[发明专利]反应堆和用于反应堆的针对堆芯熔化事件的安全方法

说明书

本发明涉及用于反应堆(1)的安全方法，该反应堆(1)包括至少第一级回路(100)和第二级回路(200)，该第二级回路与第一级回路(100)流体隔离并且包括至少一个蒸汽发生器(210)。在反应堆(1)的堆芯(30)熔化、在容器(10)的底部(12)中形成堆芯熔化物(70)的熔池(71)并在堆芯熔化物(70)的熔池(71)的表面处形成液态金属层(72)的情况下：该方法包括通过流体绝缘体的爆炸破裂，以将第二级回路(200)设置为与第一级回路(100)流体连通，使得第二级流体遵循第一级回路(100)流过容器(10)内的堆芯熔化物(70)的熔池(71)的所述液态金属层(72)。

技术领域

本发明涉及核电站安全领域，且更具体地涉及压水核反应堆(PWR)严重事故的管理。更具体地，本发明适用于：在严重事故发生情况之后，在用于将堆芯熔化物保持或保留在容器中的策略的背景下，与在容器底部形成堆芯熔化物的熔池有关的事故的管理。

背景技术

图1和图2中示出了PWR型核电站。

通常，这样的设备包括包围壳体600，反应堆(反应器)1容置在该包围壳体内。反应堆1包括容器10，该容器与盖子20一起形成紧密的壳体。该紧密壳体容纳堆芯30的燃料组件。在图2中，为清楚起见，堆芯由虚线区域表示。

容器10还包括连接到第一级回路100的至少一个所谓的冷流体入口13以及同样连接到第一级回路100的至少一个所谓的热出口14。加压水在第一级回路100中循环。

因此，在反应堆1的正常运行期间，第一级回路10确保了将热从堆芯30朝向第二级回路200传输，在第二级回路内也循环有水。

第二级回路200包括一个并且优选地多个蒸汽发生器210。第一级回路100和第二级回路200之间的热交换在蒸汽发生器210内部进行。在图1所示的示例中，蒸汽发生器210中示出了第一级回路100的环路214。

图1和图2的简化图图示了第一级回路100和反应堆1堆芯30的其他完美经典元件，例如：控制棒40、容器10入口处的用以使水在第一级回路100中循环的液压泵102、在容器10出口处的增压器110、包围壳体600以及形成界定了容器10的腔体603的基部601和壁602的结构。

仍然在反应堆1的正常运行期间，在其进入蒸汽发生器210的通道中，第二级回路200的一部分水蒸发并到达能量转换装置，例如由蒸汽减压可移动地驱动的涡轮机220。之后，涡轮机220的输出端处的机械能在被传送到消耗地点之前被发电机500和变压器510转化成电能。

在涡轮机220的出口处，流体在通过泵240再次被注入蒸汽发生器210之前在冷凝器230中冷凝。

为了冷凝来自涡轮机220的蒸汽，冷凝器230通过由水源310诸如河流供给的开放式回路300冷却。该回路300还包括提升泵320、330和冷却塔340。

如图1的示意图中清楚地显示，第一级回路100的水旨在提取由反应堆1产生的卡路里，以便将它们转移到第二级回路200，以使用能量转换系统例如涡轮发电机将它们转化为电能。在正常运行期间，堆芯30处于临界状态(极重要的)，并且所产生的热能由第一级回路100排出。堆芯的临界状态的监测通过控制棒40在堆芯30中的位置来确保，还通过第一级回路的水中水溶性硼的含量来确保。

不同事故情景诸如大破口型第一级冷却剂损失事故，结合加重系数例如分级应急系统失效，可能导致严重的事故发生情况。

此后，随着堆芯熔化物的产生，堆芯30转变为熔化状态。堆芯熔化物是处于熔化状态的容器内部构件10的部分或全部熔化燃料组。堆芯熔化物通过重力流入容器10的底部12并在其中形成熔池。因此，堆芯熔化物包括全部或部分熔化燃料的量，包含所有固体裂变产物和与其相关的残余热能。

图3A至图3C以非常示意性的方式图示了PWR容器的严重事故，其中形成了堆芯熔化物的熔池，然后容器被刺穿。