專利名稱:核動力裝置的制作方法
本發(fā)明涉及到一種用于封裝由沸水型輕水反應(yīng)堆構(gòu)成的核反應(yīng)堆的堆芯的初級密封殼，具體涉及到這樣一種初級密封殼，它有可能通過用靜態(tài)水冷系統(tǒng)代替壓力抑制槽水冷系統(tǒng)來提高它固有的安全性，并且通過簡化的裝置和設(shè)備改善其經(jīng)濟效果。
此外，本發(fā)明涉及到一種自然熱輻射型初級密封殼，它適用于在損壞冷卻劑時對初級密封殼地冷卻和/或減少放射性物質(zhì)的擴散。
此外，本發(fā)明涉及到一種自然熱輻射型初級密封殼，它適用于在已發(fā)生損失冷卻劑的事故時，在一段持續(xù)的時間內(nèi)，借助于天然力，將釋放到一次密閉殼的堆芯衰變熱所產(chǎn)生的熱能排到該系統(tǒng)之外。
本發(fā)明還涉及到一種在反應(yīng)堆同內(nèi)裝有冷凝貯存槽的核動力裝置。
本發(fā)明還涉及到一種初級密封殼加強箍，它適用于在發(fā)生初級密封殼內(nèi)管道系統(tǒng)的事故時，對初級密封殼的內(nèi)部進行冷卻。
再有，本發(fā)明涉及到一種自然循環(huán)型核反應(yīng)堆，具體涉及到一種裝設(shè)應(yīng)急反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)的自然循環(huán)型核反應(yīng)堆;該冷卻系統(tǒng)適用于沸水反應(yīng)堆，且能夠在發(fā)生損失冷卻劑事故和/或在控制棒不能插入的緊急狀態(tài)下，在一段持續(xù)的時間內(nèi)，通過，比如說，維持堆芯浸在水中來保證堆芯的冷卻。
在圖20中示出了現(xiàn)有技術(shù)的一個例子，圖中所示為一個帶有沸水反應(yīng)堆裝置壓力抑制器的初級密封殼。
一個初級密封殼201封裝著一個反應(yīng)堆壓力罐202。其內(nèi)圍繞著反應(yīng)堆壓力罐202的上部空間稱為干井203，而在其下部裝設(shè)的且充有槽水204的容器稱為壓力抑制器205。
干井203和壓力抑制器205的結(jié)構(gòu)使得它們靠通氣管206互相連通。通氣管206的一個敞開端浸在壓力抑制器205中容納的壓力抑制槽204的水中。
在干井203內(nèi)，除反應(yīng)堆壓力罐202外，還裝設(shè)有容納高溫高壓冷卻劑的管道系統(tǒng)，反應(yīng)堆一次系統(tǒng)的裝置和設(shè)備。再有，在容器201內(nèi)裝設(shè)有用于噴射冷卻水的容器噴射頭207。
另外，還裝設(shè)有一個余熱排出泵208、一個用于排出余熱的余熱排出系統(tǒng)的熱交換器，和從壓力抑制槽經(jīng)過這些設(shè)備到噴射頭207的管道系統(tǒng)，以將冷卻水供到噴射頭207。此外還裝設(shè)了用于使冷卻水從熱交換器209返回的管道系統(tǒng)，以將余熱排到壓力抑制槽204中。順便提一下，參考號210代表一個構(gòu)成一個生物屏蔽墻的建筑物。
假設(shè)如果已經(jīng)發(fā)生了反應(yīng)堆初級系統(tǒng)的管道破裂事故，反應(yīng)堆的初級系統(tǒng)之高溫高壓冷卻劑釋放到干井203內(nèi)，并且釋放出的蒸汽和水的混合物經(jīng)過通氣管206通到壓力抑制槽204內(nèi)。在壓力抑制槽204內(nèi)，釋放的蒸汽被冷卻并凝結(jié)，因此就抑制了干井203內(nèi)部壓力的上升。
當冷卻劑從破裂外的流出結(jié)束時，通過操作噴射頭207使在一次密封殼201內(nèi)的高溫高壓蒸汽冷凝，這就使初級密封殼209的內(nèi)部壓力迅速降低。
當泄放的蒸汽使壓力抑制槽204的水溫升高時，通過用以排出剩余熱量的熱交換器209，使壓力抑制槽的水冷卻。
如上所述，如果在短時間內(nèi)發(fā)生反應(yīng)堆初級系統(tǒng)管道破裂事故，傳統(tǒng)的初級密封殼201是靠在壓力抑制槽204的水內(nèi)冷凝蒸汽來實現(xiàn)對壓力的抑制。同時，當在長時間內(nèi)發(fā)生事故時，初級密封殼201就靠從噴射頭207噴水冷凝蒸汽來實現(xiàn)對壓力的抑制，并且防止壓力抑制槽水溫的上升。由于對以前情況的壓力抑制槽204中的壓力抑制作用，是單靠通氣管206的引導(dǎo)作用形成的，這個壓力抑制作用對保證其固有的安全性也是足夠的。另一方面，為了長時間冷卻初級密封殼201并冷卻壓力抑制槽204，如余熱排出系統(tǒng)泵208、熱交換器209、電動閥門等動力設(shè)備都是必要的。
在上述的傳統(tǒng)的例子中，需要在壓力抑制槽內(nèi)保持大量的水，以冷卻和冷凝在發(fā)生損失冷卻劑事故時釋放出的蒸汽;同時還需要排出余熱的熱交換器，以對壓力抑制槽進行長時間的冷卻。
此外，在上述傳統(tǒng)技術(shù)的沸水反應(yīng)堆的初級密封殼中，設(shè)置了一個余熱排出系統(tǒng)，以在發(fā)生損失冷卻事故時，立即啟動應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)(ECCS)，并且堆芯浸入水中之后，解決長時間排出堆芯衰變熱量的問題。結(jié)果，在以下幾方面存在缺陷費用高;槽內(nèi)含有核裂變產(chǎn)物的水通到初級密封殼的外部;以及為了檢查所裝的設(shè)備的運行情況而進行的對電動設(shè)備，如泵和熱交換器，定期操作試驗的麻煩。
與采用如上述一個電動設(shè)備和裝置的構(gòu)成的壓力抑制槽水冷系統(tǒng)相比較，如盡可能按靜態(tài)將熱排出系統(tǒng)設(shè)計成具有類似冷卻功能的系統(tǒng)，去代替像包括泵、大型熱交換器、大型管道環(huán)路那樣的具有電動功能，如旋轉(zhuǎn)設(shè)備的裝置，就要考慮通過降低對電動結(jié)構(gòu)部件的功能要求從根本上改善該系統(tǒng)本身的安全性和可靠性，并且結(jié)合對裝置本身的精簡來提高工廠的經(jīng)濟效果。作為與采用這樣一個靜態(tài)系統(tǒng)的初級密封殼的水冷系統(tǒng)有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，可以舉出一個以熱管道系統(tǒng)為基礎(chǔ)的初級密封殼冷卻系統(tǒng)的例子;例如在1980年第125483號日本未審查專利的公報(日本專利申請公報，早期公開(Ko Kai)中曾有敘述。
這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為在初級密封殼干井鋼板的外表面上，裝設(shè)許多其內(nèi)密封有低沸點液體的圓筒狀熱管道。這是一種熱排出系統(tǒng)，該系統(tǒng)中，干井內(nèi)部氣體所含的熱量可以經(jīng)過這些熱管道按靜態(tài)方式逸散到初級密封殼之外。在技術(shù)上可以設(shè)法將這種構(gòu)思的熱管道用到上述的容器壓力抑制槽的水冷系統(tǒng)中，能夠構(gòu)成一個靜態(tài)的安全的冷卻系統(tǒng)。但是，由于裝設(shè)的其內(nèi)引入低沸點液體的熱管道為大規(guī)模結(jié)構(gòu)，此熱管道實質(zhì)上起著阻礙在初級密封殼的生物屏蔽墻外壁及其外部空間裝設(shè)的裝置布局的作用。另外，考慮到對于一個安全系統(tǒng)設(shè)計的抗震要求亦是一個重要條件，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受到約束，尺寸不能過大。所以，就其裝置而言，此系統(tǒng)尚有許多問題;它的結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟上沒有優(yōu)越性，因而此系統(tǒng)是不現(xiàn)實的。
作為另一個關(guān)于一個類似的初級密封殼冷卻系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)的例子，可以引用1984年第11689號日本未審查的實用新型公報中公開的一個系統(tǒng)。該實用新型中，通過將初級密封殼混凝土壁和襯里之間的空間充滿液體，將液體充滿初級密封殼。但是在該系統(tǒng)中，在混凝土壁和襯里之間的空間是2毫米左右;這個間隙太小，以致不能用相應(yīng)的這個部分中的液體去靜態(tài)冷卻壓力抑制槽的水，產(chǎn)生不了外部冷卻液體的循環(huán)流動。結(jié)果該系不能獲得高的靜態(tài)冷卻效率，因而它是不現(xiàn)實的，并且不可能期待它的效果。
在1979年第137596號日本未審查專利中公開了一種傳統(tǒng)的沸水反應(yīng)堆裝置，它具有一個凝結(jié)貯水罐，裝設(shè)在反應(yīng)器間之外，如鄰近反應(yīng)堆間和渦輪機間的地方。這個凝結(jié)貯水罐用作為一個燃料槽的補給水系統(tǒng)以及一個驅(qū)動控制棒的水力系統(tǒng)的水源，并調(diào)整維持水量。此外，該凝結(jié)貯水罐也用作在隔離反應(yīng)堆時的冷卻系統(tǒng)以及高壓堆芯噴射系統(tǒng)的水源，這兩個系統(tǒng)都是安全系統(tǒng)。
在傳統(tǒng)的沸水反應(yīng)堆裝置中，在抗震基礎(chǔ)墊層(混凝土墊層)上裝設(shè)凝結(jié)貯水罐。為此，在建造上述專門的抗震墊層時就需要大量的混凝土，所以就需要用長時間去建造沸水反應(yīng)堆裝置的整個基礎(chǔ)墊層。
在1982年第69289號日本未審查專利的公報中，提出了一種核反應(yīng)堆;它是一種在發(fā)生損失冷卻劑事故時利用重力將冷卻水注入初級密封殼中的結(jié)構(gòu)。如圖21所示，這個反應(yīng)堆的構(gòu)成如下一個堆芯221，其設(shè)置方式使冷卻水罐213內(nèi)的冷卻水平面214位于裝有堆芯211的反應(yīng)堆壓力容器202內(nèi)冷卻水平面212之上。在已經(jīng)發(fā)生損失冷卻劑事故時，就將在管道214上聯(lián)系反應(yīng)堆壓力容器202的氣態(tài)部分與冷卻水罐213的隔離閥215、216打開，以使這兩個空間的壓力一樣。在主蒸汽管217和壓力抑制器205之間設(shè)置了減壓閥218。在發(fā)生已經(jīng)損失冷卻劑的事故時，在反應(yīng)堆壓力容器202內(nèi)部的蒸汽就經(jīng)過減壓閥218被釋放到壓力抑制槽204，以降低其壓力。當反應(yīng)堆壓力容器202內(nèi)部壓力已經(jīng)降低，且降到冷卻水罐213中壓力以下時，就將聯(lián)系冷卻水罐213底部和反應(yīng)堆壓力容器202的管道219的隔離閥門220、221打開，以依靠重力作用，將冷卻水罐213內(nèi)的冷卻水送到反應(yīng)堆壓力容器202內(nèi)。
還有，壓力抑制器205位于反應(yīng)堆壓力容器202內(nèi)的冷卻水平面212之上，以能夠構(gòu)成一個重力下落型的應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)。在發(fā)生損失冷卻劑事故時，依靠打開閥門222，可借助重力將壓力抑制器205中的槽內(nèi)的水204引導(dǎo)到反應(yīng)堆壓力容器202內(nèi)。在1986年6月的“核工程”第31卷(383號)第13頁，也披露了一種類似結(jié)構(gòu)的核反應(yīng)堆。
在這個現(xiàn)有技術(shù)例子中，壓力抑制器205裝設(shè)在反應(yīng)堆壓力容器201內(nèi)液體的平面212之上。在發(fā)生損失冷卻劑事故時，當槽內(nèi)的水204依靠重力作用向反應(yīng)堆壓力容器202的輸送結(jié)束時，壓力抑制器內(nèi)槽的水204有可能消失。因此，就不利地減弱了靠通氣管223所造成的冷凝蒸汽的能力。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種自然熱幅射型初級密封殼，它能夠使初級密封殼的熱量通過初級密封殼壁表面逸散到大氣中，而避免采用排出余熱的熱交換器，并且能在發(fā)生損失冷卻劑事故之后進行長時間的冷卻。
上述目的能夠達到，其方法是擴充在初級密封殼和反應(yīng)堆間之間的環(huán)形區(qū)域;設(shè)置一個其內(nèi)容納水的容器外圍槽;設(shè)置一個聯(lián)系環(huán)形區(qū)域上部氣態(tài)部分和反應(yīng)堆間外部的通氣管;通過一個容器壁表面將初級密封殼內(nèi)部熱量傳送外圍槽并且使熱量逸散到大氣中。
本發(fā)明的特征在于熱量通過初級密封殼壁表面即從壓力抑制槽傳到外圍槽，而不使用驅(qū)動力，且最后逸散到大氣中。再說，由于能夠使初級密封殼內(nèi)的熱量逸散到大氣中，則至今所采用的使熱量向海水逸散的余熱排出系統(tǒng)，就成為不必要的了，因此也消除了相應(yīng)的故障且提高了可靠性。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種初級密封殼，該密封殼具有一個用作壓力抑制槽內(nèi)的水的冷卻系統(tǒng)的熱量排出系統(tǒng);該排出系統(tǒng)能夠在發(fā)生事故后以高排熱效率長時間進行靜態(tài)冷卻，以代替電動裝置，如泵、大型熱交換器以大型管道環(huán)路那樣的旋轉(zhuǎn)設(shè)備。
上述目的能夠達到，其方法是在初級密封殼的濕井和圍繞著它的生物屏蔽墻之間所形成的空間部分內(nèi)，設(shè)置一個包圍著一個容器外周的槽的區(qū)域，所述槽的區(qū)域這樣構(gòu)成在濕井內(nèi)的抑制槽深度L與初級密封殼和生物屏蔽墻間的圓柱狀間距d之間的比例要達到一個值，這個值將易于產(chǎn)生自然循環(huán)，以提高對抑制槽的水進行靜態(tài)冷卻的效率;還要設(shè)置用于從一個注水罐將未污染水，通過引外管道向外圍槽注入;并且在外圍槽的上部空間氣態(tài)區(qū)域和反應(yīng)堆裝置的水部大氣之間，要設(shè)置通氣管道，用來幅射散熱外圍槽的熱量。
本發(fā)明還有一個目的，即提供一種自然熱輻射型容器，它能夠在發(fā)生損失冷卻劑事故之后長時間進行冷卻，而無需設(shè)置用于排出余熱的熱交換器。
具體地說，實現(xiàn)上述目的的方法是設(shè)置初級密封殼裝置，它包括穿入干井壁且從干井通致反應(yīng)堆間側(cè)面的管道;設(shè)置在管道穿入部分以下和外圍槽水平面以上的一個隔板，它用來將外圍槽分成上、下兩個空間;一個在下部空間蒸汽層內(nèi)有進氣口的放氣管路，它通過外部;一個應(yīng)急氣體處理系統(tǒng)，它在上部空間內(nèi)側(cè)有一個進氣口。
本發(fā)明根據(jù)這個方面的特征在于熱量從壓力抑制槽通過容器壁表面?zhèn)魉偷酵鈬?，而無需使用電動驅(qū)動力;產(chǎn)生的蒸汽最后能逸散到大氣中;且從容器泄漏的放射性物質(zhì)，在經(jīng)應(yīng)急氣體處理系統(tǒng)處理之后釋放出來。
在本發(fā)明中，在初級密封殼內(nèi)的熱量能夠逸散到大氣中時，熱量是從鋼制的反應(yīng)堆壓力容器的壁表面?zhèn)鞯酵鈬郏⑦M而通過外圍槽的蒸汽傳到大氣中，因而實現(xiàn)了排出剩余熱量，而且無任何電動設(shè)備。
就排出放射性物質(zhì)而論，由于應(yīng)急氣體處理系統(tǒng)能通過將反應(yīng)堆壓力容器漏出的氣體與純凈的槽內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽區(qū)別開的方法對這些放射性物質(zhì)進行處理，裝置的容量可以作得較小。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種能縮短施工期限的核電裝置。
上述目的能通過提供一種核電裝置來達到，在該裝置中，裝設(shè)在一個容器和一個圍繞著外圍的筒形生物屏蔽墻之間的外圍，被用作一個冷凝貯水槽。
外圍槽(冷凝貯水槽)圍繞著容器的外圓周裝設(shè);并且在一次密封殼和反應(yīng)堆間內(nèi)，設(shè)置了引水泵、泵的驅(qū)動機渦輪透平機驅(qū)動泵、主蒸汽管道以及引水管路。
因此，反應(yīng)堆間內(nèi)管道系統(tǒng)之十分重要的管路包括安全系統(tǒng)如一個反應(yīng)堆隔離冷卻系統(tǒng)，和一個應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)(ECCS);一個水的驅(qū)動系統(tǒng)(如控制棒驅(qū)動裝置);以及一個燃料槽的補給水系統(tǒng)，由于這些裝置可以鄰進外圍槽連接，所以這些管路可作得很短。
此外，由于外圍槽裝設(shè)在初級密封殼和反應(yīng)堆間的生物屏蔽墻(混凝土壁)之間形成的多余的空間內(nèi)，所以該槽要建在反應(yīng)堆間內(nèi)抗震混凝土墊層上。因此，由于不再需要在傳統(tǒng)的反應(yīng)堆裝置中所要求的專門用于冷凝貯水罐的抗震混凝土墊層，就大大減少了本發(fā)明的抗震基礎(chǔ)墊層所需要澆灌的混凝土的量，結(jié)果就可以縮短基礎(chǔ)墊層的建造期限，從而也縮短了反應(yīng)堆裝置的建造期限。
當在反應(yīng)堆間內(nèi)裝設(shè)一個具有傳統(tǒng)冷凝貯水罐功能的外圍槽時，在反應(yīng)堆間內(nèi)要保留約2000M3的之多的水。因此，就需要考慮探測并防止水漏到其他裝置中，諸如在槽內(nèi)的水泄漏時的應(yīng)急堆芯冷卻裝置。外圍槽具有襯里的槽結(jié)構(gòu)。在采用這種襯里的槽結(jié)構(gòu)情況下，或者通過裝設(shè)像探測耗盡燃料槽泄漏的傳統(tǒng)裝置一樣的裝置，可以容易地探測來自襯里焊接處的泄漏。另外，甚至當由于外圍槽的嚴重損壞使大量存水已經(jīng)泄漏時，生物屏蔽墻可起到一個充水的阻擋壁的作用。因此，在裝設(shè)于除生物屏蔽墻以外那些部分從安全角度說是很重要的其它設(shè)備浸在漏出的水中，不會發(fā)生什么問題。
再者，為了用外圍槽作為代替冷凝貯水槽的設(shè)備，就需要保持水量在預(yù)定值。與初級密封殼內(nèi)的抑制槽不同，外圍槽沒有主蒸汽減壓閥排氣和泄水回流的問題，也沒有剩余熱量排出系統(tǒng);因此也就不存在使水質(zhì)惡化的因素。因此，外圍槽的水質(zhì)而言，能夠在裝置的整個壽命期間充分維持它的純凈，所以外圓周槽能實現(xiàn)像冷凝貯水槽一樣的功能。
本發(fā)明還有另一個目的，就是提供一個容器加強箍，它的機械強度很高且維持外圍槽高水平的熱幅射性能。
可以提供一個圓盤型加強箍實現(xiàn)上述目的，該加強箍裝在一個容器上，且其厚度在其相對的兩端小而在其中部大。
就本發(fā)明來說，由于提供一個厚度在其相對的兩端小而其中部大的加強箍，因而增加了具有相同截面積的加強箍抵抗由發(fā)生容器破裂事故時容器變形所造成拉應(yīng)力的強度，容器厚度可以相應(yīng)地做得薄。
因此，這些加強箍形成了一種促進自然熱對流的結(jié)構(gòu)。從而，在容器表面附近液體的相對流速可以增加，這就提高了從容器表面到水壁的傳熱系數(shù)，因而獲得了顯著的排熱效果。
本發(fā)明還有一個目的是提供一個初級密封殼，它能從根本上提高從傳統(tǒng)的初級密封殼壁的自然熱幅射，并能提高其經(jīng)濟效果和固有的安全性。
上述目的能夠靠一個裝置實現(xiàn)，該裝置在初級密封殼的內(nèi)壁上裝設(shè)了多個凸出物(凸棱)。
這個裝置能夠增加從凸出物傳熱的面積，并且能夠減輕在壁表面上由
非冷凝氣體(空氣)構(gòu)成的薄膜層所造成的對熱傳導(dǎo)的阻礙，結(jié)果能夠提高在壁表面上蒸汽冷凝和傳導(dǎo)的速度，從而就增進了從初級密封殼的自然熱幅射。
本發(fā)明的另一個目的是提供一個核反應(yīng)堆，該反應(yīng)堆在發(fā)生損失冷卻劑時能夠使釋放到容器中的蒸汽冷凝，且能夠使堆芯維持浸沒在水中。
本發(fā)明另外的目的是提供一個核反應(yīng)堆，它能有效地使堆芯浸沒在水中。
本發(fā)明的前一個目的能夠通過提供一個核反應(yīng)堆實現(xiàn)，該反應(yīng)堆包括一個在容器內(nèi)部圍繞著反應(yīng)堆容器外周安裝的壓力抑制器，它充有冷卻劑，且冷卻劑液面在反應(yīng)堆容器內(nèi)堆芯上端部以上;一個裝有一個閥門并用于把壓力抑制器內(nèi)容納的冷卻劑引到反應(yīng)堆容器內(nèi)的浸沒管路;以及一個返回通路，它在反應(yīng)堆容器和液面以上的壓力抑制器之間形成的空間內(nèi)有一個開口，并且與壓力抑制器連通。
本發(fā)明的后一個目的可以通過在上述特性中加入一個排氣管來實現(xiàn)，該排氣管與壓力抑制器內(nèi)液面以上的氣態(tài)部分相連通，且具有一個閥門。
在發(fā)生損失冷卻劑事故情況下，在壓力抑制器內(nèi)的冷卻劑通過浸沒管路被送到初級密封殼。另外，在發(fā)生損失冷卻劑事故時，冷卻劑從破裂處排到容器內(nèi)并聚集在下部，因此就由返回通路通到壓力抑制器中，于是，在發(fā)生損失冷卻劑事故時，由于冷卻劑從壓力抑制器經(jīng)過浸沒管路、反應(yīng)堆容器、破裂處、容器和返回通路又循環(huán)回到原處，并沒降低壓力抑制器內(nèi)冷卻劑對蒸汽的冷卻能力，并且能夠通過把冷卻劑供到初級密封殼有效地實現(xiàn)對堆芯的浸沒。
此外，根據(jù)后者的特性，由于依靠氣體排放管，壓力抑制器中的氣相7體釋放到外部，因此，容器下部的冷凝水便通過返回通道有效地引入到壓力抑制器中。因此，由于壓力抑制器的冷卻水位增高，致使冷卻水供入初級密封殼封閉容器的作用也得以增加。
本發(fā)明的另一目的是提供一種應(yīng)急的堆芯冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)依靠組合使用反應(yīng)堆壓力容器中的降壓閥和多個裝有加壓水或硼酸水的水箱，能夠減少動力機器及設(shè)備的數(shù)目，由此可提高可靠性，而且在冷卻水損耗事故發(fā)生時及控制棒不能插入時，該系統(tǒng)既能安全使堆芯停止工作又能使堆芯冷卻。
以上目的能夠通過以下二點達到
1)依靠組合采用降壓閥和加壓箱或置于壓力容器上部的重力壓降箱的辦法，使動力機器及設(shè)備數(shù)目減少及可靠性提高。
2)依靠采用壓力箱和重力壓降水箱的適當組合和將硼酸水注入某些箱的辦法，采取措施以克服冷卻水損耗事故和適應(yīng)控制棒不能插入的情況。
利用降壓閥和加壓箱或重力壓降水箱的適當組合的辦法，降壓閥在致冷水損耗事故發(fā)生時打開，以使壓力容器中的蒸汽排出，從而使反應(yīng)堆壓力容器的內(nèi)壓降低，并且，依靠使各箱的壓強降低至其工作壓強，加壓箱中的水以及隨后重力壓降箱中的水便被陸續(xù)地注入到反應(yīng)堆壓力容器中。在此注入中，由于采用了重力壓降或箱壓強的自然力，所以與利用泵的水的注入相比能夠提高可靠性。
此外，因為硼酸水注入了多個箱中的某幾個，所以在控制棒不能插入的情況下，硼酸水可以注入壓力容器中，由此可安全地關(guān)掉反應(yīng)器。
本發(fā)明的上述目的和其它目的、特性及優(yōu)點從以下最佳實施例的更具體描述可得到明最佳實施例如附圖所示，其中，各視圖中，相同的參考標記代表相同或相似的部分，這些圖無須按比例去看，其重點在說明本發(fā)明的原理。
圖1是按照本發(fā)明一個最佳實施例的原子反應(yīng)堆裝置的橫截面示意圖;
圖2是沿圖1Ⅱ-Ⅱ線的剖面示意圖;
圖3是說明安裝在圖1所示的初級密封殼內(nèi)表面上的凸棱的示意圖;
圖4是圖1中H所示區(qū)域的放大示意圖;
圖5是說明圖1所示反應(yīng)堆裝置的管道系統(tǒng)的示意圖;
圖6是說明圖1所示裝置外圍槽的對流及循環(huán)特性的基本原理的示意圖;
圖7是說明d/L與Ra之間關(guān)系曲線;
圖8A、8B、8C和8D是說明安裝在圖1所示初級密封殼內(nèi)表面上的凸棱對熱輻射影響的示意圖和曲線;
圖9A和9B是說明初級密封殼內(nèi)表面上安裝的凸棱對熱輻射影響的計算條件的裝置的剖視圖;
圖10是說明計算結(jié)果的曲線;
圖10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G和10H是說明凸棱改形的示意圖;
圖11是說明一個實例的示意圖，其中，安裝在初級密封殼內(nèi)表面上的凸棱是垂直延伸的;
圖12是本發(fā)明反應(yīng)堆裝置一種改形的示意剖視圖;
圖13是本發(fā)明反應(yīng)堆裝置另一種改形的示意剖視圖;
圖14是說明加強箍對外圍槽水循環(huán)的影響的示意圖;
圖15是本發(fā)明反應(yīng)堆裝置又一種改形的示意剖視圖;
圖16是沿圖15XⅥ-XⅥ的反應(yīng)堆裝置的剖視圖;
圖17是說明依靠圖15所示裝置的噴水設(shè)備來滿足條件的曲線;
圖18是說明噴水設(shè)備工作與初級密封殼內(nèi)壓之間的關(guān)系的曲線;
圖19是說明本發(fā)明反應(yīng)堆裝置又一種改形的示意圖;
圖20和21是分別說明常規(guī)反應(yīng)堆裝置的示意圖。
現(xiàn)在參照圖1至圖7，描述本發(fā)明第一與最佳實施例。
在圖1至圖7中，沸水反應(yīng)堆的自然輻射型容器1包括一個容納有堆芯2的反應(yīng)堆壓力容器3，堆芯2依靠裂變反應(yīng)產(chǎn)生熱;一個干井4，其中安置有反應(yīng)堆初級系統(tǒng)的設(shè)備以及管道和機器;還包括一個壓力抑制器或濕井6，它容納有由通氣壁7限定而形成的壓力抑制器槽(水)5。干井4和壓力抑制器6依靠通氣壁7中形成的多個通氣管8彼此連通。多個熱輻射凸棱10形成在容器1的部分內(nèi)表面上及其圍繞壓力抑制器6的上部氣相部分9的部分上。順便提一下，堆芯噴水孔24形成在通氣管8側(cè)面且位于干井5上的壓力抑制槽5的正常水位B之上處。
其中容納有水的外圍槽14形成在位于初級密封殼1和具有生物屏蔽墻11的反應(yīng)堆間之間的環(huán)形部分13中。該容器外圍槽14能夠加強來自容器1的壁表面的熱輻射，并且具有比壓力抑制器槽5高的水位L，這樣，在事故發(fā)生時，能夠保證留下供發(fā)生事故后一定時間(如三天)之用。順便說一下，因為環(huán)形部分13的外圓周壁是不透水的，所以沒有水漏入反應(yīng)堆間12的可能性。
把環(huán)形部分13分為上空間15和下空間16的分隔板17安裝在環(huán)形部分13中。分隔板17最好如圖14所示那樣，由依靠波紋管18相互可動地連接在一起的環(huán)形板19和20構(gòu)成，這樣，便可承受由堆間12側(cè)與容器1側(cè)之間的熱膨脹差別而引起的位置變化差以及地震時發(fā)生的形變。
分隔板17上面的上空間15依靠帶有裝配在其中間能夠排除放射性物質(zhì)的過濾器21的管22，與外面連通，而空間16位于分隔板17和外圍槽14之間，未被放射性物質(zhì)沾染，它通過通氣管23與反應(yīng)堆間12的外面連通。這種結(jié)構(gòu)使得在冷卻水損耗事故發(fā)生時，放射性物質(zhì)依靠集中于上空間15中的、穿過初級密封殼1的管道僅排放至空間15中，而排放在空間15中的放射性物質(zhì)可借助于過濾器21排除掉。順便提一下，由于來自通常未被放射性物質(zhì)沾染的空間16的氣體或蒸汽可不經(jīng)過過濾器21排放至外面，故不存在加于過濾器的超過濾負擔的可能性。
中央隔板25安裝在外圍槽14中，它致使并促進外圍槽水的對流和循環(huán)A，孔26形成在中央隔板的下部中，它使對流和循環(huán)A能夠進行。
順便提一下，如果假設(shè)外圍槽14中的槽水深度為L，以及槽14的徑向?qū)挾葹閐，則要選定這二個參數(shù)，使得d/L≥0.15，以保證槽水的充分循環(huán)。
為了保證d/L≥0.15，在其中抑制槽5的深度為例如約6米的第一封閉容器1的情況下，外圍槽14的間隔d則設(shè)定為0.9米或0.9米以上。如果在初級密封殼1和生物屏蔽墻11之間具有一個這個范圍的間隔，則初級密封殼1和生物屏蔽墻11的建造和組裝可在進行建造工作時同時進行。因此，這種結(jié)構(gòu)有利于縮短建造反應(yīng)堆間12的周期。
把間隔設(shè)定為d/L≥0.15的理由下面進行更詳細地說明。
圖6示意地示出了初級密封殼的外圍槽。在圖中所示的雙圓柱結(jié)構(gòu)中，內(nèi)圓柱29是反應(yīng)堆容器1，而外圓柱30是本發(fā)明的外圍槽，它被初級密封殼1和屏蔽墻11圍繞。外圍槽水位設(shè)定為等于或高于壓力抑制器槽水位，以改善穿過反應(yīng)堆容器壁表面的熱傳導(dǎo)性。但是，為了達到效果，就要有效地產(chǎn)生盡量多的外圍槽14的循環(huán)流，以達到如本發(fā)明情況的靜態(tài)冷卻。然而，在圓柱的間隔距離d較小的情況下，通常難以發(fā)生前述自然循環(huán)流，這樣就不能獲得有效的冷卻系統(tǒng)。
同時，在圖7中，雙圓柱29、30的間隙部分中的自然循環(huán)流的發(fā)生趨勢可表達為d/L的函數(shù)，即圓柱部分間隔距離d與抑制槽深度L之比值函數(shù)，雙圓柱29、30在內(nèi)圓柱部分29中具有一個熱源，它在實驗上用通常的考慮方法來確定。在曲線中，Ra或雷利數(shù)表明產(chǎn)生循環(huán)流的容易程度，并且意味著其數(shù)值越低，能產(chǎn)生的自然循環(huán)流就越多，排熱效率也越高。如曲線所示，可以看到，當d/L值低于0.15時，雷利數(shù)較大，這樣，自然循環(huán)流就難以發(fā)生。因此，便考慮到有效地將d/L值，即抑制槽水深度L與外圍槽間隔距離d的比值設(shè)定為15/100或更大。
現(xiàn)在主要參看圖5，詳細地描述第一實施例的原子反應(yīng)堆裝置35的管道系統(tǒng)。
主蒸汽管41將蒸汽從壓力容器3引入發(fā)熱渦輪機42。供水管43接收來自渦輪機42的蒸汽而又被冷凝器44冷凝的水，并且將冷凝水送回到管筒45的外面，管筒45在反應(yīng)堆壓力容器3內(nèi)。引入壓力容器3的水沿著管筒45的外面流過，到達堆芯2的下部，然后在接收到來自堆芯2的熱時便轉(zhuǎn)換成蒸汽，再從蒸汽管送出去。順便說一下，參考數(shù)字46a、46b表示閥，而47a、47b、47c表示單路閥。
安裝在主蒸汽管41中的降壓閥48在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)壓強變得異常高時釋放蒸汽，由此控制反應(yīng)堆壓力容器3的內(nèi)壓保持在預(yù)定范圍內(nèi)。從降壓閥釋放來的蒸汽通氣管49引入壓力抑制器6內(nèi)的壓力抑制器槽5，在那里蒸汽冷凝。
參考數(shù)字50，51分別表示5～10個大氣壓的高壓箱和2～5個大氣壓的低壓箱，它們安裝在反應(yīng)堆壓力容器3內(nèi)的堆芯2上，并使堆芯2在控制失效事故(LOCA)發(fā)生時依靠水的重力壓降裝進水。例如，高壓水箱中裝有硼酸水。參考數(shù)字52表示供水導(dǎo)管，而參考數(shù)字53、54表示閥。
泵55由汽輪機57操作，并且把外圍槽14和壓力抑制槽5的水供入供水管43，由此構(gòu)成了依靠水的裝進促進堆芯2的冷卻的反應(yīng)堆堆芯隔離冷卻(RCIC)系統(tǒng)。汽輪機57由在應(yīng)急時從主蒸汽管41給與管56的蒸汽來驅(qū)動。(在該應(yīng)急情況下，水的冷凝和供給是在反應(yīng)堆停止工作后出于某個原因或其它原因而停止的)。
參考數(shù)字60表示構(gòu)成余熱排除(RHR)系統(tǒng)的泵。泵60用于將外圍槽14和壓力抑制器槽5中的至少之一中的水，借助噴嘴61、62均勻地噴到第一封閉容器1的外面，以通過增加容器1內(nèi)外熱傳導(dǎo)來加速其冷卻，并借助噴嘴63均勻地噴到干井4的里面，以使干井4內(nèi)的蒸汽冷卻。參考數(shù)字64、65、66表示閥，順便說一下，噴在室13內(nèi)的水通過管67導(dǎo)向外面的外圍槽14，而噴在干井4中的水通過通氣管8導(dǎo)入壓力抑制槽5。
參考數(shù)字68表示用于冷卻的熱交換器，已被熱交換器68冷卻的外圍槽14和壓力抑制槽5的水能夠借助于管(未示出)流回至其原來位置。
參考數(shù)字71表示液壓控制系統(tǒng)的泵，該系統(tǒng)用于利用外圍槽14的水控制控制棒的位置。參考數(shù)字72表示一個過濾器，而數(shù)字73表示控制棒的驅(qū)動控制單元。
參考數(shù)字78表示一個補充管，它用于依靠來自供水導(dǎo)管79的重力型的供應(yīng)水調(diào)節(jié)外圍槽14的液位，供水導(dǎo)管79通過一個適合于用事故信號打開的閥連接至外面的圓周槽水箱(未示出)。
下面，在描述圖1至圖7所示的反應(yīng)堆裝置35的各種冷卻操作前，先參照圖8A、8B、8C和8D描述多個凸棱10的冷卻工作情況，凸棱10從容器1的內(nèi)壁凸出。
自然熱輻射型初級密封殼1的特征在于多個凸出部分(凸棱)安置在與氣相部分相對的初級密封殼的內(nèi)壁上，以在長時間內(nèi)依靠自然熱輻射把來自初級密封殼壁的堆芯余熱排除掉。
在冷卻水損耗之后，初級密封殼1的氣相部分便被充以高溫和高壓蒸汽及原有空氣的混合蒸汽。在初級密封殼壁表面上蒸汽冷凝過程中，已經(jīng)具有在冷凝表面上形成未能冷凝空氣的薄膜，由此明顯地降低了冷凝熱轉(zhuǎn)換的系數(shù)。
這可歸因于形成了一個薄層流區(qū)域，以及能冷凝的氣體積聚在該區(qū)域內(nèi)。在該薄層流區(qū)域內(nèi)空氣停滯在冷凝表面的鄰近處。
所以，在初級密封殼1的內(nèi)壁上便設(shè)置有多個具有表1第4號構(gòu)形的凸出部分(凸棱)。這種結(jié)構(gòu)可以使初級密封殼1內(nèi)的空氣與容器1的壁之間的熱交換區(qū)增加，還可在不受冷凝表面上熱積聚影響的情況下增加熱交換系數(shù)，由此增加來自容器空間部分的自然熱輻射。
根據(jù)蒸汽冷凝表面(即熱交換表面)的構(gòu)形，可以避免上述的空氣薄層效應(yīng)，提高蒸汽熱交換性能。


現(xiàn)參考圖8A、8B，8C及8D，闡述由于采用凸棱而改進熱傳輸?shù)男实膯栴}。在研究在由高溫非冷凝氣體空氣和蒸汽的混合出現(xiàn)的氣體(在冷凝劑失脫事故之后，空氣和蒸汽的數(shù)量在反應(yīng)堆容器內(nèi)的上述氣體中實際上是相等的)與低溫側(cè)蒸汽冷凝表面(反應(yīng)堆容器)之間的熱傳輸時，要考慮由一空氣和蒸汽均勻相混合的氣體流經(jīng)至蒸汽冷凝表面(因為斷面釋放的冷卻劑充作一驅(qū)動力，所以氣氛被驅(qū)動)，并在那里，蒸汽被冷凝，因而獲得了良好的熱傳輸。然而，氣體中熱傳輸效率差的部分空氣則停滯在蒸汽冷凝的表面，從而形成了一薄膜層狀流區(qū)。由該薄層空氣的存在，在空氣和蒸汽的混合氣體與蒸汽冷凝表面之間的熱傳輸只依靠通薄空氣層的蒸汽的擴散作用，結(jié)果使得熱傳輸效率極大地被降低。根據(jù)空氣量對蒸汽量的比率與熱傳輸率之間的關(guān)系，我們可以知道，當空氣量的比例增加時，熱傳輸比率便降低，這如圖8C和8D所示。
因為上述空氣膜在靠近蒸汽冷凝表面的薄層上形成，所以，如果在冷凝表上形成凸梭的話，則空氣膜就不會在凸棱表面形成。(即使在凸棱根部的流動部分仍有可能留有差熱傳輸率差的區(qū)域，也不會發(fā)生問題。)
在本發(fā)明中，利用上述凸棱W的作用，可以有效地改進在空氣一蒸汽混合大氣區(qū)域和凸棱之間的熱傳輸，因此改進了來自初級密封殼內(nèi)壁的自然熱輻射。
下面將介紹當初級管道或在干燥井4中的機器和設(shè)備發(fā)生破漏時，核反應(yīng)堆設(shè)備35的工作過程。
在這種情況下，由于從初級管道的斷面90釋放的高溫高壓蒸汽，初級密封殼1的干井4的內(nèi)部溫度和壓力突然上升。在此干井4的里面的氣體或蒸汽通過在排氣壁7中的排氣管被釋放到在壓力抑制器5內(nèi)的水池5中，并在那里被冷凝。相應(yīng)地，可以減少干井4的內(nèi)部壓力的上升。
如果此種情況繼續(xù)存在，則由于壓力抑制槽和外部外圍池14之間的水溫差連同壓力抑制槽的水溫的上升一起增加，所以5的水溫得以保持。于是，由于由壓力抑制槽5至傳輸?shù)酵獠康耐鈬?4的熱量便增加，從而有可能壓制減壓池5的水溫的升高，順便說一下，在反應(yīng)堆設(shè)備35中，將水納入或加到外圍槽14是采用這樣一種方式即在外圍池14中滿足d/L≥0.15的要求。同時，在外圍槽14中提供圓弧環(huán)狀中心隔板25。結(jié)果，在外圍池14中實現(xiàn)了水的循環(huán)，在外圍槽14中的熱傳輸和輻射可以有效地進行。
當外圍池14的水溫由于熱傳輸而繼續(xù)上升時，外圍槽14的產(chǎn)生水蒸汽或沸騰，然后熱被吸收，其結(jié)果是外圍池14的帽熱量被帶走。此外，也通過從外圍槽14的水面至氣相區(qū)段之間的熱傳輸將熱量帶走。通過在氣相區(qū)段16的自然交換并最后經(jīng)排氣管23，傳輸?shù)綒庀鄥^(qū)段的熱量被以相當高的溫度的蒸汽釋放至堆間12的外面。
與此同時，在放應(yīng)堆設(shè)備35中，將用以減少空氣膜層的熱傳輸障礙和增加熱傳輸面積的熱輻射凸棱10，置于圍繞于井14的氣相區(qū)段和減壓56的反應(yīng)堆容器1的內(nèi)壁。因此，釋放到干井14的氣相區(qū)段和減壓6的反應(yīng)堆裂變熱被有效地由凸棱10傳輸?shù)饺萜?的壁，并由容器1的壁被自然輻射到外部的氣相區(qū)段15。這些熱通過過濾器21被釋放到堆間12外，除去在蒸汽中的放射性物質(zhì)，這些蒸汽可能由于事故而釋放到氣相15。
于是，即便沒有提供殘留熱除去(RHR)系統(tǒng)，也能實現(xiàn)熱輻射，并從而增加了內(nèi)在的安全性。
在反應(yīng)堆設(shè)備35中，因為備有包括泵60，噴水器61，62，63等的余熱除去(RHR)系統(tǒng)，利用RHR的噴水器61，62，63，可以改進容器1的壁面的傳輸效率，并促進容器1外圍空間15，16和干井的冷卻。且還有，在某些情況下，由噴水61釋放至室15的水連同釋放到室15的水溶性的放射性含物，通過管67送入至外圍槽14。
應(yīng)該注意到，在容器1中的內(nèi)噴水器63不僅起了噴射RHR的作用，而且也能用水將干井4填充至足以將堆芯2浸沒至水中的水位。這樣，由這噴水63將冷卻水注射到干井的工作過程，也可防止當緊急備用堆芯冷卻系統(tǒng)(ECCS)停止注入冷卻水時堆芯被暴露。
此外，當設(shè)備只有外圍槽14(例如設(shè)有減壓池5和外圍槽14)，用作為RHR的泵60的輸入通道源時，則如果噴水管是在來自外圍槽14的熱量可以有效地帶出的范圍內(nèi)時，噴水管可能不會被熱交換器68冷卻。
當冷卻劑損失事故(LOCA)發(fā)生時，此時在反應(yīng)堆壓力容器3中的冷凝劑由于反應(yīng)堆設(shè)備35的初級管道斷裂而流出，反應(yīng)堆芯2本身也因其裂變所產(chǎn)生的熱而被暴露(除非向堆芯2噴射水)，由于配備了包括泵55，渦輪56等的反應(yīng)堆堆芯隔離冷卻(RCIC)系統(tǒng)，即便反應(yīng)堆高壓容器3內(nèi)的內(nèi)部壓力很高，也可以通過利用部分蒸汽驅(qū)動渦輪，通過驅(qū)動泵55，通過把壓力抑制槽5和/或外圍14的水倒入到反應(yīng)堆高壓容器3，將水傾注到反應(yīng)堆壓力容器3內(nèi)。
在通過壓力釋放安全閥48將在壓力容器3中的高壓蒸汽釋放到壓力抑制器而使壓力容器的內(nèi)部壓力降低之后，通過將水從均位于比反應(yīng)堆壓力容器3高的位置的高壓水槽50和低壓水槽51注入反應(yīng)堆壓力容器3，將反應(yīng)堆芯2完全浸沒在水中。
沸水反應(yīng)堆是這樣安置的如果反應(yīng)堆的狀況偏離正常運行狀況，就插入控制棒，從而反應(yīng)堆便停止運行。如果控制棒也不能插入，則在反應(yīng)堆芯中的核反應(yīng)因空隙增加而被抑制。在反應(yīng)堆設(shè)備35中，即使反應(yīng)速率由于空隙而為零或絕對值較小的負值，可通過在開動安全閥48而將壓力降低之后，將硼酸從高壓水槽50倒入堆芯而使反應(yīng)堆安全地停止運行。
此外，在本例中，大容量低壓水槽51可用于堆芯2的浸水，而小容量的高壓水槽可用于控制堆芯2的輸出，這就可能將低壓水槽50的容量最佳化至堆芯浸沒所必需的水位，而將高壓水槽51的容量最佳化至為安全停止反應(yīng)堆工作所需的硼酸水量。
于是，在反應(yīng)堆設(shè)備35中，反應(yīng)堆2的浸沒可以可靠地實現(xiàn)。
此外，因為在高于壓力抑制槽5的正常水位的排氣管11的位置上開有堆芯浸沒孔24，所以當冷凝劑丟失的事故發(fā)生時，通過開動應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)(ECCS)，將冷卻水注入反應(yīng)堆壓力容器3中，但是倒入的水從裂口流出，到達干井4和減壓器6中。在這個時候，因為干井4和減壓器6是通過堆芯浸沒孔24互相連通的。在干井4中的水位和壓力抑制器6的水位相一致，假設(shè)都在D水位上。此時，因為堆芯2是在低于池水的水位D的位置上，則即使在通過緊急堆芯冷卻系統(tǒng)(ECCS)完成注水之后，堆芯2也可以在一段長時間內(nèi)被冷卻。
現(xiàn)結(jié)合本發(fā)明的實施例，說明反應(yīng)堆設(shè)備35的具體散熱能力。
表2可對采用凸棱10和不采用凸棱10的兩種情形，從初級密封殼11的空間部分的壁上散熱量作了一個比較。
從該表中，我們可以看到，在設(shè)置凸棱10的情形，由空間部分帶走的熱量與不設(shè)置時相比較近似為2至10倍。
表 2
表中
A0＝500m2
A1＝1250m2→A1/A0＝2.5
h0＝100Kcal/m2·h·℃
h1＝440Kcal/m2·h·℃→h1/h0＝4.4
Q0＝1.2×106Kcal/hr
Q1＝5.4×106Kcal/hr→Q1/Q2＝4.5
下面介紹基于圖9A和9B的熱輻射的具體估值。
假設(shè)結(jié)構(gòu)型式，尺寸和凸棱數(shù)的情況如下
(1)估算由空間部分的壁上熱輻射量
①熱傳輸面積
a)在無凸棱10時(A0)
A0＝π·23·7≈500m2
b)在有凸棱10時(A1)
凸棱號N＝ 7/0.03 ＝230pcs
每個凸棱的表面積(AF)為
AF＝ (π)/4 ·〔232-(23-2×0.02)2〕×2
+π·(23-2×0.02)·0.01≈4m2
容器壁表面積(Ap)為
Ap＝230·〔π·23·(0.03-0.01)〕
＝330m2
因此 A1＝230×4+330＝1250m2
A1/A0≈2.5
另外，圖9A和9B中，T1～T3，h1～h3，Kcs及r示出表3中。
表 3
T1＝130℃
T2＝130℃
T3＝100℃
h1＝640Kcal/m2·h·℃
h2＝620Kcal/m2·h·℃
h3＝440Kcal/m2·h·℃
Kcs＝140Kcal/m2·h·℃，
r＝0.0002h·m2·℃/Kcal
②熱傳輸系數(shù)(h3)
a).在無凸棱時
(h3)0＝100Kcal/m2·h·℃(由圖80)
b).在有凸棱時
·凸棱(h3)1＝440Kcal/m2·h·℃(由圖8D)
·容器壁(h3)0≈100Kcal/m2·h·℃。
(由圖8D)
(h3)1/(h3)0≈4.4
③熱輻射量
a).當無凸棱時(A0)
Q0＝U0·(T1-T3)·A0
其中 1/(U0) = 1/(h3) +r+ (δ)/(KC S) +r+ 1/(h2)
= 1/100 +0.0002+ 0.028/140
+0.0002+ 1/620
因此，U0＝80Kcal/h·m2·℃
Q0＝80·(130-100)·500
＝1.2×106Kcal/hr
b)當有凸棱時(Q1)
容器壁(Q1)0＝80·(130-100)·330
＝7.9×105Kcal/hr
凸棱 (Q1)1=U1·(T1-T3)·AF·N
= 1/(U0) + 1/(h3) +r+ (δ)/(KC S) +r+ 1/(h2)
= 1/440 +0.0002+ 0.028/140
+0.0002+ 1/620
=4.486×10-3
因此，U1＝220Kcal/hr
凸棱效率φ＝tan·h·ub/ub
≈0.89
因此，φ＝0.8
(A1)1＝220·(130-100)·4·230
＝6.0×106Kcal/hr
Q1＝〔(Q1)0+(Q1)1〕×φ
＝(7.9×105+6.0×106)×0.8
＝5.4×106Kcal/hr
因此，Q1/Q0＝4.5
(2)由池壁熱輻射量的計算(Qp)
Ap＝π·23·8·580m2
Qp＝Uw·(T1-T2)·Ap
其中 1/(UW) = 1/(h3) +r+ (δ)/(KC S) +r+ 1/(h2)
= 1/640 +0.0002+ 0.028/140
+0.0002+ 1/620
=3.77×10-3
因此，Uw＝265
Ap＝265·(130-100)·580
＝4.6×10-6Kcal/hr
此外，圖10示出了從壓力抑制槽的帶至外部外圍槽的熱量(4.6×106Kcal/hr)的估算值的例子和堆芯裂變的熱之間的關(guān)系(按照目前可予以分析的條件，可以是W∶H)。
這里所假設(shè)的情況下，以此熱去除量，不可能通過自然熱輻射，就達到把堆芯裂變的熱全部去除的效果。然而，如果在事故后的某一天從池水14帶走的熱量和從空間部分15，16帶走的熱量與堆芯裂變的熱達到平衡，如圖10所示，則因為熱去除量超過堆芯裂變的熱，初級密封殼1內(nèi)部的溫度就會降低。
相應(yīng)地，如果凸棱10，例如象圖9B所示的那樣，被形成在容器的內(nèi)表面，則就有可能將由堆芯產(chǎn)生裂變熱去除(即便不提供殘熱去除系統(tǒng))。
作為另外一個例子，凸棱也可以成形成如圖10A，10B，10C，10D，10E，10F，10H的結(jié)構(gòu)。(圖10A-10D分別相應(yīng)于圖10E-10H的截面)。
此外，凸棱10也可以在反應(yīng)堆1的內(nèi)表面水平地成形，也可以如圖11所示，形成垂直延伸形成凸棱10。
另外，如圖12所示，采用了這樣一種結(jié)構(gòu)，在環(huán)狀物部分13的較低氣相處，設(shè)置了一個可以從反應(yīng)堆建筑物12外面取入空氣的管道100，并配置了風扇101，檢查閥102。凡一發(fā)生冷凝劑損失事故，如果操作者打開檢查閥101和開動風扇102，就有可能將外部空氣送入環(huán)狀物氣相部分13，強制地使在氣相部分13中的空氣循環(huán)，從而可以改善反應(yīng)堆容器的外圍槽14和初級密封殼1的壁表面的熱傳輸。因而，就可以加速帶走初級密封殼1的熱。
在本例中，因為沒有配以隔離板，本身室13的蒸汽等類似物通過過濾器21從管道22排出。
此外，如圖13所示，凸棱105也可以配置在初級密封殼1的外表面，以便增加從初級密封殼1的壁表面的熱傳輸。該結(jié)構(gòu)也可增加熱傳輸面積，從而使散熱效果更佳。
另外，在這種情況中，那些浸在池水14中的凸棱105最好由環(huán)形件組成，如由圖13的參考號106所示的那些環(huán)形件，其中心部分較厚，其相對邊緣部分較薄。這樣，在外圍槽14中的自然對流將不受到阻礙，如圖14所示。
這樣一種結(jié)構(gòu)的環(huán)形件106能構(gòu)成容器1的加固環(huán)。
換句話說，一個小的沸水裝置在初級密封容器內(nèi)有水池5，但依靠不同的水壁，使容器的外圍水槽14的水位要比減壓池5的水位低。由于這個理由，水壁向容器施加一個外力。然而，在發(fā)生事故時，當在容器1的外圍槽14中的水為了去除裂變熱以便冷卻容器1而被消耗時，沿容器外圍的水池14的水位要下降。結(jié)果，加壓狀態(tài)發(fā)生了變化，其中，加壓器6被水槽14的水從外部增壓，利用充填在容器1的蒸汽壓力和由在減壓池5的水引起的液壓，向壓力抑制器6的壁施加一個外向力。
如果加固環(huán)106如圖13那樣配置的話，則即使沿容器1的水池14的水耗完，容器1的強度可以由加固環(huán)維持。
進一步，假設(shè)加強箍106為薄壁板，且其長度很短的，并且都在彈性變形傾向的區(qū)域中，倘若加強箍的截面積是固定的，則因抗應(yīng)力增加而獲得高的可靠性(若加固板都在接近各箍的中心處配裝)。
在圖13所示的例子中，具有如園盤形加強箍106相同截面積的加強箍106有高的強度，其加固效果好。這樣，容器的厚度可以相應(yīng)做得更薄一些。
至于加固環(huán)106的數(shù)量，兩個，或兩個以上，四個或四個以上可能足夠，而且當不配有凸棱105時，加強箍106也可單獨配置。
現(xiàn)在參考圖15至18，以沸水反應(yīng)堆為例，根據(jù)本發(fā)明的另一最佳實施例，介紹一個反應(yīng)堆的構(gòu)造。
反應(yīng)堆壓力容器3安裝在初級密封殼1中。壓力抑制器6充填有池水5，減壓器又圍繞在初級密封殼1里面的反應(yīng)堆加壓容器3的四周。反應(yīng)堆加壓容器3和減壓器6都安裝在同一混凝土墊層110上。反應(yīng)堆加壓容器3經(jīng)由裙板111裝在混凝土墊層110上。壓力抑制器6由管狀通風壁7(抑制器6的側(cè)壁)，隔板112，和初級密封殼1的下部組成。隔板112安裝在通風壁7的上端部分和初級密封殼1的側(cè)壁上。通風壁7與反應(yīng)堆加壓容器3對置，并將其圍繞。在通風壁7中配有多個通風通道8，以便使置于初級密封容器1中的上干井和在壓力抑制器6中的水池5相連通。在減壓器6內(nèi)的水池5的水平面之上形成了一個氣體空間(濕井)113。水池5的水平面位于裝在反應(yīng)堆加壓容器3中的堆芯上端之上。
在減壓器6內(nèi)的通風壁7上配有圍墻114。圍墻114是由U形側(cè)壁和一底部組成。U形側(cè)壁的上端位于水池5的水面之上。池水5并不進入圍墻114。堆芯浸水閥115和檢查閥116被置于圍墻114內(nèi)的空間并被安裝在浸水管道117中。浸水管道117穿過通風壁7和圍墻114，以便使加壓容器3和減壓器6中的水池5相連通。在水池5中的浸水管道117的一個開口在堆芯2的上端。于是，由堆芯浸水閥115，檢查閥116及浸水管道117-起構(gòu)成一個浸水裝置。
在反應(yīng)堆加壓容器3和通風壁7之間形成一個環(huán)形空間118。在混凝土墊上，壓力容器3之下形成一個下干井119，該環(huán)形空間118與上干井4和下干井119相連通?；毓?20的一端穿過通風壁7，開口于環(huán)形空間118，開口的位置在水池5的水準面之上而在隔板112之下，回管120的另一端則開口于水池5中。
一個主蒸汽管41與反應(yīng)堆壓力容器3相連。在干井4中的主蒸汽管道中裝有一個安全閥48。與安全閥48相連的排氣管49穿過隔板112并開口于壓力抑制器6的池水5中。
初級密封殼1安裝于反應(yīng)堆間中，并被一個生物屏蔽墻(水泥墻)所包圍，該生物屏蔽墻是反應(yīng)堆建筑的一部分。池14是沿容器的外圍配置的，并充以冷卻水，它形成在環(huán)形空間13(圍繞減壓器6)的下部，環(huán)形空間13形成在初級密封殼1和生物屏蔽墻11之間。
排氣管121與在壓力抑制器6中的氣體空間113相連通，它又通過閥門122和用以濾除放射性物質(zhì)的過濾器123與反應(yīng)堆12外邊的排氣筒相連。
在反應(yīng)堆建筑物12中配置有蓄水槽，它位于反應(yīng)堆加壓容器3的頂部之上方。在該蓄水槽51中充有冷卻水124。如泵這樣的加壓裝置(圖中未示出)與在蓄水槽51中的冷卻水124的水準面上方的氣相部分相連通。利用該加壓裝置，以低于反應(yīng)堆容器3中的額定壓強(70個大氣壓)的壓強(例如20個大氣壓)向在蓄水槽51中的氣相部分不斷加壓。蓄水槽51依靠帶有閥門54的注入管126與反應(yīng)堆容器3相連通。而且，帶有閥門127的冷卻水供給管52與蓄水槽51相連。
一旦主蒸汽管41或反應(yīng)堆壓力容器3的局部在初級密封殼1中破裂，則在反應(yīng)堆壓力容器3中的冷卻水以蒸汽的形式注入初級密封殼1的區(qū)域(例如上干井4)。這就是所謂冷卻劑失脫事故。冷卻劑失脫事故的檢測是根據(jù)這一事實當發(fā)生冷卻劑失脫事故時，在反應(yīng)堆壓力容器3中的水位(用水準儀測量)已達到或低于預(yù)定水位，而在初級密封殼1中的壓力(用壓力計測量)已達到或高于預(yù)定水平。一旦冷卻劑失脫事故危被測到，置于主蒸汽管41中的一個分離的閥門(未標出)迅速關(guān)閉，一個自動抽氣系統(tǒng)被開動，從而將安全閥48打開，這樣，由其檢測信號將閥125打開。反應(yīng)堆壓力容器中的蒸汽通過排氣管49被釋放到水池內(nèi)，并在些里被冷凝。其結(jié)果，初級密封殼的內(nèi)部壓力被降低。注水管126配有一檢查閥(未示出)，以防止流體從反應(yīng)堆壓力容器3回流到蓄水槽51。當反應(yīng)堆壓力容器的內(nèi)部壓力降到預(yù)定值(例如20大氣壓)時，在加壓至20大氣壓的蓄水槽51內(nèi)的冷卻水124通過注水管126注入反應(yīng)堆壓力容器3。通過注入冷卻水124抑制在反應(yīng)堆加壓容器3中的冷卻水的減少。由于在反應(yīng)堆壓力容器3內(nèi)注進了冷卻水，反應(yīng)堆壓力容器3的內(nèi)部壓力進一步被降低。
釋放到上干井4的蒸汽通過通風通道8被釋入減壓室6中的水池5，并在那里被冷凝。在上干井4中的不能冷凝的氣體也連同蒸汽一起送至水池5。該氣體不被冷凝而是被收集在上氣體空間113。
水池5的溫度由于經(jīng)通風通道8和排氣管49進入的蒸汽的冷凝而上升。由水池5所持帶的熱通過反應(yīng)堆容器1傳輸?shù)匠?4中的冷卻水。結(jié)果，壓制了水池5的溫度的上升，而蒸汽的凝凝力比在先有技術(shù)的情況更持久。在水池14中的冷卻水被上述熱傳輸加熱而轉(zhuǎn)變成蒸汽。此蒸汽(未示出)通過與環(huán)形空間13連通的通風通道被釋放到外面。從外面供應(yīng)補充水，以補償在池14中的冷卻水的減少。
由從上干井14所配置的噴水器(未示出)釋放的噴水，將釋放到上干井14的部分蒸汽冷凝，冷凝后的蒸汽則留在下干井119和環(huán)形空間118。
當冷凝劑失脫事故被檢出，在過了一段預(yù)定的時間后，由控制器(未示出)將閥門122打開。從而在高壓強的氣體空間113內(nèi)的氣體通過氣體釋放管121從排氣筒釋放到室外。在此釋放的時候，包含在氣體中的放射性物質(zhì)被用以濾除放射性物質(zhì)的過濾器123濾除。這種氣體釋放使得氣體空間113的內(nèi)部壓力降低。在閥門122打開之后并經(jīng)過一段預(yù)定的時間，前述控制器打開堆芯浸水閥15。當堆芯浸水閥115被打開時，利用堆芯頭部到池水5的平面的位差作為驅(qū)動源，經(jīng)由浸水管117將水池5的水供給反應(yīng)堆壓力容器3，控制器是這樣設(shè)定的當反應(yīng)堆加壓容器3的內(nèi)部壓力降至接近于大氣壓的預(yù)定壓力時，將堆芯經(jīng)水管115打開。檢查閥116是用來防止向壓力抑制力器6的回流。蓄水槽51用于通過在短時間內(nèi)注入冷卻水冷卻堆芯，而浸水裝置則用于通過持久的地注入冷卻水冷卻堆芯。
如前所述，由于破裂而流出來的冷卻水被蓄積在低位干井119中，部分這樣的冷卻水流經(jīng)回水管120返回壓力抑制器，由于氣室113的內(nèi)壓已因氣室113中釋放出氣體而降低，故冷卻水能夠通過回水管120高效地返回到壓力抑制器。換言之，即使不專設(shè)放氣管121，冷卻水也能藉回水管120流到壓力抑制器6。但是，與設(shè)有放氣管121和放出氣室113中氣體的情況相對比，藉回水管120將更能抑制流到壓力抑編器6的冷卻水。此外，氣室113中氣體的釋放促進藉回水管120向壓力抑制器6提供冷卻水，所以，水池5的水位升的更高，並且，提供給堆芯壓力容器3中的冷卻水也就更多。
在漏水事故發(fā)生時，由于被浸沒管117、堆芯壓力容器3、破裂處、環(huán)室118、回水管120和減壓器6構(gòu)成一循環(huán)通路，所以本實施例即實現(xiàn)了用壓力抑制器小室6中的冷卻水長時間冷卻該堆芯。
在本實施例中，該浸沒裝置滿足下述的條件，以使堆芯不會在檢測到漏水事故后被暴露約半天時間。
漏水事故后堆芯產(chǎn)生的蒸汽量M如下式所示
M＝Q/Mfg ……(1)
式中M堆芯所產(chǎn)生的蒸汽量
Q在事故發(fā)生約半天內(nèi)的裂變熱量
Mfg蒸發(fā)的潛熱
按照本實施例，浸水裝置離安有一定的噴射水量W，該量須大于堆芯處產(chǎn)生的蒸汽量，如滿足下述條件，就可實現(xiàn)這一要求。
式中，W為維持浸沒時設(shè)備所噴射的水量
A管溝斷面積
ρ冷卻水密度(＝1)
P0反應(yīng)堆壓力
P1在吹管側(cè)的靜壓頭
K壓強損失系數(shù)
g重力加速度。
公式(2)的關(guān)系如圖17所示。
按照本發(fā)明，浸沒裝置滿足圖17中的陰影部分。
在該蓄水注入系統(tǒng)(蓄水箱51和噴射水管126)已在事故發(fā)生后經(jīng)過較長時期的穩(wěn)定之后，上述的堆芯裝置即有可能補償被堆芯產(chǎn)生的裂變熱所蒸發(fā)的冷卻水的損失，藉此而維持堆芯長時間地浸沒。
在本實施例中，如上所述，在事故發(fā)生后，為了改善堆芯浸沒能力起見，水池5的水平能夠提高。在本實施例中，因為在漏水事故發(fā)生后，堆芯能夠恒定地保持在一浸沒狀態(tài)，以及由于采用了低輸出強度的堆芯(一種自然循環(huán)反應(yīng)堆)，所以在漏水事故時不存在由于輸出和流量的失調(diào)而立即引起燃料棒的溫升，也不存在放射性物質(zhì)被釋放到一次密封殼1中去的可能性。因此，在這樣的裝置中，在發(fā)生事故后，容器中的氣體就可以釋放到該系統(tǒng)以外，釋放容器中的氣體(不可凝結(jié)的氣體)到該系統(tǒng)的外部，于是就實質(zhì)上減緩了對該一次密封殼的壓力，如圖18所示。換言之，在氣室113內(nèi)的氣體被釋放(即閥門122打開)，池水5的水平升高，于是就使堆芯的浸沒保持能力藉助于堆芯頭部和減壓水池的壓力差的增加而有可能提高。藉助于連接一個外部水源到該冷卻水源管52，以及藉助于對反應(yīng)堆壓力容器3提供冷卻水，就有可能從回水管120引大量的冷卻水到該壓力抑制器6。在圖18中，特性曲線E代表高位干井的壓力，而曲線F則代表氣室113中的壓力。二者的壓力都會由于釋放了氣室113中所含氣體的壓力和堆芯浸沒閥115的打開而迅速降低。
由于該反應(yīng)堆壓力容器13是這樣構(gòu)造的，如以其底部通過該壓力容器的裙板111而支撐在水泥墊層，一臺所謂的低重力反應(yīng)堆壓力容器即能布置成;就反應(yīng)堆間12的結(jié)構(gòu)和布置來講堆芯的位置是很低的。
按照本實施方案，在一次密封殼1內(nèi)的干井的空間容積能夠顯著地減小，同時，氣室113的容積也能減小，同樣有助于使整個一次密封容殼1的構(gòu)造緊湊起來。此外，由于反應(yīng)堆壓力容器3下部的主要部分是由減壓室6圍繞著，通風墻7即可用作抵抗伽瑪射線的保護層，因而就不必設(shè)置專門的伽瑪射線保護墻，這就進一步產(chǎn)生了下述優(yōu)點由于圍繞反應(yīng)堆壓力容器3的池水5的防水效果，使該設(shè)置在一次密閉殼外的生物屏散墻的厚度與先有技術(shù)者相比減少很多;一般同水泥作的支撐反應(yīng)堆壓力容器結(jié)構(gòu)的常規(guī)的支座不再是必須的。由于堆芯2的低重心在抗震特性方面獲得實質(zhì)上的改進。此外，上述布置也有助于減少了相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，并改進了保護效果。因此，就可能獲得具有極大優(yōu)越性的效果，包括通過精簡結(jié)構(gòu)而降低造價，而且結(jié)構(gòu)的改進使抗震安全性突出地表現(xiàn)出來。
在本實施例中，由于浸沒設(shè)備是布置在氣室中圍墻114之內(nèi)的，所以對堆芯浸沒閥門115和類同設(shè)備的維護能夠方便易行，在氣室113中設(shè)置了一條柵欄通道(未示出)，該通道能使一個運行人員走近預(yù)備檢查的浸沒設(shè)備。由于堆芯浸沒閥115是布置在壓力抑制器6內(nèi)的，故容器1可以做得緊湊。
現(xiàn)參照圖19闡述按照本發(fā)明的另一實施例的一臺沸水反應(yīng)堆。
在反應(yīng)堆壓力容器3中產(chǎn)生的蒸汽通過主蒸汽管41送到渦輪機42，渦輪機42的排氣被凝結(jié)器44凝結(jié)成水，該凝結(jié)水作為給水而反送到反應(yīng)堆壓力容器3，它是靠從凝結(jié)器來的給水管43及其上設(shè)置的一臺凝結(jié)泵130、一臺凝結(jié)器過濾器和除鹽設(shè)備131及一臺給水泵132完成的。
如圖19所作的詳細描繪，水池14形成在一次密封殼1和反應(yīng)堆間的生物屏蔽墻之間，並且它是一個環(huán)形水池，包圍著反應(yīng)堆容器3的該壓力抑制器6和水池14布置在反應(yīng)堆建筑物的抗震混凝土墊層上。池水5和14A填充在壓力抑制器6和水池14中，在一次密封殼1內(nèi)的干井4通過一個通風道與抑制的池水5相聯(lián)系。
從凝結(jié)給水管43上，凝結(jié)過濾器和除鹽裝置131的下游分支的溢流管132接到水池14，以及一條補充水管134，它連接有一臺泵133用于傳送包圍在該容器外圍的水池中的水，以便使蓄在水源和凝結(jié)管線中的水獲得調(diào)節(jié)，該補充水管134與凝結(jié)器44相連。
同時，一個用于反應(yīng)堆隔離冷卻裝置的吸水管11連接到水池4。
在反應(yīng)堆隔離時，當設(shè)在主蒸汽管41上的主蒸汽截止閥46a、46b在接受到表示反應(yīng)堆為低水位的信號情況下即迅速關(guān)閉，一個反應(yīng)堆隔離冷卻裝置自動地起動，它藉助于一臺噴射水泵60A通過一泵吸管135升高水池14內(nèi)池水14A的壓力，並將水通過噴射水管136注到該反應(yīng)堆壓力容器3。當水池14中池水14A的水位降低時，水源即轉(zhuǎn)換到壓力抑制器6中的池水5而使操作繼續(xù)進行。
注入水泵60A由一臺渦輪機137驅(qū)動，隔離閥138在收到表示反應(yīng)堆水位低的信號時即自動打開，並且反應(yīng)堆壓力容器3產(chǎn)生的蒸汽即經(jīng)過主蒸汽管41和給汽管139送到渦輪機137。汽輪機137即藉此蒸汽驅(qū)動該噴射水泵60A，從汽輪機137抽出的蒸汽凝結(jié)並經(jīng)過汽輪機排汽管140收集在壓力抑制器6中的池水5中。
這樣一來，當出現(xiàn)由于某些原因而需要隔離反應(yīng)堆的情況時，即能依據(jù)對前述反應(yīng)堆隔離冷卻裝置的操作而將裂變熱從堆芯中除去。此外，當同時也發(fā)生漏水事故的時候，釋放到容器1內(nèi)干井4的熱蒸汽即被送到水池14而致實現(xiàn)靜態(tài)除熱。換句話說，在干井4內(nèi)的蒸汽被引到壓力抑制器6的池水5中並在此凝結(jié)。雖然池水5的溫度由于蒸汽的凝結(jié)而上升，但是池水5的溫度卻能通過該容器(鋼制)的側(cè)壁而傳輸?shù)剿?4的池水14A中。在這種情況下，設(shè)置了用于自動停止該反應(yīng)堆隔離冷卻裝置的連鎖以便保證供給為除去池水14A的熱量所必需的水。還有，水池14中充滿的池水14A應(yīng)達到這樣的程度，即滿足于該反應(yīng)堆隔離冷卻設(shè)備所需的注入水量和滿足在漏水事故情況中除熱時期內(nèi)所產(chǎn)生的蒸汽總量所需的水量。
圖19還示出了利用水池14的池水14A作為高壓堆芯噴射器的水源，它是浸沒堆芯冷卻系統(tǒng)中的一個系統(tǒng)。該高壓堆芯噴射器可根據(jù)收到的代表該反應(yīng)堆低水位(該低水位低于為驅(qū)動該反應(yīng)堆隔離冷卻設(shè)備用的反應(yīng)堆低水位信號所表示的水位)的信號自動地起動。水池14中池水14A的壓力藉噴射水泵60B經(jīng)過一個泵虹吸管141而升高，高壓堆芯噴射器即將水經(jīng)由噴射水管142而噴到反應(yīng)堆壓力容器3內(nèi)的堆芯上。
此外，在作為水源的池14中池水14A水位下降的事件中，水源即轉(zhuǎn)換到壓力抑制容器6中的池水5中操作繼續(xù)進行。
圖19還示出用水池14中的池水14A作為一個燃料池的補給水裝置的水源。在發(fā)生地震期間正常補給水設(shè)備不能運行的情況下，該燃材池補給水裝置即補充因燃料池幌動而溢流出的水，水池14中池水14A的壓強可藉一臺燃料池補給水泵143提高，水即藉此而補充到一個廢燃料池144。
按照本實施例，圍繞在該容器外圍的池是一個應(yīng)于常規(guī)裝置中凝結(jié)儲水箱類的凝結(jié)儲水池，它能放在反應(yīng)堆間中央部分中的一個基礎(chǔ)墊層上，並因此而使需要裝在反應(yīng)堆建筑物中的非常重要的水池管路系統(tǒng)的長度顯著減小(該管路系統(tǒng)在事故時期被聯(lián)合應(yīng)用)。此外，由于水池管路系統(tǒng)是直接裝在反應(yīng)堆間內(nèi)的抗震地墊層上，故不需要建設(shè)一個象常規(guī)裝置中給凝結(jié)儲水箱用的專用的抗震地基，因此縮短了裝置的建設(shè)周期。
更進一步來說，因為不必要裝設(shè)象常規(guī)電廠那樣的戶外凝結(jié)儲水箱，故象防凍加熱器類的隔熱設(shè)備也即不再需要，而圍繞在該容器外圍設(shè)置的水池的溫度就能利用反應(yīng)堆間內(nèi)的通風和空調(diào)設(shè)備維持到足夠水平，不受大氣溫度的任何影響。
按照本實施例，因為對專門用于凝結(jié)儲水箱的地基由從來就需要而變成不需要了，所以反應(yīng)堆裝置的建設(shè)周期能夠縮短。
權(quán)利要求
1、一種用于核動力反應(yīng)堆的自然熱輻射型容器，它包括一個反應(yīng)堆壓力容器和一個初級密封殼用于容裝所述的反應(yīng)堆壓力容器，它配備有一個干井和帶有一個壓力抑制槽的壓力抑制器；以及一路通風管道用于連接所述的干井和所述壓力抑制器，所述的容器包括
一個圍繞設(shè)置在所述容器外圍的水池，它處于所述容器和反應(yīng)堆建筑物之間，並有水存在其內(nèi)。
2、按照權(quán)利要求
1的一臺熱輻射型容器，進一步包括一條通風管道，設(shè)置在圍繞所述容器周圍的水箱中一氣相部分和所述反應(yīng)堆建筑物外層之間。
3、按照權(quán)利要求
2的一臺自然熱輻射型容器進一步包括有提高圍繞所述容器外圍設(shè)置的水池中水壓的泵;以及包括有一個噴咀，用于將所述圍繞所述容器外周設(shè)置的水池中的水噴射到所述容器的內(nèi)和外部。
4、按照權(quán)利要求
2的一臺自然熱輻射型容器，其中設(shè)置有多個凸棱和一條溝道，用于連接所述反應(yīng)堆建筑物的外部和所述圍繞所述容器外周布置的所述水箱的所述氣態(tài)區(qū)以便強迫循環(huán)所述水箱的所述氣態(tài)部分的水。
5、按照權(quán)利要求
1的一臺自然烈輻射型容器，其中設(shè)置在所述壓力抑制器和包圍其外周的一道生物保護墻之間的所述水池具有一個間隙距離，若池水深度設(shè)為L、在所述一次密封殼和所述生物屏蔽墻之間的一個圓柱部分的間隙距離設(shè)為d，則該比值d/L為15/100或以上，並且所述的水池對抑制槽中的水有吸熱功能。
6、按照權(quán)利要求
5的一臺自然熱輻射型容器，其中有一個儲水箱和一條池水注射管道設(shè)計成向所述圍著所述容器外周布置的水池注入外圍池水到上，以在事故期間靜態(tài)地冷卻該抑制器中的水，以及有外圍水池通風管道設(shè)計成能使吸熱的外圍水池的熱輻射出去，它布置在所述外圍水池的上部空間氣相部分和反應(yīng)堆設(shè)備的外部大氣部分之間，藉此以提高該外圍水池的靜態(tài)冷卻效率。
7、按照權(quán)利要求
1的一臺自然熱輻射型容器，進一步包括一條從所述干井伸展，并穿透所述干井的一面墻到所述堆間的邊處的管道;在所述管道的穿過部分以下和在所述外圍水池的水平以上設(shè)有一塊隔板，以便將該處室間分隔成上部和下部空間;一個設(shè)有一個入口，裝在所述下部空間內(nèi)的氣態(tài)層中的排出通道該通道被引向外部;以及一個應(yīng)急氣體處理系統(tǒng)，它的一個入口引到所述上部空間中。
8、按照權(quán)利要求
7的一臺向自然熱輻射型容器，其中所述的噴射頭設(shè)置在所述上部空間中，並且裝設(shè)有一條與所述上部空間和在所述外圍水池中水相連通的管道。
9、按照權(quán)利要求
1的一臺自然熱輻射型容器，其中所述容器是裝設(shè)在一個基礎(chǔ)墊上的，以及圍繞該容器外的一個圓筒形生物屏蔽墻被裝在所述基礎(chǔ)墊層上，位于所述容器和所述生物屏蔽墻之間的該外圍水池與一路給水管相通，該給水管與所述反應(yīng)堆壓力容器和一凝結(jié)器相通，以起凝結(jié)儲水槽的作用。
10、按照權(quán)利要求
9的一臺自然熱輻射型容器，進一步包括一個反應(yīng)堆隔離冷卻裝置，用于在所述反應(yīng)堆的隔離期間將所述凝結(jié)儲水槽中的冷卻水引到所述一次密閉殼。
11、按照權(quán)利要求
9的一臺自然熱輻射型容器，其中設(shè)有用于一控制棒驅(qū)動裝置的一套驅(qū)動和給水裝置，以便將所述凝結(jié)儲水槽中的冷卻水引到為操縱裝在所述一次密封殼中各控制棒的所述控制棒驅(qū)動裝置。
12、按照權(quán)利要求
9的一臺自然熱輻射型容器，其中設(shè)有一個燃料池補給水裝置，用于將所述凝結(jié)儲水槽中的水引到一個燃料儲藏槽。
13、按照權(quán)利要求
1的一臺自然熱輻射型容器，其中有多道圓環(huán)形加強箍裝設(shè)在所述容器上，每箍的兩端厚度較小，而具中央部分的厚度較大。
14、一種由鋼制成並容有一臺輕水反應(yīng)堆設(shè)備的反應(yīng)堆壓力容器，包括有設(shè)在一反應(yīng)堆容器壁的內(nèi)側(cè)上的多個凸棱。
15、按照權(quán)利要求
14的一臺自然熱輻射型容器，其中所述多個凸棱是設(shè)在包圍所述壓力容器的一個干井的空間部分中和包圍池水的一個溫井的氣相部分中。
16、按照權(quán)利要求
14的一臺自然熱輻射型容器，其中，若設(shè)定在無所述多個凸棱情況下的一個傳熱面積是A0，而在有所述多個凸件情況下的傳熱面積是A1，則公式“1.5A0≤A1≤3A0”成立。
17、一種核反應(yīng)堆包括有
一個容器;
一個裝在所述容器中的反應(yīng)堆容器;
一個設(shè)在所述容器中的壓力抑制器，布置成圍繞著反應(yīng)堆容器的外圍，並且充裝一種冷卻劑它所形成的液面位于反應(yīng)堆容器內(nèi)堆芯的上端以上;
一個裝有一個閥的浸沒管道，它被調(diào)節(jié)到將容裝在所述壓力抑制器中的所述冷卻劑引到所述反應(yīng)堆容器;以及
一個開口形成在所述反應(yīng)堆容器和所述壓力抑制器之間的空間中並位于所述液面以上的返回通道它與所述壓力抑制器相通。
18、按照權(quán)利要求
17的一個核反應(yīng)堆，進一步包括有一根放氣管，它與在所述壓力抑制器中位于所述液面以上的氣態(tài)部分相通，並帶有一個閥。
19、一臺沸水堆型的自然循環(huán)型核反應(yīng)堆，具有一個反應(yīng)堆壓力容器、一個堆芯和一個包圍所述堆芯的套筒，所述核反應(yīng)堆包括一個應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)，它由一個釋放壓力安全閥和一個盛有水的箱構(gòu)成，安全閥利用使所述反應(yīng)堆壓力容器中的蒸汽從所述安全閥跑出去從而降低所述反應(yīng)堆壓力容器的內(nèi)部壓力，水箱利用將其中的水壓到一個水位而使水能在所述反應(yīng)堆壓力容器的壓力降低后藉助于重力而注入到所述反應(yīng)堆壓力容器中。
20、按照權(quán)利要求
19的一臺自然循環(huán)型核反應(yīng)堆，其中在一個堆芯部中空反應(yīng)的程度被整定到零或接近于0的負值范圍。
21、按照權(quán)利要求
19的一個自然循環(huán)型核反應(yīng)堆，進一步包括一個應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)中設(shè)有多個裝有水的箱，硼酸水被注入到所述水箱中之一，以及所述各箱的容量和壓力各自不同。
22、按照權(quán)利要求
21的一臺自然循環(huán)型核反應(yīng)堆，其中，在一個堆芯部分中的空反應(yīng)程度被整定到零或一個小的負值。
專利摘要
一種容器外圍水槽，其中在初級密封殼和反應(yīng)器之間且減壓器之外存貯有水。從而增強了反應(yīng)堆設(shè)施的自然熱輻射能力，并改善了反應(yīng)堆設(shè)備的內(nèi)在安全性。
文檔編號G21C15/18GK87106445SQ87106445
公開日1988年4月6日 申請日期1987年9月18日
發(fā)明者富永研司, 三木実, 高橋亨, 堀內(nèi)哲男, 森島秀穗, 仲山高史, 出屋公三明, 松本雅喜, 実秋田, 新野毅, 落合兼寬, 塩沢昭彥, 內(nèi)山祐一, 安野豐治, 森谷健二, 木下洋一郎, 鹿毛和男, 久保田龍治 申請人:株式會社日立制作所, 日立工程株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan