[发明专利]包括减缓堆芯熔化事故的安全设备的整体式快中子反应堆

说明书

本发明涉及一种包括减缓堆芯熔化事故的安全设备的整体式快中子反应堆，本发明的主要目的是一种整体式快中子核反应堆，该反应堆包括：包括堆芯的主罐；包括主泵、中间热交换器和用于排出剩余功率的热交换器的集成式主回路；将热传递流体的体积分成热收集器和冷收集器的凸角堡，其特征在于，堆芯包括安全设备，该安全设备由专用于减缓堆芯熔化事故的至少一个基本安全设备构成，至少一个基本安全设备包括输送管和中空的穿通管，穿通管被定位成穿过堆芯栅板和强力背板以通向罐的底部，输送管包括一个或多个注射喷嘴和厚度减小的区域，以在堆芯熔化事故的情况下增加刺穿速度，用于回收熔化的燃料的设备被定位在罐的底部处。

技术领域

本发明涉及快中子核反应堆(FNR)领域，特别是涉及整体型快中子核反应堆。这种反应堆可以通过热传递流体来冷却，该热传递流体通常呈液态金属的形式，更具体地这种反应堆可以通过钠来冷却。因此，这种反应堆被称为钠冷快中子核反应堆(FNR-Na)或表示钠冷快反应堆的SFR型反应堆。这种类型的钠冷快中子核反应堆是“第四代”核反应堆家族的一部分。

因此，本发明提出了一种包括专用于减缓堆芯熔化事故的安全设备的整体式快中子核反应堆。

背景技术

快中子核反应堆的运行原理现已为人们所知数年。因此，快中子核反应堆是使用快中子(快中子的动能大于0.907MeV)而不是热中子(热中子的动能小于0.025eV)的核反应堆。而且，与常规的核反应堆相反，快中子核反应堆的堆芯是不会慢化的(中子不会减速或热化)。

此外，尽管已经研究了其它技术，但是绝大多数快中子核反应堆使用液态钠作为冷却剂，因为该冷却剂特别是具有高沸点。

钠冷却的核反应堆通常包括罐，堆芯被定位在罐中，堆芯上方具有堆芯控制塞。该堆芯包括通常被增殖器组件包围的大量燃料组件、包括使用过的燃料组件的内部存储区域、以及用作中子屏蔽物的反射器和吸收组件。热量的提取通过经由泵送系统使钠在堆芯中流通来进行。在用于在蒸汽发生器(VG)中产生水蒸汽之前，该热量通过一个或多个中间交换器(IE)传递到中间回路。然后，该蒸汽通过涡轮以将蒸汽转化为机械能，该机械能又转化为电能。

中间回路包括钠。由于在蒸汽发生器的管可能破裂的情况下，钠和水蒸汽之间可能发生剧烈反应，因此该回路的目的是使(罐中的)主钠与包含在蒸汽发生器中的水蒸汽隔离。这种架构揭示了两个钠回路：一个被称为主回路，负责在堆芯和中间热交换器之间传递热量，另一个被称为次级回路，负责将热量从中间交换器传递到蒸汽发生器。

所有钠反应堆具有共同的技术特征。罐由顶板密封，以使主钠不与外部空气接触。所有部件(交换器、泵、管道等)垂直地穿过该板，以能够通过用提升设备垂直地提升这些部件来拆卸。该板中的通道孔的尺寸取决于部件的尺寸和数量。孔(的尺寸和数量)越大，罐的直径越大。

主回路可根据两个主要的家族来布置。因此，在快中子核反应堆中，存在“整体式”反应堆和“环路式”反应堆。应当注意，优选地，本发明涉及整体型快中子核反应堆。

环路式反应堆的特征在于如下事实：中间交换器和用于泵送主钠的设备被定位在罐的外部。图1以轴向横截面示出了“环路式”钠冷快中子核反应堆的设计原理。

在图1的环路式反应堆R中，钠穿过堆芯1以带走所产生的卡路里。在堆芯1的输出端处，钠进入反应堆R的罐3的区域2。该区域2通常被称为“热收集器”。通过环路，管道4下降到热收集器2中以吸起主钠，并将该钠引导到中间交换器(图中未示出)，在中间交换器中，该钠将热量传递给二次钠。在中间交换器的输出端处，主钠被泵吸收并通过管道5直接送到堆芯的输入端。

对于给定的功率，环路设计的主要优点是获得罐的直径小于整体式反应堆的罐的直径，因为该罐包含更少的部件。因此，该罐更易于制造，并因此成本更低。然而，环路构思的缺点是使主钠离开罐，从主回路的架构的视角来看，这更复杂，并造成了重大的安全问题。因此，通过增加与环路设计相关的设备和用于管理主钠的可能泄漏的特殊装置而引起的额外成本，抵消了与减小罐的尺寸和更易于制造罐相关的收益。