CN101477842B - 一种蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置 - Google Patents

一种蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了属于核电站安全设备与技术领域的一种蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置。该核电站严重事故缓解装置是一种利用蒸汽压片、薄膜和金属网的综合特性来实现对核电站安全壳加强保障的缓解装置，该核电站严重事故缓解装置的波形钢板位于安全壳内壁与蒸汽压片之间，蒸汽压片的表面被覆薄膜，薄膜表面再固定金属网，在安全壳内壁上形成具有吸能、吸湿、吸质和减震整体的防护层；在发生严重事故时，执行和完成安全保障功能。该系统的后备安全性好，实施方便，控制简单，安全可靠。

Description

一种蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置
技术领域
本发明属于核电站安全设备与技术领域，特别涉及一种蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置。具体说，是在发生核电站出现超设计基准的严重事故时，利用具有吸能、吸湿、吸质和减震效应的蒸汽压片特性；薄膜的减震和传能效应；网材的阻挡功能，实现抑制或减缓反应堆严重事故，使严重事故得到缓解，降低事故危害。
背景技术
安全壳是核反应堆的最后一道屏障，具有后备的安全性。美国三里岛事故验证了安全壳对核电站的极端重要性。为了保证安全壳能够在核电站严重事故下行使安全功能，避免其失效，一般采取保守的设计、甚至加厚安全壳厚度来实现。在法国的第三代新型压水队中还采取了双层安全壳来实现这一目标。美国西屋公司的AP1000则在其外增加了非能动的安全冷却设施。以上的方法虽然在某种程度上解决了一些问题，但实际上多增加了其它系统，不仅增加了经济投入，而且带来了概率角度的可靠性增大的风险。在先进反应堆的研究和设计中，人们越来越关注严重事故的预防和缓解措施，采用可靠性高的安全措施则是一个重要的标志。所以，要解决在严重事故工况下的事故缓解问题，必须有一种能够在发生严重事故的工况下，能够快速直接实现对核电中能量传递、放射性释放关键要素的控制，以保证核电站乃至周围环境的安全。
发明内容
本发明的目的是提供针对现有技术的不足提出一种蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置。其特征在于，所述蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置是一种利用蒸汽压片、薄膜和金属网的综合特性来实现对核电站安全壳1加强保障的缓解装置，该核电站严重事故缓解装置的的波形钢板7位于安全壳1内壁与薄膜3之间，主要起支撑减震作用，薄膜3的表面被覆蒸汽压片4，蒸汽压片4表面再固定金属网2，在安全壳1内壁上形成具有吸能、吸湿、吸质和减震整体的防护层；在发生严重事故时，执行和完成安全保障功能。
所述蒸汽压片为通过蒸汽热加工使玉米澎胀、软化，再用一对反向旋转滚筒产生的机械压力剥离压裂这些已膨胀的玉米，使玉米加工成密度为0.3-1.0kg/L的薄片。
所述薄膜3选用耐高温的减震钢橡胶薄膜，其由薄减震胶片5被层压在两片钢板6之间，钢板6上带孔，并被安装在靠近反应堆安全壳的一面。
所述蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置的安装在安全壳内整个网状系统结构具有后备的安全系统运行方式。
所述金属网选用不锈钢丝编织而成。
本发明与现有技术相比，具有以下突出优点及效果：本发明提供的薄膜蒸汽-压片网式核电站严重事故缓解装置，是一种利用蒸汽压片、薄膜和金属网的综合特性来实现对核电站实行保障的缓解装置，该核电站严重事故缓解装置主要是通过蒸汽压片、薄膜和网的综合特性来实现对吸能和阻挡放射性，当严重事故发生时，堆芯喷出的高温高压冷却剂可先喷到本装置上，本装置对反应堆释放的能量和放射性进行吸收和减弱。蒸汽压片收到冲击波变厚，吸收大量能量，可减少震动；薄膜振动减震并传递能量，靠近与安全壳内墙可缓冲外力；金属安全网，可以防止爆炸后碎片。该装置是结构简单可靠，具有非能动的特点。装置设备长期稳定运行，性能可靠。并且可以在各种压力条件下有效地使用，对抑制或减缓冷却剂丧失事故的危害有明显效果。可较容易进行市场化推广应用，应是发展先进反应堆的重要技术之一。
附图说明
图1是蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置示意图。
图2为蒸汽压片结构示意图。
图3为耐高温的减震钢橡胶薄膜结构示意图。
具体实施方式
本发明是针对现有技术的不足而提供的一种蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置。所述蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置是利用蒸汽压片、薄膜和金属网的综合特性开发出的一种结构简单、性能稳定、可靠性高的核电站严重事故缓解装置。下面结合附图对本发明的具体结构、工作过程和最佳实施方式作进一步说明。由蒸汽压片4、薄膜3和金属网2组成。在发生核电站严重事故时，由于冷却剂喷射到安全壳内部空间，可能造成安全壳内温度和压力的上升。蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置利用蒸汽压片、薄膜和金属网的综合特性，对反应堆释放的能量和放射性进行吸收和减弱，达到缓解反应堆严重事故的目的。
图1是蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置示意图。图中最外部是核电站安全壳1，紧贴金属网2对蒸汽压片及其包裹薄膜和起到对固定和支撑作用。蒸汽压片4仅靠薄膜外壁，被薄膜3与金属网2包围，整个网状系统结构被安装安全壳内内壁上形成具有吸能、吸湿、吸质和减震整体的防护层；在发生严重事故时，执行和完成安全保障功能。该装置可以根据工作需要加工成各类形状和不同大小。
所述蒸汽压片4是薄膜蒸汽压片网式核电站严重事故缓解装置的关键部件。蒸汽压片4在严重事故发生和发展时，实现对事故特别是安全壳直接加热类事故起到吸能和减少颗粒物的作用，是一种自然的固有安全的方式。
所述金属网可选用不锈钢丝编织而成。
图3中给出了薄膜3的结构，该薄膜3选用耐高温的减震钢橡胶薄膜，其由薄减震胶片5(厚度为50-100μm)被层压在两片钢板6之间，钢板6上带孔，其中一片被安装在靠近反应堆安全壳的一面，另一片则安装在靠近反应堆内部。还可以按照安全壳内空间的状况和其它系统的状况，按照本发明的基本原理，可制造各类型号大小的装置。所述减震胶片选用3M9019、3M9009PET薄膜耐高温双面胶，其长期耐温820℃，短期耐温：1210℃。
就图1而言，在反应堆发生冷却剂丧失事故时，具有能量和质量的冷却剂喷薄而出，造成安全壳温度升高，其中的能量和质量都有所增加。首先，金属网可以阻挡来自堆芯的碎片和减弱其运动动能；其次，蒸汽压片收到冲击波变厚，吸收大量能量，吸湿、吸质、可减少震动；最后，薄膜可以减振、吸收能量和通过表面沉积脱除细颗粒来减少放射性。
本发明所述的关键部件蒸汽压片见图2，其材料一般选用玉米、或其它谷类颗粒物质。蒸汽压片系统可利用农业领域中大的操作系统(有高质量严谨的控制)，调质处理玉米工艺过程是将待调质处理玉米放置在蒸煮罐中，通入蒸汽进行蒸煮一定时间，使玉米淀粉充分糊化，然后用对辊式轧片机将蒸煮后玉米压成规定要求(薄片的密度为0.3-1.0kg/L)的薄片，最后将压成薄片后的玉米干燥到安全贮藏水分。蒸汽压片调质处理是通过蒸汽热加工使玉米膨胀、软化，再用一对反向旋转滚筒产生的机械压力剥离压裂这些已膨胀的玉米，使玉米加工成规定密度的薄片。蒸汽压片调质处理玉米的机理实际上是一个凝胶化的过程，即将紧密结合型的玉米淀粉，通过凝胶化来破坏细胞内淀粉结合的氢键。蒸汽压片的效果可以提高糊化度。促使其充分胶化；打破蛋白质基质也能提高淀粉溶解度。使淀粉颗粒更容易吸收水分。

Claims (2)

1.一种蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置，其特征在于，所述蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置是一种利用蒸汽压片、薄膜和金属网的综合特性来实现对核电站安全壳(1)加强保障的缓解装置，该核电站严重事故缓解装置的波形钢板(7)位于安全壳(1)内壁与薄膜(3)之间，主要起支撑减震作用，薄膜(3)的表面被覆蒸汽压片(4)，蒸汽压片(4)表面再固定金属网(2)，在安全壳(1)内壁上形成具有吸能、吸湿、吸质和减震整体的防护层；在发生严重事故时，执行和完成安全保障功能；
所述蒸汽压片为通过蒸汽热加工使玉米颗粒物质澎胀、软化，再用一对反向旋转滚筒产生的机械压力剥离压裂这些已膨胀的玉米，使玉米加工成密度为0.3-1.0kg/L的薄片；
所述薄膜(3)选用耐高温的减震钢橡胶薄膜，其由薄减震胶片(5)被层压在两片钢板(6)之间，钢板(6)上带孔，其中一片被安装在靠近反应堆安全壳的一面，另一片则安装在靠近反应堆内部。
2.根据权利要求1所述蒸汽压片、薄膜和金属网式核电站严重事故缓解装置，其特征在于，所述金属网选用不锈钢丝编织而成。
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