反应堆和用于反应堆的针对堆芯熔化事件的安全方法与流程

技术特征：
1.一种用于压水核反应堆(1)的针对反应堆(1)的堆芯(30)至少部分熔化并形成堆芯熔化物(70)的熔池(71)的情况的安全方法，所述反应堆(1)在运行阶段期间包括至少：
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第一级回路(100)，水基第一级流体在所述第一级回路中循环，所述第一级回路(100)被配置成使得所述第一级流体渗入到所述反应堆(1)的容器(10)中并穿过容纳在所述容器(10)内的堆芯(30)，以提取由所述堆芯(30)产生的热，
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第二级回路，水基第二级流体在所述第二级回路中循环，所述第二级回路(200)与所述第一级回路(100)流体隔离，并且包括至少一个蒸汽发生器(210)，所述第二级回路(200)被配置成从所述第一级回路(100)吸收热并将其至少部分地转化为蒸汽发生器(210)中的蒸汽，其特征在于，该方法包括至少以下步骤，响应于检测到表征所述反应堆(1)的堆芯(30)至少部分熔化、在所述容器(10)的底部(12)中形成堆芯熔化物(70)的熔池(71)并且在所述堆芯熔化物(70)的熔池(71)的表面处形成液态金属层(72)的事件：
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通过流体绝缘体的爆炸破裂，以将所述第二级回路(200)设置为与所述第一级回路(100)流体连通，使得所述第二级流体遵循所述第一级回路(100)流过容器(10)内的所述堆芯熔化物(70)的熔池(71)的所述液态金属层(72)。2.根据前一权利要求所述的方法，其中，使用设置在所述容器(10)的壁(11)上的至少一个熔断器(900)进行所述检测，所述至少一个熔断器(900)被配置成当所述液态金属层(72)到达它时熔化。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二级流体在至少三十分钟内并且优选地在至少一小时内并且优选地在至少两小时内流过所述容器(10)内的所述液态金属层(72)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二级流体以低于10kg/s(103克/秒)并且优选低于7kg/s的流速在所述容器(10)内流动。5.一种压水核反应堆(1)，所述反应堆(1)包括至少：
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容纳所述反应堆(1)的堆芯(30)的容器(10)，所述容器(10)包括至少一个入口(13)和至少一个出口(14)，
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第一级回路(100)，所述第一级回路的至少一个第一端连接到所述容器(10)的入口(13)，并且所述第一级回路的至少一个端连接到所述容器(10)的出口(14)，使得在所述第一级回路(100)中循环的第一级流体通过所述入口(13)渗入到所述反应堆(1)的容器(10)中并通过所述出口(14)出来，同时穿过所述堆芯(30)，以提取由所述堆芯(30)产生的热，s
inlet
是所述第一级回路(100)直到所述容器(10)的至少一个入口(13)的截面，
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第二级回路(200)，所述第二级回路与所述第一级回路(100)流体隔离，水基第二级流体在所述第二级回路中循环，并且所述第二级回路包括至少一个蒸汽发生器(210)，所述第二级回路(200)被配置以吸收所述第一级回路(100)的热并将其至少部分地转化为所述蒸汽发生器(210)中的蒸汽，其特征在于，所述反应堆(1)包括安全系统，所述安全系统包括：
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安全装置，所述安全装置包括至少一个爆炸装置(216)，所述至少一个爆炸装置被配置成爆炸以破坏所述第二级回路(200)和所述第一级回路(100)之间的流体绝缘，从而产生至少一个且优选地仅一个通道，使得存在于至少一个蒸汽发生器(210)中的第二级流体能
够流入所述第一级回路(100)内。6.根据前一权利要求所述的反应堆，其中，所述通道具有的截面s
breach
在0.2cm2至20cm2之间，优选在0.8cm2至20cm2之间，更优选在2cm2至7cm2之间。7.根据前述权利要求中任一项所述的反应堆，包括设置在所述容器(10)的壁(11)上的至少一个熔断器(900)，所述熔断器被配置成使得：当在所述容器(10)的底部(12)中形成的堆芯熔化物(70)的熔池(71)的表面处的液态金属层(72)到达所述熔断器时，该液态金属层(72)使所述熔断器熔化，熔断器(900)的熔化温度高于或等于温度阈值tf，tf≥400℃，优选地tf≥500℃，且优选地tf＝600℃。8.根据前一权利要求所述的反应堆，包括根据所述容器(10)的壁的至少一个母线(g)分布的多个熔断器(900)，所述熔断器(900)沿着母线(g)分布使得根据该母线的两个相邻的熔断器(900)限定容器切片(10)，所述切片的体积v
slice
相同。9.根据前述四个权利要求中任一项所述的反应堆，其中，所述反应堆(1)包括内壳体(15)，所述内壳体位于所述容器(10)内、封围所述堆芯(30)并与所述容器(10)的内壁(11)一起限定称为降液管(16)的环形体积，所述降液管(16)被配置成使得在所述反应堆(1)的正常运行期间：
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入口(13)通向壳体(15)的外部和所述降液管(16)，以便将来自所述入口(13)的第一级流体引导直至所述容器(10)的底部(12)，
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出口(14)通向壳体(15)的内部，以便所述堆芯(30)中存在的第一级流体能够通过所述出口(14)从所述反应堆(1)出来，所述反应堆被配置成使得：当所述爆炸装置产生抑制所述第二级回路(200)和所述第一级回路(100)之间的流体绝缘的至少一个通道时，容纳在所述蒸汽发生器(200)中的第二级流体然后流入所述容器(10)的底部(12)，同时预先通过所述容器(10)的所述入口(13)，然后通过所述降液管(16)。10.根据前述五个权利要求中任一项所述的反应堆，其中，所述蒸汽发生器(210)包括壳体(260)，所述壳体(260)封围所述第二级流体的一部分和所述第一级流体的一部分，壳体(260)封围使所述第二级流体和第一级流体流体隔离的绝缘体，所述安全系统被配置成抑制所述蒸汽发生器的壳体内的所述第二级流体和第一级流体之间的绝缘，从而形成所述通道。11.根据前述六个权利要求中任一项所述的反应堆，其中，所述蒸汽发生器(210)包括管(214)，所述第一级流体在所述管内循环，所述第二级流体与所述管(214)的外壁接触，所述爆炸装置(216)包括：
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至少一个爆炸插塞(216a)，被容纳在所述管(214)的至少一个管(214')内，以及
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触发装置，所述爆炸插塞(216a)被配置成当它被所述触发装置触发时爆炸，以至少将容纳所述爆炸插塞的管(214')断开，从而形成所述通道。12.根据权利要求5至10中任一项所述的反应堆，其中，所述蒸汽发生器(210)包括：
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第一部分(212)，所述第一级流体在所述第一部分中循环，
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第二部分(211)，所述第二级流体在第二部分中循环，
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使所述第一部分(212)和第二部分(211)流体隔离的带有管(214)的板(213)，所述带
有管(214)的板(213)包括至少一个管(214)，所述至少一个管至少部分地在第二部分(211)中延伸并且所述第一级流体在所述至少一个管中循环，存在于所述第二部分(211)中的第二级流体与所述管(214)的外壁接触，
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所述安全系统包括：ο在所述第一部分(212)和第二部分(211)之间的至少一个连通通路(218)，
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所述爆炸装置(216)包括至少：ο爆炸插塞(216a)，所述爆炸插塞被容纳在所述通路(218)内并防止流体在所述通路(218)中循环ο触发装置，所述爆炸插塞(216a)被配置成当它被所述触发装置触发时爆炸，以至少部分地破坏自身来实现通过所述通路(218)的循环，从而在所述第一部分(212)和所述第二部分(211)之间形成通道。13.根据前述两个权利要求中任一项所述的反应堆，其中，所述触发装置被配置成从所述蒸汽发生器(210)外部被启动。14.根据前一权利要求所述的反应堆，其中，所述触发装置包括至少一根线(216b)，所述线穿过所述蒸汽发生器(210)的壳体(260)的壁。15.根据权利要求11至14中任一项所述的反应堆，其中，所述触发装置包括：
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磁性接触器，所述磁性接触器位于所述蒸汽发生器(210)的壳体(260)内部并通过线(217b)连接到所述爆炸插塞(216a)，以及
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磁性激发器，所述磁性激发器位于所述蒸汽发生器(210)的壳体外部，被配置成与所述磁性接触器配合，使得当所述磁性激发器被启动时，它致动所述磁性接触器，所述磁性接触器触发所述爆炸插塞(216a)的爆炸，从而创建所述通道。

技术总结
本发明涉及用于反应堆(1)的安全方法，该反应堆(1)包括至少第一级回路(100)和第二级回路(200)，该第二级回路与第一级回路(100)流体隔离并且包括至少一个蒸汽发生器(210)。在反应堆(1)的堆芯(30)熔化、在容器(10)的底部(12)中形成堆芯熔化物(70)的熔池(71)并在堆芯熔化物(70)的熔池(71)的表面处形成液态金属层(72)的情况下：该方法包括通过流体绝缘体的爆炸破裂，以将第二级回路(200)设置为与第一级回路(100)流体连通，使得第二级流体遵循第一级回路(100)流过容器(10)内的堆芯熔化物(70)的熔池(71)的所述液态金属层(72)。(70)的熔池(71)的所述液态金属层(72)。(70)的熔池(71)的所述液态金属层(72)。


技术研发人员：弗兰克
受保护的技术使用者：原子能与替代能源委员会
技术研发日：2021.07.28
技术公布日：2022/2/18