[发明专利]压水反应堆中的堆芯衰变热导出系统

说明书

本发明涉及到压水反应堆，特别涉及堆芯衰变热导出系统，这一系统在压水反应堆中属于应急堆芯冷却系统。

图4概括地表示了一个在典型的两环路压水反应堆中采用以前设计方案的一回路冷却系统，该系统包括有二台蒸汽发生器2和二台一回路冷却剂泵3，在一回路系统的设备中包括有反应堆压力容器1、蒸汽发生器2、一回路冷却剂循环泵3、由一回路冷却剂管道5和7组成并将这些设备连接成一个闭合回路的一回路冷却环路6、与一回路冷却环路6连接的稳压器4等。

在反应堆压力容器1内堆芯10中加热了的冷却剂从压力容器1经过每个环路6的热段管道5被输送到垂直安装的蒸汽发生器2中的U形传热管8内，在这里同传热管8外面流过的二回路冷却剂进行热交换，一回路冷却剂在蒸汽发生器2内冷却后由一回路冷却剂循环泵3加压，经过冷段管道7再回到反应堆压力容器1内。

但是，在可能产生的一回路系统中压力大幅度下降且应急堆芯冷却系统投入运行的事故中，例如，在一回路系统中管道位置9处发生管道断裂以后的失水事故期间，由于一回路冷却剂从管道断裂位置9流出到系统之外，堆芯一度发生裸露。在这种情况下，虽然可以采取措施使反应堆在这种事故发生后马上停堆，但即使反应堆停堆以后堆芯仍有衰变热产生，因为堆芯中存在着核燃料。万一堆芯的裸露状态长期继续并使堆芯不能得到充分冷却的话，就可以认为由于衰变热将会产生堆芯熔化那样的最坏情况。因此，在失水事故中将应急堆芯冷却水注入一回路系统中，使注入的冷却水快速有效地进入堆芯在堆芯内积聚起来，这是十分重要的。为此设置了应急堆芯冷却系统。

以前设计的应急堆芯冷却系统由下述三个系统组成：包括有蓄压水注水箱12的蓄压水注入系统;包括有高压注入泵19或其它同类设备的高压注入系统（高压注入泵需要有外部动力源，如交流电源）;包括有低压注入泵18或其它同类设备的低压注入系统（低压注入泵同样需要外部动力源，如交流电源）。图4中只表示出一个蓄压水注入箱12，而通常的做法是一回路系统的每一个环路都使用一个注入箱，蓄压水注入箱12内装有含硼水13，并在其上部空间充以氮气11加压。在发生失水事故时，随着一回路系统中压力的降低，止回阀15便自动打开，从而使含硼水13经管道注入到一回路系统的冷段管道7中。此外，低压注入泵18和高压注入泵19以换料时给反应堆换料腔室充水用的贮存有含硼水的换料水箱20作为水源，并在设计上采取措施，在与一回路系统中压力下降测量装置（图中未表示）相连接的控制器的控制下，依次起动高压注水泵19和低压注水泵18，使换料箱中的水注入到一回路系统中。

把反应堆冷停堆情况下用的余热排出泵作为低压注水泵18。由于低压注入泵18还与反应堆安全壳下部的地坑（图中未表示）相连，使得在换料水箱20中的水消耗完后可以用下部的地坑中收集到的水进行再循环，因此，低压注入系统中需要有热交换器（图中未表示）未冷却再循环水。

而且，换料水箱20还与安全壳喷淋系统相连接，用来减少从反应堆安全壳16泄漏出去的放射性物质。安全壳喷淋系统包括有需要有外部动力源（例如交流电源）的安全壳喷淋泵21、热交换器22以及安全壳喷淋头23，热交换器22以及上面提到的低压注入系统中热交换器的二次侧连接到反应堆辅助系统（图中未表示）的冷却管道，并应采取措施，将热量从反应堆辅助系统传递到海水管道中去。

如上所述，虽然压水反应堆中以前设计的应急堆芯冷却系统在蓄压水注入系统方面可能没有什么问题，也就是在发生失水事故后用上述的蓄压水注入箱12可以将大量的应急冷却水紧急注入到一回路系统的冷段管道7中，从而使反应堆压力容器1中保持有水。但是，应急堆芯冷却系统依靠主要由电动设备组成的安全系统（称之为“能动式安全系统”），以便补充由于长时期内产生的堆芯衰变热而蒸发和消耗掉的大量冷却剂。这些电动设备如上面提到的低压注入泵和高压注入泵，它们需要外部的动力源（例如交流电源）。

虽然能动式安全系统从容量集中和扩大事故预防能力的观点来说是很好的，但其操作规程复杂，运行可靠性较差，而且不能说该系统在安全上完全没有问题，因为该系统中包括有如水泵那样需要外部动力源（如交流电源）的某些设备。

本发明的目的是提供一种改进了的堆芯衰变热导出系统，该系统通过使用有限的电动设备（例如具有高度可靠性的阀门），实际上可以非能动地导出堆芯衰变热。

本发明提供了一种用于压水反应堆中的堆芯衰变热导出系统，该系统包括：

装有顶盖、一回路冷却剂入口接管和出口接管的反应堆压力容器，

设置在该压力容器内的堆芯，