本發(fā)明的實施例涉及操作臺區(qū)隔和核電廠。

背景技術(shù)：

將參照圖9-12概述常規(guī)沸水核電廠及其操作層截面。

圖9是示出常規(guī)沸水核電廠的反應(yīng)堆建筑100的配置示例的立面圖(對應(yīng)于圖10沿箭頭IX-IX的截面圖)。

此處示出的示例基于已知的工廠例如ABWR。反應(yīng)堆建筑100包括基墊101、側(cè)壁102和天花板103?；鶋|101由鋼筋混凝土制成并且有若干米厚；其底面基本上為正方形。反應(yīng)堆建筑100的內(nèi)部主要被操作臺15粗略地分隔為上下部分。包括操作臺15的上部空間被稱為操作臺區(qū)域104，操作臺15下面的下部空間被稱為設(shè)備區(qū)域105。在ABWR的情形下，操作臺區(qū)域側(cè)壁104a被設(shè)置為比設(shè)備區(qū)域側(cè)壁105a更靠近內(nèi)側(cè)。設(shè)備區(qū)域側(cè)壁105a的厚度不均勻，下部厚而上部薄。在設(shè)備區(qū)域105內(nèi)部設(shè)置密閉殼(containment vessel，也稱安全殼)3。密閉殼3是圓筒形的(參照圖12)。

如圖9所示，芯1容納在反應(yīng)堆壓力殼2內(nèi)。反應(yīng)堆壓力殼2容納在密閉殼3內(nèi)。密閉殼3內(nèi)部被劃分為干井4和濕井5，干井4容納反應(yīng)堆壓力殼2。干井4和濕井5構(gòu)成密閉殼3的部分。在濕井5內(nèi)部形成抑制水池6。在抑制水池6上部形成濕氣相部7。干井4和濕井5的外壁被一體化以形成密閉殼3的圓筒形外壁部分(參見圖12)。干井4的天花板部分是平坦的并且被稱為干井4的頂板4a。

在密閉殼3的頂部設(shè)置鋼制的密閉殼頂蓋9。密閉殼頂蓋9經(jīng)由凸緣10連接于密閉殼3，凸緣10允許在加燃料時使密閉殼頂蓋9分離。密閉殼頂蓋9的外周部被反應(yīng)堆井11圍繞。反應(yīng)堆井11是通過以圍繞密閉殼頂蓋9的方式從密閉殼3向上延伸的側(cè)壁12和連接于側(cè)壁12下端且支撐側(cè)壁12的基部13形成的空間。在鋼筋混凝土密閉殼 (RCCV)的情形下，基部13構(gòu)成密閉殼3的一部分。在鋼制密閉殼的情形下，基部13構(gòu)成圍繞鋼制密閉殼的屏蔽混凝土的部分。典型地，反應(yīng)堆井11的水平截面是圓形的?？蛇x地，反應(yīng)堆井11的水平截面可為橢圓形或多邊形。側(cè)壁12和基部13是由鋼筋混凝土制成的堅固結(jié)構(gòu)并且為兩米或更厚。在反應(yīng)堆井11的內(nèi)表面上已經(jīng)設(shè)有鋼制內(nèi)襯(未示出)從而確保不漏。

如圖9所示，中空的圓筒形底座61通過RPV(反應(yīng)堆壓力殼)裙部62和RPV支撐部63來支撐反應(yīng)堆壓力殼2。對于底座61來說，具有多種結(jié)構(gòu)，例如由鋼或混凝土或鋼筋混凝土復(fù)合材料制成的那些結(jié)構(gòu)。底座61的內(nèi)部空間或干井4的位于反應(yīng)堆壓力殼2下面且被底座61的圓筒形壁圍繞的空間被稱為底座腔64。在ABWR的RCCV的情形下，由于底座61的圓筒形壁構(gòu)成濕井5與干井4之間的邊界壁，該空間特別被稱為下部干井65。在ABWR的RCCV的情形下，干井4的上部空間(除下部干井65之外)被稱為上干井66。

干井4和抑制水池6經(jīng)由冷卻劑喪失事故(Loss of Coolant Accident，簡稱LOCA)通風(fēng)管8連接。例如，盡管待裝配的LOCA通風(fēng)管8的數(shù)量是10個(參見圖12)，但圖9和11是截面圖并且僅示出兩個通風(fēng)管。LOCA通風(fēng)管8具有浸沒在抑制水池6的池水中的水平通風(fēng)管8a。LOCA通風(fēng)管8在池水中開口。在RCCV的情形下，每個LOCA通風(fēng)管8具有在豎直方向上配置的三個水平通風(fēng)管8a。在RCCV的情形下，LOCA通風(fēng)管8如此裝配從而穿過底座61的圓筒形壁。因此，在RCCV的情形下，底座61的圓筒形壁也被稱為通風(fēng)壁。通風(fēng)壁由鋼筋混凝土制成并且厚度約為1.7米；通風(fēng)壁的內(nèi)和外表面由鋼制成。LOCA通風(fēng)管8和底座61構(gòu)成密閉殼3的部分。

如圖9所示，設(shè)置可打開的設(shè)備艙口35從而設(shè)備能夠進(jìn)出密閉殼3。當(dāng)設(shè)備艙口35關(guān)閉時設(shè)備艙口35具有與密閉殼3相同水平的耐壓性和氣密性。此外，設(shè)置氣鎖36以使操作者能夠進(jìn)入和離開密閉殼3。通常氣鎖36具有帶連鎖的兩個門，防止門同時打開。氣鎖36具有與密閉殼3相同水平的耐壓性和氣密性。圖9僅示出設(shè)備艙口35和氣鎖36裝配在上干井66內(nèi)。但是，設(shè)備艙口35和氣鎖36也設(shè)置在濕井5和下部干井65內(nèi)。

密閉殼3根據(jù)其材料具有典型的種類，例如鋼制密閉殼、鋼筋混凝土密閉殼(RCCV)、預(yù)應(yīng)力混凝土密閉殼(PCCV)、鋼筋混凝土復(fù)合材料(SC復(fù)合物)密閉殼(SCCV)等。在RCCV或PCCV的情形下，鋼制內(nèi)襯已被襯在內(nèi)表面上。圖9和11示出RCCV的示例。盡管圖9和11是立面圖，但RCCV的外壁部分是圓筒形的(參見圖12)。

在沸水反應(yīng)堆的情形下，在正常操作期間密閉殼3的氛圍氣是氮氣惰化的從而氧濃度保持較低。

圖10是示出常規(guī)沸水核電廠的反應(yīng)堆建筑100的操作臺區(qū)域104附近部分的配置的平面圖。在操作臺區(qū)域104內(nèi)，設(shè)置反應(yīng)堆井11、燃料池20以及干燥器和分離器坑30。圖11是示出常規(guī)沸水核電廠的反應(yīng)堆建筑100的配置示例的立面圖(對應(yīng)于圖10沿箭頭XI-XI的截面圖)。該圖中所示的與圖9相同但旋轉(zhuǎn)了90度。如圖11所示，操作臺區(qū)域側(cè)壁104b位于與設(shè)備區(qū)域側(cè)壁105b相同的平面上。反應(yīng)堆井11、燃料池20以及干燥器和分離器坑30如此設(shè)置從而從操作臺15向下延伸。

在常規(guī)操作期間，屏蔽塞(未示出)被設(shè)置在反應(yīng)堆井11之上。屏蔽塞阻擋了當(dāng)反應(yīng)堆運行時產(chǎn)生的輻射。屏蔽塞可在加燃料時被移除。

如圖10和11所示，燃料池20設(shè)置在操作臺區(qū)域104內(nèi)。圍繞燃料池20的側(cè)壁21由鋼筋混凝土制成并且厚度約為2米。燃料池20的地板22也由鋼筋混凝土制成，并且厚度約為2.4米。地板22形成為階梯模式，并且地板22的一部分被共用為密閉殼3的頂板4a。在燃料池20的內(nèi)表面上，已經(jīng)襯有鋼制襯墊(未示出)以確保氣密性。這樣，燃料池20的結(jié)構(gòu)是堅固的并且確保了氣密性。燃料池20經(jīng)由燃料池槽23與反應(yīng)堆井11連通。在常規(guī)操作期間，用氣密槽塞24關(guān)閉燃料池槽23。

在操作臺區(qū)域104內(nèi)，干燥器和分離器坑30被設(shè)置在反應(yīng)堆井11的與燃料池20的相反側(cè)上。干燥器和分離器坑30是在加燃料時從反應(yīng)堆壓力殼2內(nèi)部移除干燥器和濕氣分離器之后用于臨時存儲干燥器和濕氣分離器(未示出)的池。圍繞干燥器和分離器坑30的側(cè)壁31由鋼筋混凝土制成并且厚度為2米或以上。干燥器和分離器坑30 的地板32由鋼筋混凝土制成并且厚度為2米或以上；地板32的一部分被共用作密閉殼3的頂板4a。在干燥器和分離器坑30的內(nèi)表面上，已經(jīng)襯有鋼制襯墊(未示出)以確保氣密性。這樣，干燥器和分離器坑30的結(jié)構(gòu)是堅固的并且確保了氣密性。干燥器和分離器坑30與反應(yīng)堆井11經(jīng)由門33連通。在常規(guī)操作期間，通過可拆卸面板34關(guān)閉門33。

如圖10所示，在運行的地板15上設(shè)置設(shè)備艙口106。設(shè)備艙口106是防落下蓋。當(dāng)打開設(shè)備艙口106時，在操作臺15內(nèi)形成開口107以允許設(shè)備移入和移出。開口107通過梯井108通往地面高度的設(shè)備存取鎖109。梯井108延伸至反應(yīng)堆建筑100內(nèi)部的每一層110，如圖13所示。圖13是示出反應(yīng)堆建筑100中設(shè)備艙口106所在位置處的截面的立面圖。操作臺區(qū)域104與反應(yīng)堆建筑100內(nèi)部的每一層110通過梯井108連通。設(shè)備艙口106不是氣密的并且允許氣流通過。即使設(shè)備艙口106關(guān)閉，操作臺區(qū)域104因此通過梯井108與設(shè)備區(qū)域105內(nèi)部的每一層110連通。

如圖10所示，在操作臺區(qū)域104內(nèi)，設(shè)置電梯111和樓梯112。電梯111可通過電梯井111a下降至反應(yīng)堆建筑100的最底層。樓梯112也通往反應(yīng)堆建筑100的最底層。圖13是示出該情形的立面圖。操作臺區(qū)域104在由電梯井111a和樓梯112提供的多個位置處與反應(yīng)堆建筑100內(nèi)部的設(shè)備區(qū)域105連通。

如圖11所示，主蒸汽管線71從反應(yīng)堆壓力殼2延伸出干井4并且進(jìn)一步穿過反應(yīng)堆建筑100的側(cè)壁。主蒸汽管線71的在干井4與反應(yīng)堆建筑100的側(cè)壁102之間的部段容納在反應(yīng)堆建筑100內(nèi)。在主蒸汽管線71上設(shè)置主蒸汽管線隔離閥71a和71b；主蒸汽管線隔離閥71a位于干井4內(nèi)部，主蒸汽管線隔離閥71b位于干井4外部。除了主蒸汽管線71外，在密閉殼3的貫通部37上，原則上在密閉殼3的內(nèi)部和外部設(shè)置密閉殼隔離閥38a和38b。密閉殼隔離閥38a和38b可為電動閥、空氣作動閥、單向閥等，并且具有耐壓性和防止泄露功能。

如圖9和11所示，在操作臺區(qū)域側(cè)壁104a上，設(shè)置防爆板(blowout panels)。如果主蒸汽管線71在密閉殼32外部但在反應(yīng)堆建筑100內(nèi) 部破裂，則大量蒸汽被釋放到反應(yīng)堆建筑100內(nèi)。因為目的是以受控方式將蒸汽排出反應(yīng)堆建筑100，故防爆板113設(shè)置在操作臺區(qū)域側(cè)壁104a上。蒸汽經(jīng)由設(shè)備艙口106的梯井108、電梯井111a和樓梯112快速地到達(dá)操作臺區(qū)域104(參見圖13)。蒸汽迅速地推開防爆板113并且噴入周圍環(huán)境中。防爆板被設(shè)計成在大約2psid(或大約13.8kPa)的設(shè)定壓差下打開。因此，通過操作臺區(qū)域104內(nèi)壓力的稍微升高打開防爆板。

在設(shè)備區(qū)域105內(nèi)設(shè)置重要的安全設(shè)備。因此，由鋼筋混凝土制成并且厚度約為1-1.5米的設(shè)備區(qū)域側(cè)壁105a和105b是堅固的。操作臺區(qū)域側(cè)壁104a和104b厚度約為0.3米。操作臺區(qū)域天花板104c的厚度約為0.3米。包括操作臺區(qū)域104的反應(yīng)堆建筑100被按地震級別設(shè)計成能承受大地震并且是堅固的，但耐壓性被限制用于內(nèi)部增壓至防爆板113的設(shè)定點之上。

參照圖14說明常規(guī)沸水核電廠加燃料時的運行方法的示例。為了加燃料，首先關(guān)閉反應(yīng)堆，并且反應(yīng)堆內(nèi)的水位被升高至反應(yīng)堆壓力殼2的凸緣2a的水平。從反應(yīng)堆井11移除屏蔽塞(未示出)。此外，在凸緣10的位置處移除密閉殼頂蓋9(參見圖9和11)。隨后，反應(yīng)堆壓力殼2內(nèi)部的水位被升高使得反應(yīng)堆井11被填滿。

干燥器和分離器坑30的門33(參見圖210)被打開從而用水填滿干燥器和分離器坑30。隨后，干燥器被分離且傳送至干燥器和分離器坑30。隨后，分離器被移除且傳送至干燥器和分離器坑30。槽塞24(參見圖10)被移除從而燃料池20與反應(yīng)堆井11連通。之后，廢燃料從芯1被芯移至燃料池20，并且新的燃料被裝填入芯1。

圖14示出上述一連串步驟的一部分，或反應(yīng)堆壓力殼頂蓋2b(參見圖9和11)剛剛被移除同時反應(yīng)堆壓力殼2內(nèi)部的水位處于凸緣2a水平的情形。

除了存儲常規(guī)運行期間產(chǎn)生的廢燃料外，燃料池20還具有當(dāng)由于反應(yīng)堆壓力殼2內(nèi)部修理工作而必須取出芯燃料時臨時存儲芯燃料的任務(wù)。

將參照圖15說明常規(guī)的過濾通風(fēng)系統(tǒng)。由于Chernobyl核電廠的事故，已在歐洲的核電廠采用過濾通風(fēng)系統(tǒng)50。由于福島第一核電廠 的事故，日本越來越多的工廠已經(jīng)采用這種系統(tǒng)。

圖15是示出如何設(shè)計常規(guī)過濾通風(fēng)系統(tǒng)的示例的立面圖。過濾通風(fēng)系統(tǒng)50包括：存儲洗滌水52的過濾通風(fēng)罐51；將密閉殼3內(nèi)的氣體導(dǎo)入洗滌水52中的入口管53；以及將過濾通風(fēng)罐51的氣相部中的氣體釋放至環(huán)境的出口管54。

過濾通風(fēng)罐51或類似物的裝配地點不限于建筑內(nèi)部。當(dāng)過濾通風(fēng)罐51或類似物裝配在現(xiàn)有的反應(yīng)堆處時，在很多情形下過濾通風(fēng)罐51或類似物設(shè)置在反應(yīng)堆建筑100外部。同時，如果在建設(shè)期間裝配過濾通風(fēng)罐51或類似物，過濾通風(fēng)罐51或類似物可設(shè)置在反應(yīng)堆建筑100等的內(nèi)部。

有這樣一種類型，其中文丘里洗滌器55設(shè)置在洗滌水52下面并且氣體從入口管53被導(dǎo)入文丘里洗滌器55。但是，文丘里洗滌器55不是必需的。還有一種類型，其中金屬纖維過濾器56設(shè)置在過濾通風(fēng)罐51的氣相部內(nèi)。但是，金屬纖維過濾器56不是必需的。

圖15示出文丘里洗滌器55和金屬纖維過濾器56均設(shè)置的情形。在入口管53上，作為示例，設(shè)置隔離閥57，并且并排地設(shè)置防爆盤58。此外，常開的隔離閥59a和59b設(shè)置在防爆盤58的前面和后面。

此外，出口閥60設(shè)置在出口管54上。但是，出口閥60不是必需的。在很多情形下，使用防爆盤代替電動閥。在常規(guī)的過濾通風(fēng)系統(tǒng)中，入口管53的一端直接連接于密閉殼3以便吸入密閉殼3內(nèi)部的氣體。

常規(guī)的反應(yīng)堆建筑100缺乏耐壓性，并且由于地震或氫爆炸所致的振動導(dǎo)致防爆板113被錯誤地打開。此外，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重事故時在操作臺區(qū)域104內(nèi)產(chǎn)生氫的情況下，氫需要被主動釋放到環(huán)境中以防止爆炸。嚴(yán)重事故發(fā)生時產(chǎn)生的氫包含放射性物質(zhì)。這種氫的釋放增加了暴露和土地污染的風(fēng)險。

在加燃料時，反應(yīng)堆壓力殼頂蓋2b和密閉殼頂蓋9都被移除。如果地震和海嘯導(dǎo)致長時間斷電(SBO)隨后核反應(yīng)堆核心熔毀，氫和大量放射性物質(zhì)會直接釋放進(jìn)入操作臺區(qū)域104。這種情況下，關(guān)心的是當(dāng)防爆板113打開時氫和放射性物質(zhì)會被釋放進(jìn)入環(huán)境。如果已經(jīng)完成芯燃料至燃料池20的傳送，則無法冷卻燃料池20可能增大放 射性物質(zhì)從損壞的燃料經(jīng)由防爆板113釋放進(jìn)入環(huán)境的風(fēng)險。盡管在密閉殼3內(nèi)已經(jīng)裝配了過濾通風(fēng)系統(tǒng)50，但加燃料時放射性物質(zhì)將從操作臺區(qū)域104經(jīng)由防爆板113直接釋放進(jìn)入環(huán)境。因此，過濾通風(fēng)系統(tǒng)50可能被繞過而其不起作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，即使當(dāng)加燃料時大量氫和放射性物質(zhì)被釋放進(jìn)入操作臺區(qū)域時，防止氫爆炸和大量放射性物質(zhì)釋放進(jìn)入環(huán)境是很重要的。此外，盡管在加燃料時啟動長時間斷電，安全地冷卻芯燃料和廢燃料是很重要的。

因此本發(fā)明實施例的目的是即使從芯燃料或廢燃料釋放放射性物質(zhì)，也要防止放射性物質(zhì)泄露進(jìn)入環(huán)境。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了構(gòu)成核電廠的一部分的操作臺區(qū)隔。核電廠包括：容納芯的反應(yīng)堆壓力殼；容納所述反應(yīng)堆壓力殼的干井；濕井，所述濕井的下部容納經(jīng)由冷卻劑喪失事故通風(fēng)管連接于所述干井的抑制池并且所述濕井的上部包括所述濕井的氣相部；至少包括所述干井、所述冷卻劑喪失事故通風(fēng)管和所述濕井的密閉殼；密閉殼頂蓋；圍繞所述密閉殼頂蓋的反應(yīng)堆井；設(shè)置在所述反應(yīng)堆井周圍的操作臺；經(jīng)由燃料池槽鄰接于所述反應(yīng)堆井的燃料池；經(jīng)由門鄰接于所述反應(yīng)堆井的干燥器和分離器坑；主蒸汽管線；容納所述主蒸汽管線的反應(yīng)堆建筑。所述操作臺區(qū)隔包括：所述操作臺，圍繞所述操作臺的側(cè)壁，設(shè)置在所述側(cè)壁的上部上的天花板，所述反應(yīng)堆井，所述燃料池，所述干燥器和分離器坑，設(shè)置在所述側(cè)壁上的設(shè)備艙口，設(shè)置在所述側(cè)壁上的氣鎖，以及設(shè)置在貫通部上的隔離閥。所述操作臺區(qū)隔形成具有耐壓性和防泄漏功能的壓力邊界，并且經(jīng)由所述密閉殼頂蓋與所述密閉殼接觸且與所述反應(yīng)堆建筑的設(shè)備區(qū)域分離，并且不具有防爆板。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種核電廠，包括：芯；容納所述芯的反應(yīng)堆壓力殼；容納所述反應(yīng)堆壓力殼的干井；濕井，所述濕井的下部容納經(jīng)由冷卻劑喪失事故通風(fēng)管連接于所述干井的抑制池并且所述濕井的上部包括所述濕井的氣相部；至少包括所述干井、所述 冷卻劑喪失事故通風(fēng)管和所述濕井的密閉殼；密閉殼頂蓋；圍繞所述密閉殼頂蓋的反應(yīng)堆井；設(shè)置在所述反應(yīng)堆井周圍的操作臺；經(jīng)由燃料池槽鄰接于所述反應(yīng)堆井的燃料池；經(jīng)由門鄰接于所述反應(yīng)堆井的干燥器和分離器坑；主蒸汽管線；容納所述主蒸汽管線的一部分的反應(yīng)堆建筑；以及操作臺區(qū)隔，所述操作臺區(qū)隔包括：所述操作臺，圍繞所述操作臺的側(cè)壁，設(shè)置在所述側(cè)壁的上部上的天花板，所述反應(yīng)堆井，所述燃料池，所述干燥器和分離器坑，設(shè)置在所述側(cè)壁上的設(shè)備艙口，設(shè)置在所述側(cè)壁上的氣鎖，以及設(shè)置在貫通部上的隔離閥，其中所述操作臺區(qū)隔形成具有耐壓性和防泄漏功能的壓力邊界，并且經(jīng)由所述密閉殼頂蓋與所述密閉殼接觸且與所述反應(yīng)堆建筑的設(shè)備區(qū)域分離，并且不具有防爆板。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種核電廠，包括：容納芯的反應(yīng)堆壓力殼；密閉殼，所述密閉殼在頂部處具有密閉殼頂蓋，并且容納所述反應(yīng)堆壓力殼，并且具有耐壓性；在所述密閉殼頂端處圍繞所述密閉殼頂蓋的反應(yīng)堆井；設(shè)置在所述反應(yīng)堆井周圍的操作臺；圍繞所述操作臺的側(cè)壁；以及設(shè)置在所述側(cè)壁的上部上的天花板，其中通過所述反應(yīng)堆井、所述操作臺、所述側(cè)壁和所述天花板以氣密方式形成的操作臺區(qū)隔的耐壓性基本上等于或高于所述密閉殼的耐壓性。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的核電廠的操作臺區(qū)隔附近的部分的配置的立面圖(對應(yīng)于圖2沿箭頭I-I的截面圖)。

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的核電廠的操作臺區(qū)隔的操作臺附近的部分的配置的平面圖。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的核電廠的操作臺區(qū)隔附近的部分的配置的立面圖(對應(yīng)于圖2沿箭頭III-III的截面圖)。

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的核電廠的操作臺區(qū)隔附近的部分的配置的立面圖(對應(yīng)于圖2沿箭頭I-I的截面圖)。

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的核電廠的操作臺區(qū)隔的操作臺附近的部分的配置的平面圖。

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的核電廠的操作臺區(qū)隔附近的 部分的配置的立面圖(對應(yīng)于圖5沿箭頭VI-VI的截面圖)。

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例第一改進(jìn)示例的核電廠的操作臺區(qū)隔附近的部分的配置的立面圖(對應(yīng)于圖5沿箭頭VI-VI的截面圖)。

圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例第二改進(jìn)示例的核電廠的操作臺區(qū)隔附近的部分的配置的立面圖(對應(yīng)于圖5沿箭頭VI-VI的截面圖)。

圖9是示出常規(guī)沸水核電廠的反應(yīng)堆建筑100的配置示例的立面圖(對應(yīng)于圖10沿箭頭IX-IX的截面圖)。

圖10是示出常規(guī)沸水核電廠的反應(yīng)堆建筑的操作臺區(qū)域104附近的部分的平面圖。

圖11是示出常規(guī)沸水核電廠的反應(yīng)堆建筑的配置示例的立面圖(對應(yīng)于圖10沿箭頭XI-XI的截面圖)。

圖12是示出常規(guī)沸水核電廠的反應(yīng)堆建筑的配置示例的平面圖。

圖13是示出反應(yīng)堆建筑中設(shè)備艙口所在位置處的截面的立面圖(對應(yīng)于圖10沿箭頭XIII-XIII的截面圖)。

圖14是示出加燃料時常規(guī)沸水核電廠的配置示例的立面圖(對應(yīng)于圖10沿箭頭XI-XI的截面圖)。

圖15是常規(guī)過濾通風(fēng)系統(tǒng)示例的截面的立面圖。

具體實施方式

以下，將參照圖1-8描述本發(fā)明實施例的操作臺區(qū)隔以及使用該操作臺區(qū)隔的核電廠。與上述常規(guī)技術(shù)相同或類似的部分以及下面所述實施例中相同或類似的部分用相同的附圖標(biāo)記表示并且不再贅述；僅說明主要部分。

[第一實施例]

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的核電廠的操作臺區(qū)隔附近的部分的配置的立面圖(或圖2沿箭頭I-I的截面圖)。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的核電廠的操作臺區(qū)隔附近的部分的配置的平面圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的核電廠的操作臺區(qū)隔附近的部分的配置的立面圖(或圖2沿箭頭III-III的截面圖)。在如圖1和3 所示的實施例中，使用被稱為RCCV的密閉殼。但是，密閉殼的類型不局限于RCCV。本發(fā)明能通用于具有壓力抑制功能的帶有抑制水池的所有壓力抑制類型的密閉殼。此外，至于材料，也可使用例如SC復(fù)合物、鋼等。

如圖1所示，操作臺區(qū)隔40包括操作臺41、側(cè)壁42、天花板43和反應(yīng)堆井11。操作臺41、側(cè)壁42和天花板43的材料可與密閉殼3相同。特別地，這些部分可由鋼筋混凝土、SC復(fù)合物或鋼制成。在鋼筋混凝土的情形下，在RCCV的情形下襯有襯墊。操作臺41、側(cè)壁42和天花板43構(gòu)成壓力邊界40a，其具有耐壓性和防泄漏功能。耐壓性至少處于與密閉殼3相同的水平。設(shè)計壓力例如可為310kPa的表壓力。側(cè)壁42和天花板43沒有與環(huán)境連通的防爆板。也就是說，操作臺區(qū)隔40形成為以氣密方式被操作臺41、側(cè)壁42、天花板43和反應(yīng)堆井11所封閉。這些部分形成為使得保持操作臺區(qū)隔40氣密所需的耐壓性至少基本上等于密閉殼3的耐壓性。

如圖2和3所示，在操作臺41上設(shè)置燃料池20以及干燥器和分離器坑30。燃料池20以及干燥器和分離器坑30的材料可為常規(guī)的鋼筋混凝土或SC復(fù)合物。在鋼筋混凝土的情形下，襯有襯墊。燃料池20以及干燥器和分離器坑30構(gòu)成壓力邊界40a，其具有耐壓性和防泄漏功能。耐壓性至少與密閉殼3處于同一水平。設(shè)計壓力例如可為310kPa的表壓力。操作臺41沒有與設(shè)備區(qū)域105連通的樓梯、電梯、電梯井或設(shè)備艙口。

如圖2和3所示，具有耐壓性和氣密性的可打開設(shè)備艙口44設(shè)置在側(cè)壁42上以使設(shè)備能夠移入和移出操作臺區(qū)隔40。例如，設(shè)備艙口44可與設(shè)置在密閉殼3上的耐壓防泄漏設(shè)備艙口35(參見圖9)相同。具有耐壓性和氣密性的可打開氣鎖45設(shè)置在側(cè)壁42上以使操作者能夠進(jìn)出操作臺區(qū)隔40。例如，氣鎖45可與設(shè)置在密閉殼3上的耐壓防泄漏氣鎖36(參見圖9)相同。

如圖2和3所示，輔助通道建筑114設(shè)置于反應(yīng)堆建筑100附近。輔助通道建筑114的每一層均經(jīng)由開口(未示出)與反應(yīng)堆建筑100的設(shè)備區(qū)域105的每一層連通。電梯111和樓梯112設(shè)置在輔助通道建筑114內(nèi)部以使操作者能夠上樓和下樓。這使得操作者能從輔助通 道建筑114的每一層通往設(shè)備區(qū)域105的每一層。操作者也能夠經(jīng)由氣鎖45進(jìn)入操作臺區(qū)隔40。

為了能夠移入大型設(shè)備，設(shè)備艙口115和梯井(shaft)116設(shè)置在輔助通道建筑114內(nèi)部。設(shè)備通道鎖109設(shè)置在輔助通道建筑上。輔助起重臂(未示出)設(shè)置在輔助通道建筑114中以升起大型設(shè)備。防爆板113設(shè)置在輔助通道建筑114的側(cè)壁上。

此外，多個氣鎖可設(shè)置在側(cè)壁42上。輔助通道建筑設(shè)置在多個氣鎖的每個地點處。在輔助通道建筑內(nèi)設(shè)置電梯和樓梯。這將改進(jìn)操作者的可通過性。

在圖3中，在每個貫通部46中，設(shè)置例如具有耐壓性和防泄漏功能的空氣調(diào)節(jié)管、隔離閥47和48。例如，隔離閥47和48可與密閉殼3的隔離閥相同。測量操作臺區(qū)隔40的內(nèi)部輻射水平和溫度并且隔離閥47和48響應(yīng)于指示高輻射水平或高溫的信號而執(zhí)行自動隔離。在隔離閥47和48關(guān)閉之后，操作臺區(qū)隔40具有耐壓性和防泄漏功能，由此密閉放射性物質(zhì)。

根據(jù)本實施例的上述配置，操作臺區(qū)隔40形成壓力邊界40a。因此，即使從芯燃料或廢燃料釋放放射性物質(zhì)，也可防止放射性物質(zhì)泄漏至環(huán)境。

[第二實施例]

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的核電廠的操作臺區(qū)隔附近的部分的配置的立面圖(或圖2沿箭頭I-I的截面圖)。圖4示出在加燃料操作準(zhǔn)備期間的情形。也就是說，密閉殼頂蓋9和反應(yīng)堆壓力殼頂蓋2b(參見圖1)都已被移除，并且反應(yīng)堆中的水位與反應(yīng)堆壓力殼2的凸緣2a處于相同高度。

根據(jù)本實施例，外部通風(fēng)系統(tǒng)80被設(shè)置為使操作臺區(qū)隔40內(nèi)部的氛圍氣放出。外部通風(fēng)系統(tǒng)80包括：貫穿操作臺區(qū)隔40的壓力邊界40a的通風(fēng)管(外部通風(fēng)管)81；以及設(shè)置在通風(fēng)管81上的隔離閥(外部通風(fēng)隔離閥)82a和82b。在所示示例中，通風(fēng)管81的外部梢端部開口至外部空氣。可選地，外部梢端部可通向主排氣筒75。提供兩個隔離閥82a和82b?？蛇x地，僅提供單個閥。

根據(jù)本實施例，進(jìn)一步設(shè)置操作臺區(qū)隔過濾通風(fēng)系統(tǒng)85，以便在 操作臺區(qū)隔40的氛圍氣通風(fēng)期間從操作臺區(qū)隔40的氛圍氣移除放射性物質(zhì)。操作臺區(qū)隔過濾通風(fēng)系統(tǒng)85包括：設(shè)置在操作臺區(qū)隔40外部的過濾通風(fēng)罐51；貫穿操作臺區(qū)隔40的壓力邊界40a且連接于過濾通風(fēng)罐51的管(過濾通風(fēng)管)83；以及設(shè)置在管83上的隔離閥(過濾通風(fēng)隔離閥)84。

從密閉殼3延伸出的管86也連接于過濾通風(fēng)罐51。因此，在正常操作期間發(fā)生嚴(yán)重事故時過濾通風(fēng)罐51能夠處理來自密閉殼3的氛圍氣。在管86上設(shè)置隔離閥87。在隔離閥87打開后，密閉殼3內(nèi)部的氛圍氣能經(jīng)由管86被導(dǎo)入過濾通風(fēng)罐51中，在該處氛圍氣被處理。

將參照圖4說明本實施例的運行和效果。如圖4所示，假定密閉殼頂蓋9和反應(yīng)堆壓力殼頂蓋2b(參見圖1)作為工廠加燃料準(zhǔn)備的一部分被移除，并且反應(yīng)堆壓力殼2內(nèi)的水位處于反應(yīng)堆壓力殼2的凸緣2a的高度處，隨后由巨大的地震等觸發(fā)全廠斷電。在這種情形下，不可能將水噴入反應(yīng)堆壓力殼2，并且由于芯燃料產(chǎn)生的衰變熱所致的高溫導(dǎo)致反應(yīng)堆內(nèi)的水開始沸騰。結(jié)果，操作臺區(qū)隔40充滿了蒸汽，并且操作臺區(qū)隔40內(nèi)部的溫度升高。

響應(yīng)于指示反應(yīng)堆水的高溫(例如100攝氏度)的信號，空氣調(diào)節(jié)管等的隔離閥47和48(參見圖3)關(guān)閉，并且外部通風(fēng)系統(tǒng)80的隔離閥82a和82b打開。閥的打開和關(guān)閉響應(yīng)于所述信號自動地完成?？蛇x地，由于時間富余，可手動完成閥的打開和關(guān)閉。通過來自替代電源或替代供氮設(shè)備的動力來驅(qū)動閥，替代電源被獨立地設(shè)置用于處理嚴(yán)重事故。

結(jié)果，由反應(yīng)堆的水沸騰所致的大量蒸汽通過外部通風(fēng)系統(tǒng)80被釋放至環(huán)境。此時，操作臺區(qū)隔40的所有空氣或氛圍氣隨著反應(yīng)堆的蒸汽被釋放至環(huán)境。結(jié)果，在特定時間段之后，操作臺區(qū)隔40內(nèi)部的所有氛圍氣被蒸汽所替代。如果操作臺區(qū)隔40的自由空間體積約為40000m³，則在1350MWe ABWR的情形下約要花六個小時才能用蒸汽全部替換操作臺區(qū)隔40內(nèi)部的氛圍氣。蒸汽的產(chǎn)生導(dǎo)致反應(yīng)堆水位的降低。但是，在該階段，水位仍然充分地高于芯1的上端之上，并且芯1因此被反應(yīng)堆的水所冷卻。

大約5小時之后，當(dāng)水位下降到反應(yīng)堆中的水位接近芯1的頂端 時，觸發(fā)反應(yīng)堆水位的“低-低”信號。響應(yīng)于反應(yīng)堆水位的“低-低”信號，外部通風(fēng)系統(tǒng)80自動地關(guān)閉，同時操作臺區(qū)隔過濾通風(fēng)系統(tǒng)85的隔離閥84打開。由于有充足的時間打開或關(guān)閉閥，可手動進(jìn)行操作。

大約在又一個小時之后，或大約12小時之后，由于開始全廠斷電，暴露了芯1的頂端，導(dǎo)致芯的損壞。之后，由于金屬-水反應(yīng)產(chǎn)生大量氫，并且從芯燃料釋放放射性物質(zhì)。氫被迅速地傳送至操作臺區(qū)隔40。在該階段，操作臺區(qū)隔40的所有氛圍氣是蒸汽而沒有氧。因此，不發(fā)生爆炸。通過已打開的操作臺區(qū)隔過濾通風(fēng)系統(tǒng)85處理由芯燃料產(chǎn)生的氫和放射性物質(zhì)；大部分放射性物質(zhì)被移除，并且僅少量有限的放射性物質(zhì)和氫被釋放至環(huán)境。

如上所述，根據(jù)本實施例，即使堆芯熔毀發(fā)生在作為加燃料工作的準(zhǔn)備部分當(dāng)密閉殼頂蓋9和反應(yīng)堆壓力殼頂蓋2b(參見圖1)被移除時，也可防止氫的爆炸和放射性物質(zhì)釋放至環(huán)境。

在停機(jī)之后需要花費一天以上移除密閉殼頂蓋9和反應(yīng)堆壓力殼頂蓋2b。在該時期期間，大部分放射性稀有氣體衰變。因此，即使從操作臺區(qū)隔過濾通風(fēng)系統(tǒng)85釋放操作臺區(qū)隔40的氛圍氣，這也不會導(dǎo)致過多的劑量暴露，因為放射性稀有氣體的數(shù)量已經(jīng)減少了。操作臺區(qū)隔過濾通風(fēng)系統(tǒng)85的管83的入口配置在操作臺區(qū)隔40的天花板43附近。該配置確保了累積在操作臺區(qū)隔40上部的氫被釋放至外部。

在大約16小時過后，由于開始全廠斷電，發(fā)生已知的遷移(relocation)現(xiàn)象：熔融的芯燃料移動至反應(yīng)堆壓力殼2的底部。反應(yīng)堆水仍然處于反應(yīng)堆壓力殼2的底部。因此，熔融的芯的遷移導(dǎo)致產(chǎn)生蒸汽，因為反應(yīng)堆中剩余的水被快速地加熱。蒸汽移動至操作臺區(qū)隔40并且從操作臺過濾通風(fēng)系統(tǒng)85釋放出。在該過程期間，操作臺區(qū)隔40內(nèi)剩余的氫連同蒸汽全部釋放至環(huán)境中，并且操作臺區(qū)隔40的氛圍氣被蒸汽完全替換。因此，即使長時間里由于任意原因使得包括氧的外部空氣流入操作臺區(qū)隔40，該配置也可完全消除操作臺區(qū)隔40內(nèi)部氫爆炸的可能性。

這樣，本實施例利用在嚴(yán)重事故時來自物理現(xiàn)象的能量來消除在操作臺區(qū)域104內(nèi)氫爆炸的可能性，以及過量的放射性物質(zhì)釋放至環(huán) 境的可能性。

[第三實施例]

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的核電廠的操作臺區(qū)隔的操作臺附近的部分的配置的平面圖。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的核電廠的操作臺區(qū)隔附近的部分的配置的立面圖(或圖5沿箭頭VI-VI的截面圖)。圖6示出加燃料準(zhǔn)備工作的情形。也就是說，密閉殼頂蓋9和反應(yīng)堆壓力殼頂蓋2a(參見圖1)已被移除。

如圖5所示，本實施例包括配置在反應(yīng)堆井11與燃料池20之間的反應(yīng)堆井溢出部段(overflow section)14；設(shè)置在燃料池20上的燃料池溢出部段25；以及設(shè)置在操作臺區(qū)隔40內(nèi)部以便在一部分操作臺41內(nèi)形成凹陷的操作臺排水坑16(參見圖6)。

反應(yīng)堆井溢出部段14是配置在反應(yīng)堆井11的上端附近的排水通道或管。燃料池溢出部段25是配置在燃料池20上端附近的排水通道或管。

如圖6所示，本實施例進(jìn)一步包括排水管17，其一端在操作臺排水坑16內(nèi)開口并且另一端連接于濕井5；設(shè)置在排水管17上的隔離閥(排水隔離閥)18；連接通風(fēng)管88，其一端開口至操作臺區(qū)隔40的氛圍氣并且另一端連接于密閉殼3；以及設(shè)置在連接通風(fēng)管88上的隔離閥(連接通風(fēng)隔離閥)89。操作臺區(qū)隔40內(nèi)部連接通風(fēng)管88的開口位于比操作臺排水坑16內(nèi)部排水管17開口更高處。此外，本實施例包括替代給水系統(tǒng)90，全廠斷電的情形下其使用抑制水池6的池水作為水源供水至反應(yīng)堆壓力殼2；以及替代電源91。替代給水系統(tǒng)90包括管92和隔離閥93。

將參照圖5和6說明本實施例的運行和效果。假定作為工廠加燃料準(zhǔn)備工作的一部分，密閉殼頂蓋9和反應(yīng)堆壓力殼頂蓋2b都被移除，并且反應(yīng)堆內(nèi)的水位處于反應(yīng)堆壓力殼2的凸緣2a的高度處，隨后通過巨大的地震等觸發(fā)全廠斷電(參見圖4)。在這種情形下，不可能將水噴入反應(yīng)堆壓力殼2，并且反應(yīng)堆內(nèi)的水由于芯燃料產(chǎn)生的衰變熱所致的高溫而開始沸騰。

結(jié)果，操作臺區(qū)隔40充滿了蒸汽，操作臺區(qū)隔40內(nèi)部的溫度升高。響應(yīng)于指示反應(yīng)堆水的高溫(例如100攝氏度)的信號，空氣調(diào) 節(jié)管等的隔離閥47和48(參見圖3)關(guān)閉，同時外部通風(fēng)系統(tǒng)80的隔離閥82a和82b打開。閥的打開和關(guān)閉響應(yīng)于所述信號自動地完成?？蛇x地，由于時間充足，可手動完成閥的打開和關(guān)閉。通過來自替代電源或替代氮氣供應(yīng)設(shè)施的動力來驅(qū)動閥，所述替代電源獨立地設(shè)置以便處理嚴(yán)重事故。

結(jié)果，由反應(yīng)堆的水沸騰所致的大量蒸汽通過外部通風(fēng)系統(tǒng)80被釋放至環(huán)境。此時，操作臺區(qū)隔40的所有空氣或氛圍氣隨著反應(yīng)堆的蒸汽被釋放至環(huán)境。結(jié)果，在特定時間段之后，操作臺區(qū)隔40內(nèi)部的所有氛圍氣被蒸汽所替代。如果操作臺區(qū)隔40的自由空間體積約為40000m³，則在1350MWe ABWR的情形下大約要花七個小時才能用蒸汽全部替換操作臺區(qū)隔40內(nèi)部的氛圍氣。

隨后，響應(yīng)于指示反應(yīng)堆水的高溫的信號，通過替代電源91觸發(fā)替代給水系統(tǒng)90。替代給水系統(tǒng)90經(jīng)由管92和隔離閥93通過泵90a將抑制池6的池水噴射入反應(yīng)堆壓力殼2，藉此提高反應(yīng)堆中的水位。如果通過替代給水系統(tǒng)90以大約100m³/h的速度供給水，需要花費大約12小時才能讓水位到達(dá)反應(yīng)堆井11的上端。圖6示出該情形下反應(yīng)堆井11中的水位。因為從替代給水系統(tǒng)90供給水，產(chǎn)生的蒸汽量會略微減少。因此，需要略多的時間才能以蒸汽完全替換操作臺區(qū)隔40的氛圍氣。

在操作臺區(qū)隔40的氛圍氣被蒸汽完全替換之后(大約7小時后)，外部通風(fēng)系統(tǒng)80被隔離，同時隔離閥18和隔離閥89打開。基于壓力是否達(dá)到飽和蒸汽壓力來確定操作臺區(qū)隔40氛圍氣被蒸汽完全替換。測量操作臺區(qū)隔40的氛圍氣中的溫度和壓力，并且基于測量溫度獲得飽和壓力。

大約在12小時之后反應(yīng)堆井11中的水位接近上端。隨后，反應(yīng)堆的水開始經(jīng)由反應(yīng)堆井溢出部段14流入燃料池20。當(dāng)燃料池20的水位接近上端時，燃料池20內(nèi)的池水開始經(jīng)由燃料池溢出部段25流入操作臺排水坑16。操作臺排水坑16中的水經(jīng)由排水管17排入濕井5并且回到抑制水池6。

這樣，即使替代給水系統(tǒng)90持續(xù)將抑制池6的池水供至反應(yīng)堆壓力殼2，抑制池6的水不枯竭，使得替代給水系統(tǒng)90能夠繼續(xù)運行。 抑制池6的池水可用作水源，因為池水是循環(huán)的。因此，在全廠斷電的情形下不必從工廠外部引入和確保大量的水以便冷卻反應(yīng)堆和燃料池。

操作臺區(qū)隔40內(nèi)部的蒸汽通過連接通風(fēng)管88被釋放至密閉殼3。

如果如圖6所示連接通風(fēng)管88的梢端浸沒在抑制池6的池水中，操作臺區(qū)隔40內(nèi)的蒸汽在被傳送至抑制池6之后被冷卻和冷凝。

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例第一改進(jìn)示例的核電廠的操作臺區(qū)隔附近的部分的配置的立面圖(或者圖5沿箭頭VI-VI的截面圖)。

在第一改進(jìn)示例中，連接通風(fēng)管88的梢端被導(dǎo)入干井4。這種情況下，操作臺區(qū)隔40內(nèi)的排放蒸汽被傳送至干井4，并且隨后經(jīng)由LOCA通風(fēng)管8排放至抑制池6，在該處蒸汽被冷卻和冷凝。

圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例第二改進(jìn)示例的核電廠的操作臺區(qū)隔附近的部分的配置的立面圖(或者圖5沿箭頭VI-VI的截面圖)。

在第二改進(jìn)示例中，連接通風(fēng)管88的梢端被插入濕井氣相部7中。這種情況下，操作臺區(qū)隔40內(nèi)的蒸汽被傳送至濕井氣相部7中。這種情況下，操作臺區(qū)隔40內(nèi)的蒸汽不被抑制池6的池水直接冷卻。但是，如果額外地設(shè)置被動的密閉殼冷卻系統(tǒng)(未示出)以便直接吸入和冷卻濕井氣相部7的蒸汽，有可能通過將連接通風(fēng)管88的梢端導(dǎo)入濕井氣相部7來以有效的方式冷卻密閉殼3。

根據(jù)上述配置的第三實施例，即使在作為加燃料準(zhǔn)備工作的一部分移除密閉殼頂蓋9和反應(yīng)堆壓力殼頂蓋2b的危險情形下由于巨大地震觸發(fā)了全廠斷電，也可通過將水噴射入反應(yīng)堆壓力殼2來維持芯燃料的冷卻。此外，通過將反應(yīng)堆井11的溢出水送入燃料池20，能夠不依賴外部水源而同時冷卻芯燃料和燃料池20內(nèi)的廢燃料。如果與直接吸收和冷卻濕氣相部7的蒸汽的被動密閉殼冷卻系統(tǒng)(未示出)結(jié)合地使用所述系統(tǒng)，可能同時冷卻密閉殼3。

[其它實施例]

已經(jīng)說明了本發(fā)明的若干實施例。根據(jù)所述實施例，即使從核電廠的芯燃料或廢燃料中釋放了放射性物質(zhì)，也可防止放射性物質(zhì)泄露進(jìn)入環(huán)境。此外，由于在操作臺區(qū)隔中沒有防爆板，即使當(dāng)?shù)卣鸹驓浔óa(chǎn)生振動也可能防止防爆板意外地打開。此外，即使在嚴(yán)重事故 的情形下在操作臺區(qū)域產(chǎn)生氫，有可能通過將操作臺區(qū)隔的氛圍氣預(yù)先排出至外部來令操作臺區(qū)隔不含氧。因此，有可能防止氫爆炸。在發(fā)生嚴(yán)重事故時，氫可能含有放射性物質(zhì)。但是，操作臺區(qū)隔的過濾通風(fēng)系統(tǒng)可去除放射性物質(zhì)。因此，有可能防止暴露和土地污染。此外，即使在加燃料或其它工作期間啟動長時間全廠斷電，也能安全地冷卻芯燃料和廢燃料并且防止燃料的損壞。

如上所述的實施例的特征可以不同方式組合。

盡管已經(jīng)描述了某些實施例，僅經(jīng)由示例呈現(xiàn)這些實施例，并且不意圖限制本發(fā)明的范圍。實際上，此處描述的新實施例可以多種其它形式體現(xiàn)；此外，可對此處描述的實施例形式進(jìn)行不同的省略、置換和變化而不脫離本發(fā)明的精神。所附權(quán)利要求及其等價物意圖覆蓋這些形式或改進(jìn)，這些都落在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。