕集容器的外部连通。由于本倾斜管堆芯捕集器在捕集容器中设置了倾斜设置的多个换热管，且换热管的两端与容器之外连通，因此冷却水可从换热管的较低一端进入管中，再将熔融物的热量从换热管的较高一端带出。在热量导出的过程中冷却水不与熔融物直接接触，不会产生大量蒸汽，有利于降低严重事故时安全壳内超压的概率。多个换热管组成的换热结构能够在压力容器下有限的空间内尽量增大与熔融物的接触面积，能够高效地将热量导出。本实用新型还公开了一种包括该倾斜管堆芯捕集器的热量导出装置。

技术领域

本实用新型涉及反应堆安全设备技术领域，尤其涉及一种堆芯捕集容器以及包括该容器的热量导出装置。

背景技术

堆芯熔化是指核反应堆温度上升过高，造成燃料棒熔化并发生破损的事故，这是核电站可能发生的事故中最为严重的事态。在堆芯熔化事故中，由于堆芯失去冷却，堆芯余热无法导出，燃料温度不断升高，控制棒、燃料包壳和支撑结构首先出现熔化，随后燃料开始熔化并且向下坍塌，堆熔混合物随着下栅板及下支撑板的失效掉入下腔室，随之压力容器底部裸露烧干，随后将下封头熔穿，堆熔物掉入或喷射到堆坑，与堆坑内的水作用产生的大量水蒸汽、不凝结气体和放射性气溶胶进入安全壳内，随后堆熔物与混凝土底板发生作用，堆坑底板及径向发生熔蚀，并释放出大量不凝结气体。由于不凝结气体中可燃气体的存在，并在安全壳内大空间不断积聚，浓度不断上升，可能发生燃爆威胁安全壳的完整性。同时不凝结气体不断的积聚，最终可使安全壳超压失效。

为防止严重事故下堆芯熔融物的泄露，一般会设置堆芯捕集容器来容纳熔融物并对其进行冷却，比如上海核工程研究设计院提出的“底部注水叠加外部冷却的大型非能动核电厂堆芯捕集器”以及欧洲EPR(Evolutionary Power Reactors)采用的扩展式堆芯捕集器。但是，这两种冷却系统中均包括将水喷淋或浸漫到熔融物上的冷却手段，当水与高温熔融物接触时会产生大量蒸汽甚至氦气，就容易造成上述的安全壳内压力过高的危险情况。

因此，为避免上述危险，有必要提供一种冷却水不与熔融物直接接触的堆芯捕集器以及相关的热量导出装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种冷却水不与熔融物直接接触的堆芯捕集器。

本实用新型的另一目的是提供一种是提供一种包括该堆芯捕集器的热量导出装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种倾斜管堆芯捕集器，包括上部开口的捕集容器与位于所述捕集容器中的换热管束，所述换热管束包括多个相对水平面呈倾斜设置的换热管，所述换热管的两端连接于所述捕集容器的侧壁并与所述捕集容器的外部连通。

与现有技术相比，由于本实用新型的倾斜管堆芯捕集器在捕集容器中设置了倾斜设置的多个换热管，且换热管的两端与容器之外连通，因此冷却水可从换热管的较低一端进入管中，再将熔融物的热量从换热管的较高一端带出。在热量导出的过程中冷却水不与熔融物直接接触，因此不会产生大量蒸汽，有利于降低严重事故时安全壳内超压的概率。同时，多个换热管组成的换热结构能够在压力容器下有限的空间内尽量增大与熔融物的接触面积，导热能力较强，能够高效地将热量导出。

较佳地，多个所述换热管呈横向与竖向对齐的矩阵排列。

较佳地，所述换热管包括金属管以及包裹在所述金属管之外的难熔层。难熔层由氧化镁或氧化锆材料制成，在金属管之外包裹难熔层可以对金属管起到保护作用，避免高温熔融物将换热管烫穿。

较佳地，所述捕集容器的内壁覆盖有难熔层。捕集容器内设置的难熔层同样起到保护捕集容器的作用，可以避免熔融物下行过程中将捕集容器的侧壁或底部熔穿后而导致泄露，提高了安全系数。