“兩防技術(shù)”屬于核反應堆安全。

背景技術(shù)：

1、為了預防熔堆核事故特別是毀堆核事故發(fā)生，核反應堆的安全系統(tǒng)不管在任何情況下，堆芯溫度升高到威脅其安全時必須做到：1、及時停堆，2、及時快速給堆芯散熱，使其溫度迅速降回安全范圍，3、堆芯散余熱建立有效、可靠和持久的冷卻劑對流式自然循環(huán)散余熱過程，始終不需要人為干預。第三代壓水核反應堆(華龍一號和ap-1000為代表)發(fā)生大規(guī)模泄漏事故概率約1×10-8/堆年，就是說在遇到極端事故情況時，其安全設備存在缺陷。例如，1、因為錯誤操控、嚴重噴棒等因素和反應堆引入正反應堆芯溫度迅速升高，結(jié)構(gòu)變形，安全控制棒落下時發(fā)生卡棒，停不了堆就會發(fā)生毀堆事故。2、正常停堆后進入自然循環(huán)散余熱過程，壓力容器內(nèi)外散熱是經(jīng)過壓力容器殼體(可能還有保溫層)熱傳導進行的，散熱效率低，如果這時壓力容器內(nèi)冷卻劑流失堆芯裸露，冷卻劑得不到補充，堆芯就會被熔化。本發(fā)明就是解決壓水核反應堆任何情況下防止毀堆和熔堆事故發(fā)生的安全技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、“兩防技術(shù)”有啟動控制器、高壓冷氣停堆彈射器、大容量管狀水箱、冷卻劑增壓罐、應急出水閥、應急進水閥和自然循環(huán)散余熱進水閥7個設備組成。(見圖1)

2、(一)7個設備原理構(gòu)造：

3、1、啟動控制器(見圖2)，由啟動電源、啟動開關(guān)和堆芯溫度接收器組成。受堆芯溫度控制，應急強行停堆時，向停堆彈射器高壓冷氣電磁閥提供啟動電能。

4、2、高壓冷氣停堆彈射器(見圖3)，由高壓冷氣瓶、高壓冷氣電磁閥，高壓冷氣導管、彈射器筒體、彈射筒、彈射轉(zhuǎn)動壓桿和彈射器固定支架組成，是停堆開啟應急出水閥和應急進水閥的動力設備，并向冷卻劑增壓罐提供增壓冷氣。

5、3、大容量管狀水箱(見圖4)，由大口徑圓形或矩形鋼管并排豎立或水平疊加在安全殼內(nèi)襯鋼套外，澆鑄在安全殼預應力混凝土結(jié)構(gòu)中，水箱中水是應急停堆后堆芯前期散熱和后期散余熱的冷卻劑之源。

6、4、冷卻劑增壓罐(見圖5)，由固定在安全殼頂上和管狀水箱連通的罐體、罐體通氣孔、錐體塞浮子和連接桿組成的通氣孔浮力塞、浮子托網(wǎng)、高壓冷氣進氣口和高壓冷氣導管組成。以滿足應急停堆后堆芯快速散熱需要。

7、5、應急出水閥(見圖6)，由閥門體、閥門、閥門密封墊、密封彈簧和閥門轉(zhuǎn)換頂桿組成。安裝在一回路壓力容器出水口外，是應急停堆后流過堆芯的冷卻劑流出一回路的出口。

8、6、應急進水閥(見圖7)，由閥門體、閥門、閥門密封墊、閥門轉(zhuǎn)換頂桿、頂桿密封環(huán)和密封彈簧組成。安裝在一回路壓力容器進水口外，是應急停堆同時增壓的冷卻劑流進堆芯散熱的進入口。

9、7、自然循環(huán)散余熱進水閥(見圖8)，由位于壓力容器底部中央的進水閥門體、帶頂桿的錐形體閥門、閥門密封墊、密封彈簧、彈射器筒體、帶頂桿的彈射活塞、高壓冷氣瓶、高壓冷氣電磁閥、電磁閥啟動電源、啟動開關(guān)、浮子、浮子上浮軸、高壓冷氣導管和防水連接電路導線組成，利用壓力容器內(nèi)外冷卻劑對流給堆芯散余熱。

10、(二)“兩防技術(shù)”啟動工作過程。在正常工況下，7個設備狀態(tài)，a，啟動控制器，啟動開關(guān)斷開，b，停堆彈射器，彈射筒在彈射筒體內(nèi)的上部，c，應急出水閥關(guān)閉，d，應急進水閥關(guān)閉，e，大容量管狀水箱灌滿水。f，冷卻劑增壓罐中水位在中上部，浮子全部浸泡水中，其浮力經(jīng)連桿向上推，浮力塞堵住通氣孔，g，自然循環(huán)散余熱進水閥關(guān)閉，浮子停在底部，啟動開關(guān)斷開。

11、1、應急彈射停堆和堆芯前期散熱過程(見圖9)，不管任何原因，堆芯溫度升高到有毀堆熔堆威脅時，堆芯溫度接收器接收到堆芯超高溫度信號，立即接通啟動開關(guān)，高壓冷氣電磁閥通電啟動，高壓冷氣瓶中高壓冷氣進入停堆彈射器作用彈射筒以強大壓力向下瞬時將安全控制棒壓入堆芯(不管堆芯有無變形)，實現(xiàn)及時停堆，同時完成：a.部分高壓冷氣通過導管進入冷卻劑增壓罐給冷卻劑增壓。b.通過轉(zhuǎn)動壓桿將應急出水閥門向外壓轉(zhuǎn)90°，高溫冷卻劑從出口噴流進壓力容器臥坑。c.通過轉(zhuǎn)動壓桿將應急進水閥門向外壓轉(zhuǎn)90°，增壓的冷卻劑高速流過堆芯，使其迅速降到安全溫度。隨著管狀水箱中水不斷流過堆芯進入壓力容器臥坑，增壓罐和管狀水箱內(nèi)冷氣壓力逐漸降低，當降到和罐外大氣壓相同時，浮子失去水的浮力，在重力作用下浮力塞浮子下落在托網(wǎng)上，通氣孔打開，空氣進入增壓罐和管狀水箱。冷卻劑靠重力繼續(xù)流經(jīng)堆芯散熱，直到水箱中水全部流進壓力容器臥坑。

12、2、自然循環(huán)散余熱過程(見圖10)，應急彈射停堆后，大容量管狀水箱中冷卻劑流經(jīng)堆芯散熱后流入壓力容器臥坑，當臥坑中水面沒過應急出水閥一定深度時，浮子在浮力作用下上浮，頂啟動開關(guān)接通，高壓冷氣電磁閥通電，閥門打開，高壓冷氣瓶中高壓冷氣進入彈射器作用活塞向上以強大壓力通過頂桿，將自然循環(huán)進水閥門頂進壓力容器，打通壓力容器內(nèi)外冷卻劑對流通道，堆芯余熱使冷卻劑增溫，形成自然循環(huán)對流散余熱過程，不需要任何人為干預和能動能量介入，直到堆芯余熱散失完為止。

技術(shù)特征：

1.壓水核反應堆防毀堆熔堆技術(shù)屬于核安全領域，其特征是有7個原理設備有機組合組成：1、啟動控制器，有啟動電源、啟動控制開關(guān)、堆芯溫度接收器和連接電路組成；2、高壓冷氣停堆彈射器，有彈射器筒體、彈射筒、彈射器支架、彈射轉(zhuǎn)動壓桿，高壓冷氣瓶，高壓冷氣電磁閥、高壓冷氣連接導管組成；3、大容量管狀水箱，有澆鑄在安全殼鋼筋混凝土中的大口徑鋼管組成；4、冷卻劑增壓罐，有罐體、通氣孔、帶連桿和浮子的通氣孔浮力塞、浮子托網(wǎng)，增壓冷氣進口和高壓冷氣導管組成；5、應急出水閥，有閥門體、閥門、閥門密封墊、密封彈簧和閥門頂桿組成；6、應急進水閥，有閥門、閥門體、閥門密封墊、閥門密封彈簧、閥門頂桿和頂桿密封環(huán)組成；7、自然循環(huán)散余熱進水閥，有帶頂桿的錐形體閥門、位于壓力容器底部中央的閥門體、閥門密封墊、密封彈簧、高壓冷氣瓶、高壓冷氣電磁閥、高壓冷氣導管、啟動電源、浮子、啟動開關(guān)，浮子上浮軸和防水電路導線組成。

技術(shù)總結(jié)
壓水核反應堆防毀堆熔堆技術(shù)有7個設備(見圖1至圖10)組成。1、啟動控制器，是堆芯毀熔堆前超高溫度信號啟動整個技術(shù)系統(tǒng)的設備。2、高壓冷氣停堆彈射器，是應急停堆和啟動堆芯前期散熱的動力設備。3、大容量管狀水箱，是堆芯全部散熱過程的水源。4、冷卻劑增壓罐，在應急停堆時部分高壓冷氣給水增壓使其快速流過堆芯完成前期散熱。5、應急出水閥，是應急停堆后流過堆芯的水流出壓力容器的出口。6、應急進水閥，是應急停堆后，管狀水箱中水流進壓力容器的進水口。7、自然循環(huán)散余熱進水閥，是壓力容器內(nèi)外實現(xiàn)對流散余熱的進水口。從應急停堆到散余熱全過程七個設備自動相連有機結(jié)合為一個整體，完全不需要額外介入干涉。

技術(shù)研發(fā)人員：王進洋
受保護的技術(shù)使用者：王進洋
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9