熔融物滯留裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及一種用于反應堆的熔融物滯留裝置，更具體地，涉及一種濕式反應堆非能動熔融物滯留裝置。
【背景技術】
[0002]本部分的描述僅為提供關于本申請的背景信息，決不應該被認為是對任何現有技術的承認。
[0003]隨著國內三代高功率反應堆研發推進，我國主推的AP及CAP系列高功率反應堆在嚴重事故緩解技術方面有諸多爭議，尤其是在堆內滯留和堆外滯留方面提出了更多疑問。
[0004]目前，AP或CAP系列反應堆采用IVR (In-Vessel Retent1n)技術作為嚴重事故緩解措施。對于AP或CAP系列反應堆，在事故下堆芯無法得到有效冷卻時，堆芯達到一定溫度后，安全殼內置換料水箱(IRWST)中的水注入堆腔內使堆腔淹沒，水通過保溫層窄道結構實現對壓力容器下封頭的強化換熱，降低了反應堆壓力容器失效概率，進而防止可能威脅安全殼完整性的堆外現象發生。然而，隨著反應堆功率的提升，壓力容器失效概率增加，一旦熔融物泄露，將發生熔融物與冷卻劑反應、熔融物與混凝土反應、氫氣爆炸等堆外現象，這些現象都將嚴重威脅安全殼的完整性，將最終導致裂變產物大規模釋放，給環境帶來巨大影響。
[0005]為了防止高反應堆功率下的熔融物外泄，需要一種與IVR相結合的適用于AP或CAP系列反應堆堆腔淹沒工況下的濕式反應堆非能動熔融物滯留裝置。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種尤其用于大型高功率非能動核電廠的熔融物滯留裝置，其通過熔融物與犧牲性材料反應來降低熔融物的熱流密度，從而有效實現熔融物在該裝置內滯留，防止熔融物外泄。
[0007]本實用新型的目的通過如下所述的熔融物滯留裝置實現，所述熔融物滯留裝置內包含犧牲性材料以降低熔融物的熱流密度，并且所述熔融物滯留裝置密封連接到壓力容器外壁。
[0008]所述熔融物滯留裝置與所述壓力容器的密封連接是通過密封裝置實現的，所述密封裝置包括上法蘭、下法蘭、填料函和緊固螺栓，其中上法蘭和填料函與壓力容器的外壁緊密接觸，下法蘭通過所述緊固螺栓與上法蘭連接在一起從而使得所述填料函位于由壓力容器的外壁、上法蘭、和下法蘭圍成的空間內。
[0009]所述熔融物滯留裝置內的所述犧牲性材料被設置在所述熔融物滯留裝置內的緩沖區內和犧牲性材料區內，緩沖區相比犧牲性材料區更靠近所述壓力容器，其中緩沖區內的犧牲性材料在降低熔融物的熱流密度的同時還承載并緩沖熔融物下落帶來的沖擊力。
[0010]所述熔融物滯留裝置內還包括多面填料盒以均勻各方向的熱流密度。
[0011]所述熔融物滯留裝置被密封連接到所述壓力容器的下封頭周圍，并且所述犧牲性材料在所述熔融物滯留裝置中的高度高于所述下封頭在所述熔融物滯留裝置中的高度。
[0012]所述熔融物滯留裝置包括外殼、密封裝置、保溫層和進水口裝置，所述熔融物滯留裝置通過所述外殼和密封裝置密封連接到壓力容器外壁，所述犧牲性材料容納在所述外殼內，保溫層設置在所述外殼外部從而形成冷卻流道，所述進水口裝置與所述外殼連接以支撐固定所述外殼的位置。
[0013]所述進水口裝置包括支撐底座、進水口組件和支撐件貫穿孔，其中進水口組件包括鉸鏈和浮力自動開啟門。
[0014]所述緩沖區內的犧牲性材料是三氧化二鋁，所述犧牲性材料區內的犧牲性材料選自四氧化三鐵、二氧化鈦和三氧化二鋁中的一種或多種。
[0015]本申請還提出了使用上述熔融物滯留裝置的壓力容器和反應堆。
[0016]本實用新型主要是通過降低熔融物熱流密度來大大提高安全裕度，從而使熔融物滯留在該裝置中。其主要可應用于核能工程、熱能工程、材料工程等領域，該裝置可有效實現高功率反應堆中嚴重事故后堆內熔融物的滯留，防止熔融物對安全殼破壞，有效預防大量放射性物質釋放。本實用新型不僅應用于高功率反應堆，同時將填補國內在更大規模壓水反應堆核電站開發中存在的技術空白，為后續研究設計更高功率反應堆提供參考依據。
【附圖說明】
[0017]本實用新型的上述和其他特征和優點將通過參照如下附圖的具體描述而為本領域技術人員更全面地理解，附圖中:
[0018]圖1是熔融物滯留裝置的正視剖面圖；
[0019]圖2是密封裝置的剖面圖；
[0020]圖3是進水口裝置的剖面圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合具體實施例來詳細地描述本實用新型。其中，相同的附圖標記用來表示相同或相似的部件。這些實施例僅是說明性的，決不意在將本實用新型僅僅限制到這些說明性的實施例。
[0022]圖1示出了根據本實用新型實施例的熔融物滯留裝置的正視剖面圖。熔融物滯留裝置包括捕集器外殼11、捕集器密封裝置13、犧牲性材料19、進水口裝置18、和保溫層16。犧牲性材料19設置在捕集器外殼11內。熔融物滯留裝置整體設置在由屏蔽墻24圍成的空間中。捕集器密封裝置13密封連接到壓力容器21的外壁。保溫層16連接到壓力容器支撐件23上。
[0023]如圖1所述，捕集器外殼11是一個圓柱形筒體、半球形底封頭組成的圓柱形結構，筒體和底封頭直徑均大于壓力容器21的尺寸。其上部與捕集器密封裝置13的下法蘭133焊接，底部與進水口裝置18的支撐件焊接，其內部裝有犧牲性材料19。
[0024]捕集器外殼11用于承載所有的犧牲性材料19。捕集器外殼11是包裹捕集器內部構件，并保證熔融物從壓力容器21泄漏后不再外泄的屏蔽。因此在嚴重事故發生時，捕集器外殼11作為一道熔融物繼續擴散的屏蔽。其與外部的保溫層16形成冷卻通道，能夠通過捕集器外部冷卻，利用冷卻劑強化換熱載出熔融物的熱量，最大限度保證將熔融物滯留在捕集器外殼11內，保持反應堆的安全性，以實現嚴重事故緩解的目的。
[0025]優選地，捕集器外殼11采用SA-508-3鍛件和低合金鋼板制造。捕集器外殼11的筒體上緣約位于堆芯活性區高度一半位置，上緣與壓力容器21之間的空隙用捕集器密封裝置13填充。整個捕集器外殼11與壓力容器21外殼形成密閉空間，能夠在壓力容器底部熔穿時形成有效屏蔽。更優選地，在密封裝置13下方壓力容器下封頭上即開始填充犧牲性材料19，防止破口位置在下封頭上部。
[0026]如圖2所示，焊接在捕集器外殼11上部的捕集器密封裝置13，由上法蘭131、下法蘭133、緊固螺栓135和填料函137組成。該密封裝置13用于密封捕集器外殼11與壓力容器21側壁之間的縫隙。在不破壞壓力容器原有結構的基礎上，一旦發生壓力容器底部熔穿，能夠將熔融物有效控制在捕集器外殼11內，防止發生熔融物及其附屬產物從縫隙擴散。
[0027]優選地，填料函137采用硬填料密封。優選地，捕集器密封裝置13還包括分瓣環(未示出)，分瓣環由上、下法蘭131、133配合緊固螺栓135壓緊密封。該分瓣環優選用石墨制成，具有較高的耐熱和耐壓性能，且在環內磨損后，仍能夠保持密封性能。
[0028]捕集器外殼11中的犧牲性材料19被設置在緩沖區15和犧牲性材料區內。緩沖區15和犧牲性材料區的結構相似，均可采用多面填料盒17內置犧牲性材料19，為了使填料盒17與捕集器外殼11之間有效接觸冷卻，縫隙處采用犧牲性材料磚塊填充。
[0029]緩沖區15包括耐沖擊犧牲性材料，在壓力容器熔穿時，承載并緩沖由于熔融物下落帶來的沖擊力，保護捕集器支撐件瞬態應力過大。有利地，緩沖區15還包括蜂窩狀的多面填料盒17，利用其填料盒多面側壁均勻與熔融物混合，降低熔融物的熱流密度，起到緩解嚴重事故作用。
[0030]犧牲性材料區包括犧牲性材料，位于緩沖區15下部，兩個區域無縫連