TW201415483A

TW201415483A - 用於一替代沸水式核子反應器圍阻體熱能移除系統之方法及系統

Info

Publication number: TW201415483A
Application number: TW102131102A
Authority: TW
Inventors: Robert J Ginsberg; John R Bass; Robert A Ayer; Richard M Rogers
Original assignee: Ge Hitachi Nucl Energy America
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2014-04-16
Also published as: ES2458920R1; ES2458920A2; MX2013010438A; JP2014055947A; SE1350987A1; US20140072089A1; ES2458920B1

Abstract

本發明揭示一種用於用以冷卻一沸水式反應器(BWR)核子反應器之抑壓池之一替代冷卻系統之方法及設備。該冷卻系統包含位於在該抑壓池上方之一高程處之一隔離冷凝器中之一冷卻盤管。該隔離冷凝器經由入口管及出口管而連接至該抑壓池。該系統可在該抑壓池與該等冷卻盤管之間提供流體之一自然對流流動以在不需要外部電力之情況下被動地冷卻來自該抑壓池之流體。

Description

用於一替代沸水式核子反應器圍阻體熱能移除系統之方法及系統

實例性實施例一般而言係關於核子反應器，且更特定而言，係關於一種用於一替代沸水式核子反應器(BWR)圍阻體熱能移除之方法及系統。冷卻系統可用以經由自然對流循環而被動地冷卻抑壓池。該系統在致使電廠電力中斷或抑壓池之正常冷卻以其他方式受損之一電廠緊急事件之情況中可係尤其有益的。抑壓池亦可使用該冷卻系統來補充習用殘餘熱能移除系統。

圖1係一習用沸水式核子反應器(BWR)反應器建築物5之一剖視圖。抑壓池2可係為反應器建築物主圍阻體之部分之一環面形池(但應理解，實例性實施例可適用於具有與圖1中所展示之反應器不同之組態之其他BWR反應器中所使用之其他抑壓池組態)。特定而言，抑壓池2可係位於反應器建築物5之殼體4內之鋼製主圍阻體容器3之一延伸部。抑壓池2可定位於反應器1及用過燃料池10下方，且用以在特定事故期間限制圍阻體壓力增加。特定而言，抑壓池2可用以冷卻及冷凝在電廠事故期間釋放之蒸氣。舉例而言，諸多電廠安全/釋放閥經設計以將蒸氣排放至抑壓池2中以冷凝蒸氣及減輕不期望壓力增加。習用上，一BWR抑壓池2之總直徑(亦即，配置圖直徑)為約140英尺，其中具有一30英尺直徑環面形殼體。在正常操作期間，抑壓池2在池中通常具有處於約15英尺之一深度之抑壓池水(在正常操作期間，在抑壓池2中具有約1,000,000加侖之抑壓池水)。

習用上，池2藉由BWR電廠之殘餘熱能移除(RHR)系統而清潔及冷卻。在正常(非事故)電廠條件期間，RHR系統可(使用習用RHR泵)自抑壓池2移除水並輸送水通過一除礦質器(未展示)以移除水中可能含有之雜質及某些放射性同位素。在一電廠事故期間，RHR系統亦經設計以自抑壓池2移除抑壓池水中之某些抑壓池水並將水輸送至一熱交換器(在RHR系統內)以用於冷卻。

在一嚴重電廠事故期間，正常電廠電力可被中斷。特定而言，電廠可不具有正常電力來運行習用RHR系統及泵。若電力被中斷達一超長時間段，則抑壓池中之水可最終沸騰並損害抑壓池冷凝電廠蒸氣及減小圍阻體壓力之能力。

在一電廠緊急事件中，使用RHR系統可致使高放射性水(超過可接受設計極限)在抑壓池與RHR系統(位於主圍阻體外側)之間轉移。高放射性水在抑壓池與RHR系統之間的轉移(其內部及本身)可導致可逸出抑壓池之有害放射性同位素之洩漏之一可能擴大。另外，RHR系統之區域中之輻射劑量率在一事故期間可係過高的，使得電廠人員難以接近及控制系統。

實例性實施例提供一種用於一替代沸水式反應器(BWR)核子反應器圍阻體熱能移除之方法及/或系統。冷卻系統可包含可位於抑壓池上方之一高程處之一隔離冷凝器中之冷卻盤管。可使用入口管及出口管來連接該抑壓池與該隔離冷凝器以建立一自然對流流動以被動地冷卻抑壓池水。

1‧‧‧反應器

2‧‧‧抑壓池/沸水式核子反應器抑壓池/池

2a‧‧‧正常水位

3‧‧‧鋼製主圍阻體容器

4‧‧‧殼體

5‧‧‧習用沸水式核子反應器反應器建築物/反應器建築物

10‧‧‧用過燃料池

20‧‧‧隔離冷凝器

22‧‧‧出口管/出口/出口隔離閥

22a‧‧‧出口管排放點/出口排放點

22b‧‧‧出口管進入點

24‧‧‧入口管/入口/入口隔離閥

24a‧‧‧入口排放點/入口管排放點

24b‧‧‧入口管進入點/進入點

26‧‧‧手動操作之出口隔離閥/出口隔離閥

28‧‧‧手動操作之入口隔離閥/入口隔離閥

30‧‧‧替代沸水式核子反應器圍阻體熱能移除系統/系統

40‧‧‧冷卻盤管/盤管

藉由參考附圖詳細闡述實例性實施例，實例性實施例之以上及其他特徵及優點將變得更加明瞭。該等附圖意欲繪示實例性實施例且不應解釋為限制申請專利範圍之既定範疇。除非明確註明，否則不應將該等附圖視為按比例繪製。

圖1係一習用沸水式核子反應器(BWR)反應器建築物之一剖視圖。

圖2係根據一實例性實施例之一沸水式核子反應器(BWR)反應器建築物之一剖視圖；圖3係根據一實例性實施例之一替代BWR圍阻體熱能移除系統之一圖式；且圖4係根據一實例性實施例之使用一替代BWR圍阻體熱能移除系統之一方法之一流程圖。

本文中揭示了詳細實例性實施例。然而，本文中所揭示之特定結構及功能細節出於闡述實例性實施例之目的而僅係代表性的。然而，實例性實施例可以諸多替代形式體現且不應解釋為僅限於本文中所陳述之實施例。

因此，儘管實例性實施例能夠具有各種修改及替代形式，但本發明之實施例將以實例方式展示於圖式中且將在本文中進行詳細闡述。然而，應理解，並不意欲將實例性實施例限於所揭示之特定形式，而相反地，實例性實施例將涵蓋屬於實例性實施例之範疇內之所有修改、等效及替代形式。貫穿各圖之說明，相似編號指代相似元件。

應理解，雖然本文中可使用術語第一、第二等來闡述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語僅用以區分一個元件與另一元件。舉例而言，可將一第一元件稱作一第二元件，且類似地，可將一第二元件稱作一第一元件，此並不背離實例性實施例之範疇。如本文中所使用，術語「及/或」包含相關聯所列舉物項中之一或多者之任一及所有組合。

應理解，當將一元件稱為「連接」或「耦合」至另一元件時，該元件可直接連接或耦合至另一元件或可存在介入元件。相比而言，當將一元件稱為「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，不存在介入元件。用以闡述元件之間的關係之其他措辭應以一相似方式解釋(例如，「在...之間」對「直接在...之間」、「毗鄰」對「直接毗鄰」等)。

本文中所使用之術語僅係出於闡述特定實施例之目的而並非意欲限制實例性實施例。如本文中所使用，單數形式「一(a)」、「一(an)」及「該(the)」意欲亦包含複數形式，除非上下文另外明確指示。應進一步理解，在本文中使用時，術語「包括(comprises)」、「包括(comprising)」、「包含(includes)」及/或「包含(including)」指定存在所述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件，但並不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組。

亦應注意，在某些替代實施方案中，所註明之功能/動作可不以圖中所註明之次序發生。舉例而言，取決於所涉及之功能性/動作，可實際上實質上同時地執行或可有時以相反次序執行連續展示之兩個圖。

圖2係根據一實例性實施例之一沸水式核子反應器(BWR)反應器建築物之一剖視圖。特定而言，一隔離冷凝器20可包含於反應器建築物5中之位於抑壓池2之一高程上方之一位置中。

圖3係根據一實例性實施例之一替代BWR圍阻體熱能移除(ABCHR)系統30之一圖式。該系統可包含位於在抑壓池2上方之一高程處之一隔離冷凝器20(填充有冷卻水)，其具有一正常液位20a(參見圖2)。隔離冷凝器20位於抑壓池2上方以確保可在隔離冷凝器20與抑壓池2之間建立流體之一自然對流循環。冷卻盤管40可位於隔離冷凝器20中。冷卻盤管40可係一散熱器型冷卻盤管。另一選擇為，冷卻盤管40可包含支管或增加盤管40與隔離冷凝器20中之水之間的表面積之另一組態。

冷卻盤管40可經由出口管22及入口管24連接至抑壓池2。出口管22可包含在隔離冷凝器20與抑壓池2之間打開及關閉出口22之一手動操作之出口隔離閥26。入口管24亦可包含在隔離冷凝器20與抑壓池2之間打開及關閉入口24之一手動操作之入口隔離閥28。入口隔離閥28/出口隔離閥26可係手動操作的以確保不需要外部電力來操作ABCHR系統30。

出口22之一出口管排放點22a(在抑壓池2處)可定位於在抑壓池2之一頂部高程處或附近之一位置處。較佳地，出口排放點22a可位於抑壓池2之正常水位2a上方。此確保僅熱蒸氣及/或水經由欲由冷卻盤管40冷凝之一自然對流流動而排出抑壓池2。同樣地，出口22之一出口管進入點22b可位於隔離冷凝器20之一頂部高程處或附近。出口22亦可連接於冷卻盤管40之一頂部高程處或附近。此確保進入盤管40之熱蒸氣/水可被冷凝及排洩出(經由重力)盤管40並返回至抑壓池2中。藉由將出口管進入點22b定位於隔離冷凝器20之一頂部高程附近，出口管22亦將不加熱隔離冷凝器20之一底板附近之水，以確保入口排放點24a附近之入口管24不被無故地加熱。

入口24之入口管排放點24a(在隔離冷凝器20處)可定位於在隔離冷凝器20之一底部高程處或附近之一位置處。此確保僅較冷的水排出盤管40且排洩回至抑壓池2中。入口24之一入口管進入點24b可位於抑壓池2之一底部高程處或附近(較佳地，在抑壓池2之正常水位2a下方)，以確保將進入進入點24b之冷卻水與抑壓池2之頂部高程附近之熱蒸氣/水分離。

圖4係根據一實例性實施例之使用一ABCHR系統30之一方法之一流程圖。步驟S40可包含打開系統30之出口隔離閥22及入口隔離閥24(圖3)以在抑壓池2與隔離冷凝器20之冷卻盤管40之間建立流體之一自然對流流動。特定而言，步驟S42可包含允許熱蒸氣/水經由自然對流力而排出抑壓池2且排放至冷卻盤管40中以冷凝及冷卻流體。步驟S44可包含允許經冷凝及經冷卻流體經由重力而自隔離冷凝器20之盤管40排洩回至抑壓池2中。藉由執行此方法，可在不需要一外部電源之情況下建立冷卻抑壓池2之流體之一被動手段。

儘管已如此闡述了實例性實施例，但將顯而易見，可以諸多方式變化相同實例性實施例。此等變化不應視為背離實例性實施例之既定精神及範疇，且如熟習此項技術者將顯而易見，所有此等修改皆意欲包含於以下申請專利範圍之範疇內。