基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构及反应堆冷却系统的制作方法

本发明涉及核反应堆冷却，具体涉及一种基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构及反应堆冷却系统。

背景技术：

1、传统压水堆中，反应堆冷却系统为闭式的回路，反应堆运行时，堆芯核燃料裂变产生的大量热量，由一回路冷却剂系统传递给二三回路，维持堆芯的稳定。若回路某个环节发生故障，不能按正常情况及时带走堆芯的热量，会使堆芯冷却能力不足导致堆芯过热，甚至导致堆芯损坏，对反应堆安全构成严重的威胁。在核反应堆中，堆芯完整性是防止放射性泄露的重要保障，堆芯冷却对于反应堆安全至关重要。

2、相较于传统反应堆，池式反应堆冷却系统为开式的回路，反应堆水池具有较大的贮水量，堆芯核燃料浸没于反应堆水池中，正常运行时，主循环泵驱动一回路冷却剂流动，一回路冷却剂由堆芯上部进入，流经堆芯后由堆芯进入一回路冷却系统管道，通过一回路冷却系统将热量传递给二次冷却水系统，从而带出堆芯产生的热量。事故工况停堆后水池内池水由于温差产生自然循环，带走堆芯衰变热，这极大增加了池式反应堆的安全性。

3、但是，若一回路压力边界产生破口或发生破裂，在破口位置和水池水面之间的位压驱动下，冷却剂将不断从破口流出，进而导致反应堆水池内的水不断排出，此现象为虹吸现象。虹吸现象是一种常见的流体力学现象，即液体在液面压力(通常是大气压力)作用下升高到曲管的最高点，而后在重力作用下流到比原液面更低的地方。在池式研究堆中一回路冷却系统管道与堆芯下部相连，即一回路冷却系统管道水池出口段位于反应堆水池底部，若发生破口事故，反应堆水池液位在虹吸作用下持续下降，可能导致位于反应堆水池底部的堆芯裸露，威胁反应堆的安全。

4、基于此，本申请发明人提出一种基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构及反应堆冷却系统，以期解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中池式反应堆冷却系统易受到虹吸效应而产生安全隐患的缺陷，提供一种基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构及反应堆冷却系统。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

3、本发明提供了一种基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构，其特点在于，包括：

4、进口管线，一端插入至堆芯放置池内，另一端与换热器的出口端连通；

5、出口管线，一端与堆芯的出口端连通，另一端与循环泵的进口端连通，所述循环泵的出口端与所述换热器的进口端连通；其中，

6、所述进口管线和/或所述出口管线上设置有虹吸破坏机构，用于破坏所述进口管线和/或所述出口管线出现破口导致的虹吸效应。

7、根据本发明的一个实施例，所述进口管线与堆芯放置池的连接端至少位于堆芯的上方，所述虹吸破坏机构设于所述进口管线延伸至堆芯放置池内侧。

8、根据本发明的一个实施例，所述虹吸破坏机构为虹吸破坏孔，所述虹吸破坏孔开设于所述进口管线上。

9、根据本发明的一个实施例，所述虹吸破坏机构为连接管，所述连接管沿其轴向开设有间隔设置的至少两个虹吸破坏孔，所述连接管与所述进口管线连通；

10、所述连接管的轴向与堆芯放置池的竖向一致。

11、根据本发明的一个实施例，所述虹吸破坏机构为虹吸破坏管线，所述虹吸破坏管线设于所述进口管线和/或所述出口管线上。

12、根据本发明的一个实施例，所述虹吸破坏管线上设有至少一个虹吸破坏阀，所述虹吸破坏管线一端延伸至堆芯放置池并朝向堆芯方向延伸，另一端与所述进口管线或所述出口管线连通。

13、根据本发明的一个实施例，所述虹吸破坏阀为浮球阀；

14、所述虹吸破坏阀的数量为两个，且两个所述虹吸破坏阀在完全开启状态下，浮球对应的液位高度不一致。

15、根据本发明的一个实施例，所述进口管线和所述出口管线上均设有所述虹吸破坏机构；

16、两个所述虹吸破坏机构中的一者为虹吸破坏孔，另一者为虹吸破坏管线，所述进口管线和所述出口管线中的一者设置有所述虹吸破坏孔，另一者设置所述虹吸破坏管线。

17、本发明还提供了一种反应堆冷却系统，其特点在于，包括：

18、堆芯放置池，堆芯放置于所述堆芯放置池的底部；

19、如上所述的基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构，所述基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构用于带出所述堆芯产生的热量。

20、根据本发明的一个实施例，所述堆芯放置于所述堆芯放置池靠近所述出口管线一侧，且所述堆芯的出口端靠近所述出口管线一侧设置。

21、本发明的积极进步效果在于：

22、本发明基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构，在进口管线和/或出口管线上设置虹吸破坏机构，用于破坏进口管线和/或出口管线出现破口导致的虹吸效应，结构简单，易于维护，依靠非能动技术减小堆芯放置池内的液体与破口位置之间的压差，达到破坏虹吸现象的目的，使得反应池内液位维持一定的高度，具有高度的安全性和可靠性，可以有效提高池式反应堆的安全性。

技术特征：

1.一种基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构，其特征在于，所述进口管线与堆芯放置池的连接端至少位于堆芯的上方，所述虹吸破坏机构设于所述进口管线延伸至堆芯放置池内侧。

3.根据权利要求2所述的基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构，其特征在于，所述虹吸破坏机构为虹吸破坏孔，所述虹吸破坏孔开设于所述进口管线上。

4.根据权利要求2所述的基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构，其特征在于，所述虹吸破坏机构为连接管，所述连接管沿其轴向开设有间隔设置的至少两个虹吸破坏孔，所述连接管与所述进口管线连通；

5.根据权利要求1所述的基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构，其特征在于，所述虹吸破坏机构为虹吸破坏管线，所述虹吸破坏管线设于所述进口管线和/或所述出口管线上。

6.根据权利要求5所述的基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构，其特征在于，所述虹吸破坏管线上设有至少一个虹吸破坏阀，所述虹吸破坏管线一端延伸至堆芯放置池并朝向堆芯方向延伸，另一端与所述进口管线或所述出口管线连通。

7.根据权利要求6所述的基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构，其特征在于，所述虹吸破坏阀为浮球阀；

8.根据权利要求1所述的基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构，其特征在于，所述进口管线和所述出口管线上均设有所述虹吸破坏机构；

9.一种反应堆冷却系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的反应堆冷却系统，其特征在于，所述堆芯放置于所述堆芯放置池靠近所述出口管线一侧，且所述堆芯的出口端靠近所述出口管线一侧设置。

技术总结
本发明提供一种基于虹吸破坏的非能动堆芯保护机构及反应堆冷却系统，保护机构包括进口管线和出口管线，进口管线一端插入至堆芯放置池内，另一端与换热器的出口端连通；出口管线一端与堆芯的出口端连通，另一端与循环泵的进口端连通，循环泵的出口端与换热器的进口端连通；其中，进口管线和/或出口管线上设置有虹吸破坏机构，用于破坏进口管线和/或出口管线出现破口导致的虹吸效应。本发明在进口管线和/或出口管线上设置虹吸破坏机构，用于破坏进口管线和/或出口管线出现破口导致的虹吸效应，结构简单，易于维护，依靠非能动技术减小堆芯放置池内的液体与破口位置之间的压差，达到破坏虹吸现象的目的。

技术研发人员：高晓辉,王煦嘉,江浩,张立君,黄若涛,武心壮,张玉,颜岩,苑景田,牛婷婷,董世昕,王首杰,明瑶
受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15