CN103733266B - 用于使用竖直腔处理熔融的核反应堆燃料棒的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种设备，该设备在因核反应堆的故障导致的主要事故发生时，所述核反应堆的故障在核反应堆中使用的燃料棒变熔融之后引起了核反应堆内部的燃料棒容器的熔融/损坏，在没有动力或人力的情况下通过自动处理熔融的燃料棒而阻止或最小化了辐射泄露。
Description
技术领域
本发明总体上涉及一种用于自动处理熔融的燃料棒的设备，当因自然灾害或核反应堆的异常操作（其引起了核反应堆的堆芯冷却功能丧失、核反应堆的燃料棒熔融、反应堆安全壳损坏和熔融的燃料棒外部排放）而导致发生严重事故时，该设备在不使用机器或人力的情况下阻止或最小化了辐射泄露。
背景技术
核电站通常被分成基于核反应堆的核蒸汽供应系统、通过蒸汽供应以操纵发电机的涡轮机/发电机系统以及其它次级设施。在此，核反应堆控制了大量的在发生核反应时逐步产生的能量，由此起允许核能转化成电能的作用。
图1示出了核电站的核反应堆和安全壳，安全壳将核反应堆与外部隔开。如图1中示出的，反应堆安全壳1通过主阻隔体2、次级阻隔体4和封闭建筑物3来与外部环境隔开。封闭的冷却循环结构被设置在反应堆安全壳1和外部蒸汽涡轮机之间，在封闭的冷却循环结构中，加热的蒸汽操纵核反应堆外部的蒸汽涡轮机，并且冷却的蒸汽再次流入反应堆安全壳中。
燃料棒6被设置在常规的反应堆安全壳1的下部处。当外部环境的突发变化或自然灾害发生时，核反应堆的所有的安全特性可能在故障的情况下不受控制。因此，核反应堆的内部温度能够突然被升高。在这种情况下，燃料棒6变成熔融的，并且熔融的燃料棒在反应堆安全壳的外部被排放。熔融的燃料棒熔融了核反应堆下方的混凝土结构和地基，并且可引起导致周围的石油和地下水流经岩床的节理的污染的情况。
因此，已经研究出一种阻止并且冷却熔融的燃料棒6的设备和方法。通常，已经提出了一种用于通过冷却剂来直接使高温的熔融的燃料棒起反应的冷却设备。冷却设备具有以下问题：高温的熔融的燃料棒和冷却剂在封闭的空间中直接相互反应，由此引起突然产生蒸汽，蒸汽引起了蒸汽喷发的可能性。冷却设备对冷却的允许量有限制并且可用于蒸汽的扩散现象而引起二次问题。
为此，能够防止这种问题的熔融的燃料棒的安全处理是必须的。
发明内容
因此，本发明考虑到现有技术中出现的上述问题而提出，并且本发明的目的在于提供一种用于阻止或最小化辐射泄露的设备，其中，当因自然灾害或核反应堆的异常操作（其引起了核反应堆的堆芯冷却功能丧失、核反应堆的燃料棒熔融、反应堆安全壳损坏和熔融的燃料棒的外部排放）而导致发生严重事故时，在不使用机器或人力的情况下使熔融的燃料棒与内部聚合物或混凝土自动反应以便减少能量，并且因此熔融的燃料棒在封闭建筑物中被逐渐冷却并保持很长一段时间。
为了实现上述目标，本发明提供了一种用于处理核反应堆的熔融的燃料棒的设备，该设备包括用于对核反应堆下方的断层或节理进行灌浆以阻止地下水的流动的装置。
在此，该设备可进一步包括防渗壁，该防渗壁围绕核反应堆以便阻止核反应堆下方的地下水的流动。
进一步，该设备可进一步包括基板和竖直腔，该基板位于核反应堆的下部部分处，该竖直腔从基板向下形成。
进一步，该设备可进一步包括至少一个设置在竖直腔上方的屏蔽块。
另外，该设备可进一步包括支撑屏蔽块并且遮盖竖直腔的块支撑盖或防水盖。
进一步，当块支撑盖或防水盖被移除时，屏蔽块发生动动以封闭竖直腔。
另外，该设备可进一步包括混凝土浇注管道，该混凝土浇注管道允许从外部将混凝土引入到竖直腔的上部部分。
如上所述，本发明能够产生以下效果：当因自然灾害或核反应堆的异常操作（其引起了核反应堆的堆芯冷却功能丧失、核反应堆的燃料棒熔融、反应堆安全壳损坏和熔融的燃料棒的外部排放）而导致发生严重事故时，在不适用机器或人力的情况下使熔融的燃料棒与内部聚集体或混凝土自动反应以便减少能量，并且因此熔融的燃料棒在封闭建筑物中被逐渐冷却并保持很长一段时间。
进一步，本发明对断层或节理进行灌浆并且安装有地下防渗壁，并且因此能够防止地下水被放射性污染。
另外，本发明通过使用连接到反应堆安全壳的周缘上的混凝土浇注管道来注入混凝土并且浇注混凝土，并且因此将核反应堆与外部完全隔开以便防止辐射泄露到周围环境。
附图说明
图1示出了常规的核电站的核反应堆和安全壳，该安全壳将核反应堆与外部隔开；
图2示出了根据本发明的实施例的用于处理核反应堆的熔融的燃料棒的设备；
图3为示出了根据本发明的实施例的用于处理核反应堆的熔融的燃料棒的设备的另一实施例的反应堆环境的剖视图；
图4为示出了根据本发明的实施例的用于处理核反应堆的熔融的燃料棒的设备的另一实施例的反应堆环境的剖视图；
图5A-5E为示出了根据本发明的实施例的用于处理核反应堆的熔融的燃料棒的设备的操作的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施例，以便于本领域技术人员容易地实施。
图2示出了根据本发明的实施例的用于处理核反应堆的熔融的燃料棒的设备的整体结构。如图2中示出的，在本发明的设备中，封闭建筑物3围绕反应堆安全壳1而形成，主阻隔体1和次级阻隔体4安装在封闭建筑物3中。主阻隔体2由基板8来支撑。
在主阻隔体2的底部形成有开口，并且用于埋置熔融的燃料棒的长的竖直腔11在支撑主阻隔体2的基板8中形成。
因为竖直腔11形成为直达地下岩床，所以燃料棒6从反应堆安全壳1落下（当熔融时）并且然后进入竖直腔11。在这种情况下，因为竖直腔由岩床封闭，所以熔融的燃料棒6与岩床反应。反应热被减少，并且熔融的燃料棒与外部隔开。因此，阻止了辐射的泄露。
优选地，熔融对象15被堆叠在竖直腔11中。
更优选地，该设备进一步包括用于对绕竖直腔11的断层或节理进行灌浆以阻止地下水的流动的装置200。因此，能够防止沿着断层或节理流动的地下水被辐射性污染。
更优选地，该设备进一步包括防渗壁100，防渗壁100阻止围绕竖直腔的地下水的流动并且该防渗壁100围绕竖直腔。因此，能够更显著地产生上述效果。
在本发明的另一实施例中（如图3和图4中示出的），该设备包括防水盖14、块支撑盖12和至少一个屏蔽块13，防水盖14位于反应堆安全壳1的下方，所述至少一个屏蔽块13由防水盖13和块支撑盖12支撑。屏蔽块的数量可以如图4中示出的一块或如图3中示出的两块。
屏蔽块12被设置在反应堆安全壳1的下方并且被放置在圆形支撑件上，圆形支撑件被设置在如图3和图4中示出的基板上。屏蔽块13由例如混凝土、铅或能屏蔽辐射的高分子碳氢化合物的材料形成。支撑件可具有除了圆形以外的多边形形状，并且支撑屏蔽块13的边缘。当核反应堆正常操作时，如图3中示出的，两个屏蔽块13由防水盖14和块支撑盖12来支撑，或如图4中示出的，单个屏蔽块13通过防水盖14和块支撑盖12从屏蔽块13的对侧的壁来支撑。
在该构型中，当支撑结构（即防水盖14和块支撑盖12）被移除时，屏蔽块13通过重心而转动并且因此阻塞竖直腔11。
更详细地，当燃料棒6使防水盖14熔融时，燃料棒6其次使块支撑盖12熔融并且然后落至竖直腔11中。
同时，混凝土浇注管道30被连接到腔7。混凝土浇注管道30能够通过使用外部泵31来将混凝土推送至腔7中。混凝土浇注管道30可根据需要改型为与附图中示出的形式不同的各种形式。
图5A-5E示出了根据本发明的实施例的操作用于处理核反应堆的熔融的燃料棒的设备的方法。图5A-5E示出了当熔融的燃料棒6与反应堆安全壳1分离时将熔融的燃料棒6埋置在设置在核反应堆下方的周围岩床中的竖直腔11中的过程。
图5A示出了熔融的燃料棒6与反应堆安全壳1分离、落到防水盖14上并且使防水盖14熔融的过程。在本发明的实施例中，通过反应堆安全壳1的故障分离的高温的燃料棒6与防水盖14开始接触、使防水盖14熔融、落到两个屏蔽块13之间并且与块支撑盖12开始接触。
然后，如图5B中示出的，落下的燃料棒6使块支撑盖12熔融并且落到熔融对象15储存的竖直腔11上。
然后，如图5C中示出的，熔融的燃料棒6落到竖直腔11上并且被堆叠。然后，熔融的燃料棒6的反应热被使用以使熔融对象熔融。进一步，不再由块支撑盖12的熔融支撑的两个屏蔽块13朝彼此转动。
然后，如图5D中示出的，两个转动的屏蔽块13封闭了竖直腔11，并且竖直腔11内部的熔融的燃料棒6逐渐被冷却，同时使熔融对象和绕竖直腔11的岩床熔融。
然后，如图5E中示出的，混凝土通过连接到封闭的腔7上的混凝土浇注管道来被引入和浇注。因此，竖直腔11与外部完全隔开以便能够防止辐射泄露到周围环境。
通过该构型，本发明的用于通过使用竖直腔来处理核反应堆的熔融的燃料棒的设备能够产生以下效果：当因自然灾害或核反应堆的异常操作（其引起了核反应堆的堆芯冷却功能丧失、核反应堆的燃料棒熔融、反应堆安全壳损坏和熔融的燃料棒的外部排放）而导致发生严重事故时，在不适用机器或人力的情况下使熔融的燃料棒与内部聚集体或混凝土自动反应以便减少能量，并且因此熔融的燃料棒在封闭建筑物中被逐渐冷却并保持很长一段时间。
进一步，本发明对地下岩床的断层或节理进行灌浆并且安装有地下防渗壁，并且因此能够防止地下水被辐射性污染。
另外，本发明通过使用连接到反应堆安全壳的周缘上的混凝土浇注管道来注入混凝土并且浇注混凝土浇注管道中的混凝土，并且因此能够将核反应堆与外部完全隔开以便防止辐射泄露到周围环境。
尽管本发明的示例性实施例出于说明性的目的已经被公开，但是本领域的技术人员应明白，在不偏离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替换是可能的。
Claims (3)
1.一种用于处理核反应堆的熔融的燃料棒的设备，所述设备包括：
用于对所述核反应堆下方的断层或节理进行灌浆以阻止地下水的流动的装置；
基板，所述基板位于所述核反应堆的下部部分处；
竖直腔，所述竖直腔从所述基板向下形成；
至少一个设置在所述竖直腔上方的屏蔽块；以及
支撑所述屏蔽块并且遮盖所述竖直腔的块支撑盖或防水盖；
其中，当所述块支撑盖或所述防水盖被移除时，所述屏蔽块通过重心而转动以封闭所述竖直腔。
2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括防渗壁，所述防渗壁围绕所述核反应堆以便阻止所述核反应堆下方的地下水的流动。
3.根据权利要求1所述的设备，进一步包括混凝土浇注管道，所述混凝土浇注管道允许从外部将混凝土引入到所述竖直腔的上部部分。
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