[发明专利]堆芯事故冷却系统以及沸水型原子能设备

说明书

技术领域

本发明涉及堆芯事故冷却系统以及具备堆芯事故冷却系统的沸水型原子能设备。

背景技术

[N+1安全基准和N+2安全基准]

作为在以往的沸水堆的堆芯事故冷却系统（ECCS）的设计中应用的最普遍的安全基准，存在单一故障基准。该基准是如下的安全基准：在进行作为设计基准事故（DBA）的冷却材料丧失事故（LOCA）的安全评价时，即便是假定在堆芯事故冷却系统的一个部位发生故障、至少一个系统的堆芯事故冷却系统无法发挥功能的状态下，也要求能够充分地进行所需要的堆芯的冷却。这在以下的说明中称作N+1基准。

并且，以往的沸水堆的堆芯事故冷却系统一般被分割成两个分区至四个分区的安全分区，在一个安全分区设置多个系统，并从针对每个安全分区设置的备用电源朝设置在该安全分区内的多个系统供电。

通常，在一个安全分区中仅有一个备用电源，因此，当假定该备用电源的故障是单一故障时，设该安全分区内的电动系统全部丧失功能而进行安全评价。实际上，由于从外部电源系统进行供电，因此，仅在备用电源的单一故障中，该安全分区内的电动系统不会丧失功能，但是，在设计基准事故的安全评价中，极其要求在安全侧也同时假定外部电源系统的丧失。因此，要求假定因上述备用电源的单一故障而该安全分区的电动系统全部丧失功能。

另外，此处，所谓分区，不仅意味着如上的紧急电源的供电的分区，还意味着针对在原子能发电站内在安全上假想的万一发生的火灾、溢水而利用物理的分隔壁（防火墙、水密墙）进行划分，为了避免在其他分区内产生的事件的影响波及到该分区而设计的安全设计上的空间区域。即，是为了下述目的而设计的：即便作为单一故障假想由于火灾、溢水而导致一个分区的堆芯事故冷却系统完全丧失功能的事件，该影响也完全不会对其他分区带来影响。当在该分区设置有安全系统的情况下这里将该分区称作安全分区。并且，当在该分区设置有不包含安全系统的常用系统的情况下将该分区称作常用系统分区。

对于安全系统的单一故障，当一个安全分区整体丧失功能的情况下，安全性能的降低状态最严重，因此，选择安全分区整体丧生功能的部位（例如备用电源）或者原因（例如火灾、溢水）来进行假定。

并且，存在如下的规定：当通过装置运转中的定期试验等了解到紧急堆芯冷却系统发生故障的情况下，是处于已经发生单一故障的状况，因此仅允许继续运转7天至10天左右的天数，当在此期间故障状态无法恢复的情况下使装置停止。该规定是通过利用保安规定来限制允许停役时间（Allowed Outage Time（AOT））来实施的。在以下的说明中，将该规定称作AOT规定。

在美国以及日本一般进行如上的基于堆芯事故冷却系统的N+1基准的安全设计和基于AOT规定的运转限制。在这些国家，堆芯事故冷却系统的可靠性高，几乎不会发生故障，因此是非常合理且高效的方法。与此相对，在欧洲的一部分国家的安全基准中，要求不仅假定单一故障，进一步还要假定因进行在线维修而还有一个安全分区处于功能丧失状态的情况。这在以下的说明中称作N+2基准。

即，要求以堆芯事故冷却系统始终在某一处发生故障、且始终在装置运转过程中实施维修（在线维修）的情况作为前提进行设计，并且，以当发生了设计基准事故时一旦使处于待机状态的其余的堆芯事故冷却系统自动起动则还会在某另一处发生故障的前提实施安全设计和安全评价。N+2基准是非常重视安全性的安全基准，在N+2基准下，能够无限期地实施堆芯事故冷却系统的仅一个系统的在线维修。结果，如果应用该N+2基准进行设计，则堆芯事故冷却系统的维修全都能够在设备运转过程中实施，能够期待得到对缩短设备停止时间、提高设备停止过程中的安全性作出较大贡献的效果。

当在N+2基准下假定发生了作为设计基准事故的冷却材料丧失事故时，认为堆芯事故冷却系统的一个系统的配管断裂而发生冷却材料丧失事故，在单一故障和在线维修中还有两个系统的堆芯事故冷却系统丧失功能，因此至少需要四个系统的堆芯事故冷却系统。并且，在N+2基准下，由于假定因单一故障和在线维修而两个分区丧失功能，因此最低需要有三个分区。当利用三个分区构成动态安全分区时，在任一个分区都需要两个系统，并且，由于需要对称性，因此结果在各安全分区都需要设置两个系统的堆芯事故冷却系统。

[“BWR72”的堆芯事故冷却系统]

德国的“BWR72”堆芯事故冷却系统就是以动态三分区满足N+2基准的代表例。以下，参照图7对德国的“BWR72”的堆芯事故冷却系统的结构进行说明。