CN1533576A - 核反应堆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了冷却系统，其包括至少一个优选多个置于热源通常为核反应堆周围的冷却剂室。冷却剂入口管在高处进入冷却剂室或每一个冷却剂室，并向下延伸通过冷却剂室到达处于冷却剂室低处的排放端。提供至少一个抗虹吸的排出口，该口位于冷却剂室中最高处的冷却管的那部分。
Description
本发明涉及核反应堆装置。进一步说，涉及操作和建设核反应堆装置的方法。本发明也涉及冷却系统。
在核反应堆装置中，经常使用冷却剂例如抑制的除盐水以冷却反应堆和其中安装反应堆的空穴。通常使用密闭的包括一个或多个冷却剂室的闭环冷却系统，所述的室布置在反应堆至少一部分的周围，及用于将冷却剂泵入并通过冷却剂室的泵装置。通常在低处冷却剂入口进入冷却剂室及在高处冷却剂出口从冷却剂室引出。
这样布置的问题是万一入口管发生破裂，冷却剂会从冷却剂室中排出，这样导致了潜在的不断增加的危险情况。
本发明的目的是提供一种发明人相信至少可以减轻该问题的装置。
根据本发明，提供一种核反应堆装置包括：
热源；
布置在热源附近的至少一个冷却剂室；
冷却剂入口管，其在高处进入冷却剂室并且向下延伸通过冷却剂室到达置于冷却剂室内低处的排放端；及
在高处从冷却剂室引出的出口。
核反应堆装置包括布置在热源周围的多个冷却剂室，至少一些冷却剂室的每一个具有在高处进入冷却剂室的入口管，其向下延伸通过冷却剂室到达置于冷却剂室内低处的排放端。
在本发明的一个实施方式中，热源是核反应堆。优选反应堆是熟知的卵石(热载体)床反应堆(Pebble Bed reactor)类型的高温气冷却反应堆，其中使用含有多种通常球形燃料元件的燃料。燃料元件可包括球形的在陶瓷基质中可裂变的材料，或封装在陶瓷材料中可裂变的材料。在本发明的该实施方式中，气体冷却剂如氦进入反应堆，及液体冷却剂进入通过冷却剂室或每一个冷却剂室。
在本发明的另一个实施方式中，热源是使用过的燃料贮存设备。
装置包括抗虹吸的装置以减少冷却剂被从冷却剂室虹吸的危险，例如会产生在冷却剂室外部的入口管发生破裂的结果。
抗虹吸装置包括安装在入口管内的抗虹吸阀，通常安装在其最高点。
相反或另外，抗虹吸装置可包括至少一个抗虹吸的排出口，所述的口布置于冷却剂室内的冷却剂入口管的那部分，所述冷却剂室处于与排放端空间间隔的位置，由此冷却剂入口管和冷却剂室相连接或以流通的方式连接起来。
优选多个抗虹吸排出口布置于冷却剂入口管的那部分，所述的管位于冷却剂室内的最高处。
抗虹吸排出口可以是管内孔的形式，所述的孔尺寸要足够小，这样在正常使用时流经该孔进入冷却剂室的少量的冷却剂对冷却剂系统没有有害的影响或很小，要足够大，这样在冷却剂从冷却剂室被虹吸的情况下，当在冷却剂室中的冷却剂(液面)水平降低到孔的(液面)水平下时，足够的气体通常为空气会从冷却剂室中引出进入冷却剂入口管中以中断真空停止虹吸。
抗虹吸排出口可以是冷却剂入口管内孔的形式，其具有的结合面积为冷却剂入口管横截面积的1％-10％。
入口管的通称[标称]直径为100mm，通常可提供4-8个抗虹吸排出口。排出口通常是圆形的直径为5-10mm。
通常装置包括泵、连接到冷却剂入口管或每一个冷却剂入口管的出口。通常泵和冷却剂室或每一个冷却剂室形成闭环冷却系统的一部分。
本发明涉及操作核(反应堆)装置的方法，所述的核反应堆装置具有热源和在热源附近布置的至少一个冷却剂室，该方法包括如下的步骤：
通过冷却剂入口管将冷却剂送入冷却剂室，所述的入口管在高处进入冷却剂室并向下延伸通过冷却剂室，以将冷却剂在低处排到冷却剂室；及
在高处将冷却剂从冷却剂室移出。
该方法包括抑制冷却剂通过冷却剂入口管从冷却剂室虹吸而从冷却剂室的排出。
该方法包括如下步骤，在冷却剂通过冷却剂入口管从冷却剂室被虹吸的情况下，排出气进入冷却剂入口管使虹吸停止。
该方法包括当冷却剂室内的冷却剂(液面)水平下降到低于至少一个排出口的(液面)水平时，通过冷却剂入口管内的至少一个排出口将来自冷却剂室的气体排到冷却剂入口管中。
本发明还涉及建造核反应堆装置的方法，该装置具有反应堆空穴和至少一个布置于反应堆空穴附近的冷却剂室，该方法包括提供冷却剂入口管，其在高处进入至少一个冷却剂室并向下延伸通过冷却剂室到达处于冷却剂室低处的排放位置。
该方法包括在反应堆空穴的周围提供多个冷却剂室的步骤。
该方法包括在入口管内提供抗虹吸的装置。
可以理解尽管本发明的主要应用是关于核反应堆装置，但描述的冷却系统也可能有其他的用途。
因此本发明涉及冷却系统，包括：
至少一个冷却剂室；
冷却剂入口管，其在高处进入冷却剂室并向下延伸通过冷却剂室到达处于冷却剂室低处的排放端；及
在高处的从冷却剂室引出的出口。
冷却系统包括布置在热源周围的多个冷却剂室，至少一些冷却剂室的每一个具有在高处进入冷却剂室的入口管，其向下延伸通过冷却剂室到达置于冷却剂室内低处的排放端。
这样布置的优点是万一入口管发生破裂，冷却剂不会简单地从冷却剂室排出。
通过实施例并参考所附的示意图，对本发明进行描述。
在附图中，
图1显示用于核反应堆装置的冷却系统的部分示意布局图。
图2显示在放大的比例上，冷却系统的冷却剂入口管的部分。
在附图中，参考号10总的指本发明核反应堆装置的冷却系统的部分。显示于实施方式中的冷却系统用于冷却核反应堆，其总的由参考号11表示。但其也可用于冷却使用过的燃料贮存设备。
核反应堆11置于由水泥壳(没有示意)限定的空穴中，而且至少部分被多个冷却剂室12所围绕，其中之一显示于图中。每一个室12由圆柱形的壁13所限定，通常是以管的长度的形式限定，上端14和下端15密封壁13的端部。
冷却系统10系统包括泵16，其具有吸入或入口端18和排出或出口端20。
冷却剂入口管22连接到泵16的出口20，并向下延伸通过容器的上端14到达冷却剂室的底部，在底部其终止于向上导向的排放端24。在高处出口26从容器引出并通过管28和其他的冷却环路元件(总的由参考号30表示)连接到泵16的入口18。
因此冷却系统是一个闭环系统。
可以从图2中清楚地看到，以孔32形式的多个抗虹吸排出口被布置在冷却剂室12内的冷却剂入口管22的最高部分。
在使用中，泵16泵送冷却剂，通常以抑制的除盐水的形式通过冷却剂入口管22，在此处，冷却剂在低处通过与冷却剂入口管22相关的排放端24被排到每一个冷却剂室12。
冷却剂向上流动通过冷却剂室12，从核反应堆和反应堆空穴中提取热量，被加热的冷却剂从冷却剂室12流过管28管，在此处，冷却剂被冷却并再循环。
冷却剂入口管22发生破裂或裂缝情况的可能性是存在的，依赖于破裂的位置，冷却剂会通过冷却剂入口管22从冷却剂室被虹吸。但是当在冷却剂室12中的冷却剂(液面)水平下降到低于孔32的(液面)水平时，来自冷却剂室12的空气将流入冷却剂入口管22，由此中断真空并停止虹吸以保证冷却剂室12中维持相对高的冷却剂(液面)水平。
反应堆于是被关闭，如果必要，可以采取补救措施例如修理破裂管。
孔32通常的大小要使在正常使用时，由泵16泵送的冷却剂通过孔32泄漏进入冷却剂室12时，不会对冷却系统造成有害影响或影响很小。但是孔要足够的大以排出足够的空气进入冷却剂入口管22以中断真空并停止虹吸。通常，孔的尺寸可以根据所设想的应用而变化。但是发明人相信在一个标称直径为100mm的入口管22中，通常提供5-10mm直径的4-8个孔。
如果希望，抗虹吸阀34可以安装在入口管22内。抗虹吸管34通常布置于最高点的管网上。抗虹吸阀设计为这样开启，当在受影响的管中的压力下降到低于大气压时，因此允许空气进入受影响的管中，平衡压力并停止虹吸行为。
本发明人相信通过从高处引导入口管进入冷却剂室，冷却剂室由于入口管的破裂而排出的危险减小了，因此实质上增强了冷却系统形成其部分的核反应堆装置的安全性。而且，提供以排出孔32和阀34形式的抗虹吸装置以减少由于虹吸而导致的从冷却剂室冷却剂损失的危险。本发明人相信，具体地说，提供抗虹吸排出孔将提供简单可靠的具有成本效益的方法，所述方法可减少由于虹吸而导致的从冷却剂室冷却剂损失的危险。
Claims (25)
1.一种核反应堆装置，包括：
热源；
布置在热源附近的至少一个冷却剂室；
冷却剂入口管，其在高处进入冷却剂室并且向下延伸通过冷却剂室到达置于冷却剂室内低处的排放端；及
在高处从冷却剂室引出的出口。
2.如权利要求1的核反应堆装置，其包括置于热源周围的多个冷却剂室，至少一些冷却剂室的每一个具有入口管，其在高处进入冷却剂室并向下延伸通过冷却剂室到达置于冷却剂室内低处的排放端。
3.如权利要求1或2的核反应堆装置，其中热源是核反应堆。
4.如权利要求1或2的核反应堆装置，其中热源是使用过的燃料贮存设备。
5.前述任一权利要求的核反应堆装置，其包括抗虹吸装置以减少冷却剂从冷却剂室被虹吸的危险。
6.如权利要求5的核反应堆装置，其中抗虹吸装置包括安装在入口管内的抗虹吸阀。
7.如权利要求5或6的核反应堆装置，其中抗虹吸装置包括至少一个抗虹吸的排出口，所述的口置于冷却剂室中的冷却剂入口管的那部分，所述冷却剂室处于与排放端空间间隔的位置，由此冷却剂入口管和冷却剂室连接起来或以流动连通。
8.如权利要求7的核反应堆装置，其中多个抗虹吸排出口布置于冷却剂入口管的那部分，所述的管位于冷却剂室内的最高处。
9.如权利要求8的核反应堆装置，其中抗虹吸排出口可以是冷却剂入口管内孔的形式，其具有的结合面积为冷却剂入口管横截面积的1％-10％。
10.如权利要求8或9的核反应堆装置，其中入口管的通称直径为100mm，通常可提供4-8个抗虹吸排出口。
11.如权利要求8-10任一项的核反应堆装置，其中排出口为圆形直径为5-10mm。
12.上述任一权利要求的核反应堆装置，其包括泵、连接到冷却剂入口管或每一个冷却剂入口管的出口。
13.操作核反应堆装置的方法，所述的核反应堆装置具有热源和在热源附近布置的至少一个冷却剂室，该方法包括如下的步骤：
通过冷却剂入口管将冷却剂送入到冷却剂室，所述的入口管在高处进入冷却剂室并向下延伸通过冷却剂室以将冷却剂排到低处的冷却剂室；及
在高处将冷却剂从冷却剂室移出。
14.如权利要求13的方法，其包括抑制冷却剂通过冷却剂入口管从冷却剂室虹吸由冷却剂室的排出。
15.如权利要求14的方法，其包括如下步骤，在冷却剂被通过冷却剂入口管从冷却剂室虹吸的情况下，排出气进入冷却剂入口管以中止虹吸。
16.如权利要求15的方法，其包括当冷却剂室内的冷却剂液面下降到低于至少一个排出口的液面时，通过冷却剂入口管内的至少一个排出口将来自冷却剂室的气体排到冷却剂入口管中。
17.建造核反应堆装置的方法，该装置具有反应堆空穴和至少一个置于反应堆空穴附近的冷却剂室，该方法包括提供却剂入口管，其导入高处的至少一个冷却剂室并向下延伸通过冷却剂室到达冷却剂室内低处的排出位置。
18.如权利要求17的方法，其包括在反应堆空穴的周围提供多个冷却剂室的步骤。
19.冷却系统，包括：
至少一个冷却剂室；
冷却剂入口管，其在高处进入冷却剂室并向下延伸通过冷却剂室到达处于冷却剂室低处的排放端；及
在高处由冷却剂室引出的出口。
20.如权利要求19的冷却系统，其包括置于热源周围的多个冷却剂室，至少一些冷却剂室的每一个具有入口管，其在高处进入冷却剂室并向下延伸通过冷却剂室到达置于冷却剂室内低处的排放端。
21.如权利要求1的核反应堆装置，基本如本发明的描述和说明。
22.如权利要求13的核反应堆装置的操作方法，基本如本发明的描述和说明。
23.如权利要求17的核反应堆装置的建造方法，基本如本发明的描述。
24.如权利要求19的冷却系统，基本如本发明的描述和说明。
25.一种新的装置、方法和系统，基本如本发明的描述。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: PEBBLE-BED MODULAR REACTOR (PROPRIETARY) CO., LTD Free format text: FORMER OWNER: ESKOM Effective date: 20060721 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20060721 Address after: Sacred hill, South Africa Patentee after: Pebble bed reactor (proprietary) Co., Ltd. Address before: South Africa Thornton Patentee before: Eskom |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20060201 |
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| CX01 | Expiry of patent term |