一种反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及围绕反应堆压力容器(RPV)的屏蔽结构，特别涉及一种具有反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置。
【背景技术】
[0002]商业压水堆核电站中，围绕反应堆压力容器(RPV)的屏蔽层基本是混凝土结构。反应堆屏蔽能降低来自反应堆源的各种核辐射，并通过减弱来自堆芯的中子注量率，来防止混凝土屏蔽外的部件和结构被过度活化。在舰船用反应堆屏蔽设计中，也有采用钢-水混合结构或者其它结构(比如掺入重金属或者中子吸收复合材料等)。
[0003]在布置小型安全壳的反应堆设计中，尽管反应堆屏蔽可以采用常规混凝土设计，但为了更加充分的复用屏蔽层空间，实现屏蔽材料的多重利用，有必要进行新型的屏蔽层设计。
[0004]小型安全壳对于压水堆来说，安全壳容纳事故后质能释放的能力相对较小，其次安全壳内也无法单独布置用于冷却剂卸压和安全壳抑压的大型水池。此外，在发生管道破口导致冷却剂喷放(LOCA)的事故中，需要淹没堆腔并覆盖破口位置，但水源可能不足。
[0005]由于商业压水堆大多是大型干式安全壳，这方面设计鲜有先例。而舰船用压水堆，虽然可能布置了钢-水结构的屏蔽，但对于冷却剂卸压、安全壳抑压等可能考虑较少。因此本发明布置了钢-水结构的屏蔽，同时屏蔽水池兼做安全壳抑压水池和冷却剂卸压水池，且屏蔽水可以溢出至堆腔内，从而综合复用了屏蔽水池的空间和材料，且部分实现安全系统的功能。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明提供一种反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置，适用于小型安全壳内的屏蔽和安全设计，实现屏蔽空间和屏蔽材料的复用，且部分实现安全系统的功能。这套系统设备布局紧凑，占据空间小，布置简易，经济性高。
[0007]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0008]反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置，其特征在于，包括设置在安全壳内并环绕在压力容器周围的环形屏蔽层，所述环形屏蔽层为封闭式结构，所述环形屏蔽层的外壳为屏蔽钢板，环形屏蔽层内装有屏蔽水，所述环形屏蔽层设置有用以连通安全壳大气和屏蔽水的抑压管路；所述环形屏蔽层设置有将压力容器内的冷却剂通往所述屏蔽水的卸压管路、以及将屏蔽水排往堆腔的排水管。
[0009]在本发明的一个优选实施例中，所述的环形屏蔽层，沿径向从内往外是钢板、水、钢板的混合结构。
[0010]在本发明的一个优选实施例中，所述的环形屏蔽层至少包含一层侧壁屏蔽钢板和一层屏蔽水。
[0011]在本发明的一个优选实施例中，所述的环形屏蔽层，钢板厚度是10-50cm，水厚度是 20_100cm。
[0012]在本发明的一个优选实施例中，所述抑压管路的一端伸出环形屏蔽层的外壳，另一端伸入屏蔽水内。进一步，所述抑压管路在伸入屏蔽水的一端设置有喷洒器。
[0013]在本发明的一个优选实施例中，所述卸压管路上设有卸压阀组和末端的鼓泡器。
[0014]在本发明的一个优选实施例中，所述排水管的一端伸入屏蔽水内，排水管的另一端伸出环形屏蔽层的外壳且位于屏蔽水水平面之上。
[0015]本发明提供一种反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置，可作为小型安全壳的一次屏蔽和安全系统的重要组成部分。这套装置实现屏蔽空间和屏蔽材料的复用，且部分实现安全系统的功能。这套系统设备布局紧凑，占据空间小，布置简易，经济性闻。
[0016]本发明能实现反应堆屏蔽功能,冷却剂卸压功能,安全壳抑压功能，向堆腔排水的功能。
[0017]本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的示意图。
[0019]其中，1-压力容器；2_安全壳；3_环形屏蔽层；4_侧壁屏蔽钢板；5_竖直屏蔽钢板；6_竖直屏蔽钢板；7_上部屏蔽钢板；8_屏蔽水；9-空气；10_抑压管路；11_喷洒器；12-排水管；13_卸压管路；14_卸压阀组；15_鼓泡器。
【具体实施方式】
[0020]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。
[0021]参见图1，反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置，包括设置在安全壳2内并环绕在压力容器I周围的环形屏蔽层3，环形屏蔽层3为封闭式结构，环形屏蔽层3的外壳为屏蔽钢板，环形屏蔽层3的外壳包括上部钢板屏蔽7、侧壁屏蔽钢板4和多层竖直屏蔽钢板(5、6)。环形屏蔽层3内的竖直屏蔽钢板5上留有间隙。
[0022]环形屏蔽层3内装有(或包含)屏蔽水8，屏蔽水8未充满整个腔体，上方有空气9，保持在一个常压状态。环形屏蔽层3设置有用以连通安全壳大气和屏蔽水8的抑压管路10 ;抑压管路10的一端伸出环形屏蔽层3的外壳，另一端伸入屏蔽水8内。抑压管路的屏蔽水端设置有喷洒器11。
[0023]环形屏蔽层3设置有将压力容器内的冷却剂通往所述屏蔽水的卸压管路13，卸压管路13上设有卸压阀组14和末端的鼓泡器15。
[0024]环形屏蔽层3设置有将屏蔽水排往堆腔的排水管12。排水管可以是一根“7”字型的水管，排水管12的一端伸入屏蔽水8内，排水管12的另一端伸出环形屏蔽层3的外壳且位于屏蔽水8水平面之上。
[0025]通过计算表明，本发明能够起到很好的屏蔽作用，可以替代传统反应堆的混凝土屏蔽结构。它布置在压力容器外围，形成堆腔，有效屏蔽来自堆芯和冷却剂的辐射。
[0026]该装置的安全壳抑压功能是如下实现的:当发生破口 LOCA事故时，冷却剂向安全壳喷放，使得安全壳内充满高温高压的水汽。由屏蔽钢板形成的环形屏蔽层3是一个密封结构，内部的压力并没有跟随安全壳压力而同步升高。因此安全壳内高温水汽便通过抑压管路10进入屏蔽水8，在屏蔽水8内冷凝，从而抑制安全壳内压力上升。为提高抑压效果，安全壳内最好设置为部分真空(即抽走部分空气)，同时增加屏蔽水8上层空气的体积。
[0027]该装置的冷却剂卸压功能是如下实现的:当需要进行冷却剂卸压时，打开卸压管路13上的泄压阀组14，反应堆冷却剂就在压力(冷却剂压力一般远大于安全壳内压力)驱动下通过卸压管路13向屏蔽水8喷放，在屏蔽水8内冷凝，从而实现冷却剂卸压。工程上还应该在卸压管路13上设置防止水锤等的设备。
[0028]排水管12的作用和实现方式如下:无论是安全壳内高温水汽通过抑压管路10进入屏蔽水8，还是反应堆冷却剂通过卸压管路13进入屏蔽水8，都会导致环形屏蔽层3内压力升高和屏蔽水8水位的上升(尤其对于冷却剂卸压而言)。此时，屏蔽水8就会通过排放管线(排放口高度置于紧靠水位之上)溢出，流入堆腔。这样一方面屏蔽水池的压力不会持续升高(尤其在冷却剂卸压时)，另一方面更重要的是堆腔被溢出的水逐渐淹没。而堆腔淹没在LOCA事故的缓解中是非常重要的。
[0029]从上述描述可知，由于排水管12的位置和屏蔽水8水位的关系，通过卸压管路13跑出的高温冷却剂在屏蔽水8内冷凝后，绝大部分通过排水管12进入了堆腔。而压力容器内有足够多的冷却剂将堆腔完全淹没。
[0030]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置，其特征在于，包括设置在安全壳内并环绕在压力容器周围的环形屏蔽层，所述环形屏蔽层为封闭式结构，所述环形屏蔽层的外壳为屏蔽钢板，环形屏蔽层内装有屏蔽水，所述环形屏蔽层设置有用以连通安全壳大气和屏蔽水的抑压管路；所述环形屏蔽层设置有将压力容器内的冷却剂通往所述屏蔽水的卸压管路、以及将屏蔽水排往堆腔的排水管。2.根据权利要求1所述的反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置，其特征在于，所述的环形屏蔽层，沿径向从内往外是钢板、水、钢板的混合结构。3.根据权利要求1所述的反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置，其特征在于，所述的环形屏蔽层至少包含一层侧壁屏蔽钢板和一层屏蔽水。4.根据权利要求2所述的反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置，其特征在于，所述的环形屏蔽层的钢板厚度是10-50cm，屏蔽水厚度是20-100cm。5.根据权利要求1所述的反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置，其特征在于，所述抑压管路的一端伸出环形屏蔽层的外壳，另一端伸入屏蔽水内。6.根据权利要求5所述的反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置，其特征在于，所述抑压管路在伸入屏蔽水的一端设置有喷洒器。7.根据权利要求1所述的反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置，其特征在于，所述卸压管路上设有卸压阀组和末端的鼓泡器。8.根据权利要求1所述的反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置，其特征在于，所述排水管的一端伸入屏蔽水内，排水管的另一端伸出环形屏蔽层的外壳且位于屏蔽水水平面之上。
【专利摘要】本发明公开了一种反应堆屏蔽、冷却剂卸压和安全壳抑压的复合装置，包括设置在安全壳内并环绕在压力容器周围的环形屏蔽层，所述环形屏蔽层为封闭式结构，所述环形屏蔽层的外壳为屏蔽钢板，环形屏蔽层内装有屏蔽水，所述环形屏蔽层设置有用以连通安全壳大气和屏蔽水的抑压管路；所述环形屏蔽层设置有将压力容器内的冷却剂通往所述屏蔽水的卸压管路、以及将屏蔽水排往堆腔的排水管。本发明能实现反应堆屏蔽功能，冷却剂卸压功能，安全壳抑压功能，向堆腔排水的功能。
【IPC分类】G21C11/08, G21C9/004
【公开号】CN105632570
【申请号】CN201410719383
【发明人】申屠军, 黎辉, 王梦琪, 廖亮, 林千, 司胜义, 梅其良
【申请人】上海核工程研究设计院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年12月1日