[发明专利]非能动堆芯熔融物捕集系统

说明书

技术领域

本发明属于核电站严重事故缓解技术领域，特别是涉及在多重极端条件下导致堆芯熔融的严重事故的情况下，保证堆芯熔融物不逸出安全壳或熔穿渗透安全壳地板的非能动堆芯熔融物捕集系统。

背景技术

2011年日本福岛核电厂在多重极端条件的影响下，导致全厂断电引发了堆芯损坏的严重事故，并产生了大量放射性物质外泄的事故后果。福岛事故以后，国内外核安全监管当局对于严重事故的预防和缓解措施的重视程度已经提高到了更高的水平。

随着核电站堆芯功率的进一步增大，偏离临界热流密度的安全裕量非常有限，并考虑到熔融池构型的不确定性以及熔融池分层现象导致的热聚焦效应所带来的压力容器内热负荷的计算存在很大不确定性，仅依靠提高压力容器外冷却系统的冷却能力可能已无法满足堆芯熔融物滞留(IVR)有效性要求，从而继续应用堆芯熔融物滞留(IVR)这一严重事故缓解技术存在较大的挑战或不确定性。

发明内容

针对上述的现实问题，在严重事故缓解措施中，需充分结合非能动长期冷却堆芯熔融物的理念，利用非能动堆芯捕集器(Core Catcher)系统保证严重事故下堆芯熔融物不逸出安全壳，以形成一套避免大量放射性物质外泄、确保核电站安全的缓解措施。

为克服或缓解现有技术中的缺点的至少一个方面，提出本发明。

根据本发明的第一方面，提出了一种堆芯熔融物导流装置，包括：导流壁，形成漏斗结构的容器；导流孔，位于容器的最下方；熔融塞，用于堵塞所述导流孔，其中：所述熔融塞适于被所述堆芯熔融物熔穿而允许堆芯熔融物流出导流孔。

有利的，所述导流壁的与堆芯熔融物接触的表面设置有导流壁牺牲材料层，所述导流壁牺牲材料层通过与所述堆芯熔融物发生反应而增强堆芯熔融物的流动性。进一步的，所述导流壁牺牲材料层通过与所述堆芯熔融物发生反应而降低堆芯熔融物的温度。

可选的，所述导流壁牺牲材料层选自以下组合材料中的一种：Fe₂O₃和SiO₂；Al₂O₃和SiO₂；Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂；Fe和SiO₂。

可选的，所述熔融塞选自以下组合材料中的一种：Fe₂O₃和SiO₂；Al₂O₃和SiO₂；Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂；Fe和SiO₂。

根据本发明的另一方面，提出了一种反应堆压力容器组件，包括：反应堆压力容器；以及设置在反应堆压力容器正下方的上述的堆芯熔融物导流装置，其中，所述导流壁的内壁与所述反应堆压力容器的下部的外壁之间的间隙形成堆芯熔融物容纳空间。

根据本发明的再一方面，提出了一种堆芯熔融物倾斜滞留导流装置，包括：倾斜导流区，堆芯熔融物适于基于重力从倾斜导流区的一端流动到另一端；冷却系统，包括冷却水箱以及冷却水回路，所述冷却水箱具有上部开口和下部开口，所述冷却水回路形成在所述上部开口与所述下部开口之间，所述冷却水回路包括位于所述倾斜导流区的下方以冷却所述倾斜导流区的冷却水流道，其中：所述倾斜导流区与所述堆芯熔融物接触的一侧设置有导流区牺牲材料层，所述导流区牺牲材料层通过与所述堆芯熔融物发生反应而增强堆芯熔融物的流动性。

有利的，所述导流区牺牲材料层通过与所述堆芯熔融物发生反应而降低堆芯熔融物的温度。

可选的，所述导流区牺牲材料层选自以下组合材料中的一种：Fe₂O₃和SiO₂；Al₂O₃和SiO₂；Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂；Fe和SiO₂。