TWI703582B - 緊急核心冷卻系統及使用其的沸水式反應器設備 - Google Patents

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Abstract

根據實施例，緊急核心冷卻系統具有：三個主動式安全分區，其各包括僅一個電動主動式安全系統；一個被動式安全分區，其包括被動式安全系統；緊急電源，其設置在主動式安全分區的每一者中，緊急電源用來供應電源至電動主動式安全系統；以及先進的被動式安全殼冷卻系統，其設置在被動式安全分區中。僅兩個主動式安全分區各包括低壓灌水系統，低壓灌水系統通常與餘熱排出系統作一起作為僅一個電動主動式安全系統。其它主動式安全分區包括作為僅一個電動主動式安全系統的氣冷注入系統。

Description

緊急核心冷卻系統及使用其的沸水式反應器設備
[0001] 本發明之實施例係有關於沸水式反應器(BWR)設備之緊急核心冷卻系統(ECCS)。
[0002] 在核電廠安全系統中，具有主動式安全系統和被動式安全系統兩者的安全系統被稱為混合式安全系統。現在參照圖12解釋安全系統的範例(也參見日本專利申請公開號2008-281426 A)。於此範例中，有三個主動式安全分區，每個主動式安全分區中至少有一個主動式安全系統。 　　[0003] 一般而言，安全分區是一個空間區域，其藉由物理隔牆與其他安全分區分隔開來而防止其他分區發生的事件影響相關安全分區，以防發生事故，例如核電廠發生火災或洪水時。假定此種事故發生在電廠的安全設計上。只有一或多個主動式安全系統之安全分區被稱為主動式安全分區，而具有至少一個被動式安全系統的安全分區被稱為被動式安全分區。 　　[0004] ＜有關圖12的解釋＞ 　　在圖12中，每個主動式安全分區具有：高壓核心灌水系統(HPCF)1、與餘熱排出系統(RHR)3共用的低壓灌水系統(LPFL)2以及緊急柴油發電機(EDG)4d。每個緊急柴油發電機(EDG)4d由反應器水冷卻劑系統(RCW)和反應器海水系統(RSW)冷卻。有三個餘熱排出系統3。三個餘熱排出系統3中的每一者也藉由反應器水冷卻劑系統(RCW)和反應器海水系統(RSW)進行冷卻。僅有一個被動式安全分區，其具有隔離冷凝器(IC)5和被動式安全殼冷卻系統(PCCS)12。 　　[0005] 高壓核心灌水系統1為可以用高壓(例如，9 MPa)將水注入到核心內的高壓水注入系統，高壓是足夠地比反應器壓力容器中的正常操作壓力還要高。低壓灌水系統2是低壓注水系統，其僅當反應器壓力容器中的壓力低於正常操作壓力時將水注入到核心中，例如以2MPa。 　　[0006] 在各個主動式安全分區中的高壓核心灌水系統1和低壓灌水系統2具有在作為設計基準事故(DBA)的冷卻劑失效事故(LOCA)中用來冷卻核心所需的100%或更多的容量。 　　主動式安全系統中的每個餘熱排出系統3具有在作為設計基準事故的冷卻劑失效事故中用來冷卻反應器安全殼容器所需的100%或更多的容量。 　　[0007] 作為用於減壓核反應器的手段，也裝備了自動減壓系統(ADS)，儘管未示出。自動減壓系統自動地打開複數個安全洩壓閥，用以在發生小型管破裂事故時減壓反應器等。習知的沸水式反應器通常配備有自動減壓系統。 　　[0008] 有三個主動式安全分區和三個餘熱排出系統3。因此，即使假設由於第一主動式安全分區中的高壓核心灌水系統1的噴射管的破裂以及第二主動式安全分區中的緊急柴油發電機4d中的單個故障而導致發生冷卻劑事故損壞，以及假設第三主動式安全分區中的緊急柴油發電機4d處於線上維護中時，核心可以由第一主動式安全分區中的低壓灌水系統2冷卻，並且同時，反應器安全殼容器被第一主動式安全分區中的餘熱排出系統3冷卻。由於單個故障和線上維護，當主動式安全分區中的兩個安全功能失效時，確保安全性的能力稱為N-2(N減2)能力。 　　[0009] 為了實現N-2能力(在圖12所示的範例中)，有六個主動式安全系統和三個餘熱排出系統3。順便提及，即使當一個主動性安全分區由於單個故障而失效時，確保安全性的能力被稱為N-1(N減1)能力。 　　[0010] 如日本專利申請公開號2005-201742 A中所揭露的，每個餘熱排出系統3需要反應器水冷卻劑系統(RCW)和反應器海水系統(RSW)，這導致許多裝置包括電動泵和管。每個反應器水冷卻劑系統需要兩個電動泵，並且每個反應器海水系統也需要兩個電動泵。因此，在圖12所示之範例中，有六個電動泵用於緊急核心冷卻系統，而輔助系統有十二個電動泵。然而，即使當餘熱排出系統3的數量增加到三個時，由於類似的主動系統的共模故障，整個系統的可靠性也不能與子系統的數量成比例地增加。 　　[0011] 此外，如果所有反應器水冷卻劑系統和反應器海水系統都被海嘯淹沒並且如在福島第一核電廠事故中那樣未被啟用，則主系統的所有餘熱排出系統3將無法啟用。 　　[0012] 通常，使用空氣散熱片冷卻器(AFC)藉由空氣來冷卻泵本身也是眾所皆知的技術。然而，在要冷卻許多泵並且同時要餘熱排出系統3的熱交換器的情況下，需要使用反應器水冷卻劑系統和反應器海水系統藉由水將其冷卻。 　　[0013] 現在參照圖13至16說明習知的被動式安全殼冷卻系統。 　　[0014] ＜有關圖13的解釋＞ 　　圖13為顯示習知被動式安全殼冷卻系統之結構範例的仰橫斷面視圖。在圖13中，核心101被安裝在反應器壓力容器(RPV)102中。反應器壓力容器102被包含在安全殼容器30中。安全殼容器30具有空心圓柱體的形狀(也參照圖14)。 　　[0015] 安全殼容器30內的空間被分成包含反應器壓力容器102的乾井40和濕井50。乾井40和濕井50組成安全殼容器30的一部分。抑壓池60係形成在濕井50中以及濕井氣相70形成在濕井50中的抑壓池60上方。乾井40和濕井50的外壁結合成安全殼容器30的中空圓柱形外壁。乾井40之頂部被形成為平板形狀並且被稱為乾井40的頂板40a。 　　[0016] 用氮氣代替沸水式反應器安全殼容器30中的氣體，使得氧濃度在那裡被限制在低準位。 　　[0017] 安全殼容器30可以是例如鋼質例如、鋼筋混凝土安全殼容器(RCCV)、預應力混凝土安全殼容器(PCCV)或鋼質混凝土複合安全殼容器(SCCV)。在RCCV和PCCV中，容器的內表面襯有鋼襯墊，雖然未示出。圖13顯示RCCV的範例。如圖14所示，RCCV的外壁的形狀為圓形空心圓柱體。用於先進沸水式反應器(ABWR)的RCCV的設計壓力的表壓為310 kPa。 　　[0018] 反應器壓力容器102經由RPV裙部92和RPV支撐部93由圓形中空圓柱形底座91支撐。例如，底座91可以由鋼、混凝土或它們的組合製成。乾井40中在反應器壓力容器102下方並被底座91的圓柱形壁圍繞的空間稱為底座空腔91a。在先進沸水式反應器的RCCV的情況下，底座91的圓柱形壁形成劃分濕井50和乾井40的邊界，並且該空間具體地稱為下乾井40b。 　　[0019] 反應器壓力容器102上方設有安全殼容器蓋110。 　　[0020] 乾井40和抑壓池60藉由LOCA通風管80連接。例如，如圖14所示，LOCA通風管80的數量可以是十個，儘管在圖13中僅示出了兩個。在RCCV的情況下，LOCA通風管80被置放在底座91的圓柱形壁內。因此，底座91的圓柱形壁也被稱為通風壁。通風壁由鋼筋混凝土製成，厚度約1.7米，內和外表面有鋼板。LOCA通風管80和底座91構成安全殼容器30的一部分。 　　[0021] 提供複數個真空斷路器閥90以便將濕井氣相70中的氣體返回乾井40。儘管在圖13中僅示出了一個真空斷路器閥90，但真空斷路器閥90的數量可以例如是八個。如圖13所示，真空斷路器閥90可以安裝在濕井50的頂壁上。或者，真空斷路器閥90可以設置在濕井50的側壁上或LOCA通風管80上。當濕井50中的壓力上升到高於乾井40中的壓力並且壓力差變得大於預設壓力差時，打開真空斷路器閥90。預設壓力差可以是例如約2psi(約13.79kPa)。真空斷路器閥90構成安全殼容器30的一部分。 　　[0022] 被動式安全殼冷卻系統12的冷卻水池13設置在安全殼容器30的外側。冷卻水14儲存在冷卻水池13中。例如，冷卻水池13可以是罐型，如圖13所示。或者，冷卻水池13可以是池型。在池型冷卻水池的情況下，頂部蓋上蓋子。 　　[0023] 設置排氣管15以將蒸汽從冷卻水池13的水面上方的氣相區域排出到環境中。可選地，可以在排氣管15的出口處設置作為防蟲的網(未示出)。冷卻水池13通常設置在安全殼容器30的上方，但也可以替代地設置在安全殼容器30的旁邊。 　　[0024] 熱交換器16佈置成使得熱交換器16的至少一部分浸沒在冷卻水池13中的冷卻水14中。儘管在圖13中僅示出了一個熱交換器16，典型地設置複數個熱交換器16。熱交換器16包括入口充氣部17、出口充氣部18和傳熱管19(參見圖15)。在圖13所示的範例中，只有傳熱管處於冷卻水池13中，並且入口充氣部17和出口充氣部18(見圖15)從冷卻水池13中延伸出。或者，包括入口充氣部17和出口充氣部18的整個熱交換器16可以浸沒在冷卻水池13中。 　　[0025] 乾井供氣管20連接到入口充氣部17，用於將乾井40中的氣體供應到入口充氣部17。乾井供氣管20的一端連接到乾井40。 　　[0026] 冷凝物返回管21和氣體通風道22連接到出口充氣部18。冷凝水返回管21的一端連接到安全殼容器30的內側。在圖13所示的範例中，冷凝物返回管21的一端被導入LOCA通風管80。或者，可將冷凝物返回管21的一端引入乾井40或抑壓池60中。氣體通風道22的一端被引入濕井50中，並且該端被浸沒在抑壓池60中。抑壓池60中的氣體通風道22的浸沒端的深度被設定為小於抑壓池60中的LOCA通風管80之開口的頂部深度。 　　[0027] ＜有關圖15的解釋＞ 　　圖15為先前技術之被動式安全殼冷卻系統的熱交換器之仰角橫斷面視圖。現在，參照圖15描述先前技術之被動式安全殼冷卻系統12的熱交換器16之結構。 　　[0028] 如圖15所示，出口充氣部18設置在入口充氣部17下方。許多U形傳熱管19連接到管板23。傳熱管19的直線部分水平延伸。在圖15中，為了簡化說明，只有兩根傳熱管由更多的傳熱管19表示。冷卻水14(參照圖13)被填充在傳熱管19的外部。傳熱管19的入口通向入口充氣部17。傳熱管19的出口通向出口充氣部18。 　　[0029] 乾井供氣管20連接到入口充氣部17，乾井40中的氮氣、氫氣和蒸汽等等的混合氣體通過乾井供氣管20供應到入口充氣部17。混合氣體被引入到傳熱管19中。然後，蒸汽冷凝成冷凝物，冷凝物經由傳熱管19的出口流出到出口充氣部18，然後積聚在出口充氣部18的下部。 　　[0030] 冷凝物返回管21連接到出口充氣部18的下部。在出口充氣部18中的冷凝物藉由重力經由冷凝物返回管21返回至安全殼容器30的內側。氣體通風道22連接到出口充氣部18的上部。諸如不在傳熱管19中冷凝的氮氣和氫氣之不可冷凝氣體從傳熱管19排出並積聚在出口充氣部18的上部。 　　[0031] 氣體通風道22的一端延伸到抑壓池60。出口充氣部18中的不可冷凝氣體流過氣體通風道22，將抑壓池60中的池水向下推動，並排放到池水中。然後，不可冷凝氣體流入濕井氣相70。當乾井40中的壓力高於濕井氣相70中的壓力時，不可冷凝氣體通過氣體通風道22的排氣藉由壓力差被動地進行。當抑壓池60中的池水不沸騰時，乾井40中的壓力由於乾井40中事故中產生的蒸汽的壓力而保持高於濕井氣相70中的壓力。 　　[0032] 在習知的被動式安全殼冷卻系統12中，如果乾井40和濕井氣相70之間的壓力差沒有保持，則不可冷凝氣體不能排氣，並且被動式安全殼冷卻系統12的功能將失效。這是因為不可冷凝氣體停留在傳熱管19中，並且乾井40中的蒸汽不能透過乾井供氣管20引入。因此，為了使習知的被動式安全殼冷卻系統12起作用，要求乾井40中的壓力保持高於濕井氣相70中的壓力並且傳熱管19中的不可冷凝氣體透過氣體通風道22排出。 　　[0033] 傳熱管19不限於水平U形。在另一範例中，傳熱管19可以設置成它們的直管部分垂直延伸。入口充氣部17總是位於出口充氣部18上方。因此，在傳熱管19中冷凝的冷凝物藉由重力被引導至出口充氣部18。水平式熱交換器16具有抗地震及利用冷卻水14之效率的優點。垂直式熱交換器在冷凝物的排放方面具有優勢。 　　[0034] ＜有關圖16的解釋＞ 　　現在，參照圖16說明習知被動式安全殼冷卻系統12在冷卻劑失效事故中的操作。圖16是示出當發生冷卻劑事故失效並且繼續藉由主動式安全系統向反應器中注入水時安全殼容器內的壓力的分析結果圖，而習知的被動式安全殼冷卻系統12用於冷卻安全殼容器。啟用減壓閥(DPV；未示出)以向被動式安全殼冷卻系統供應更多蒸汽。減壓閥的基本目的是強制性地形成開口，反應器壓力容器中的蒸汽透過開口排放到乾井40中，以便減壓反應器壓力容器102。減壓閥安裝在ESBWR(經濟簡化沸水式反應器)中。所分析的設備之ABWR為1350 kWe級別，並且假定在冷卻劑失水事故中僅藉由一個低壓灌水系統來注入水。 　　[0035] ABWR之安全殼容器的設計壓力(1Pd)為410kPa(絕對壓力)。安全殼容器內的壓力必須低於設計基準事故之冷卻劑事故失效時的設計壓力(1Pd)。然而，反應器壓力容器中的壓力在事故開始後約12小時達到設計壓力(1Pd)，並且在事故開始約30小時後繼續升高到達設計壓力的兩倍的壓力(2Pd)，如圖16所示。在圖16中，此時啟用安全殼容器通風口，並對安全殼容器減壓。如果安全殼容器通風口未啟用，安全殼容器可能會損壞。 　　[0036] 在這種情況下，藉由主動式安全系統的低壓灌水系統2向反應器中注入水，並且向反應器壓力容器102供應冷卻水103，從而確保了核心101的完整性。核心101中產生的衰減熱傳遞到冷卻水103，並且提高冷卻水103的溫度(參見圖13)。當充分進行藉由冷卻水103的冷卻時，透過破裂開口104產生的蒸汽的量被抑制，並且主要高溫水作為破裂流從破裂開口104流出。 　　[0037] 蒸汽從減壓閥排出，並由被動式安全殼冷卻系統12冷凝。然而，僅有一小部分衰減熱被被動式安全殼冷卻系統12冷卻。大部分的衰減熱被傳遞到高溫冷卻水103，並且冷卻水103透過破裂開口104流出到乾井40。流出的水然後透過LOCA通風管80流入抑壓池60。由於高溫冷卻水流入抑壓池60，大部分的衰減熱被轉移到抑壓池60中的池水。如上所述，抑壓池60中的池水係藉由作為主動式安全系統的低壓灌水系統2以再循環模式冷卻核心101。結果，抑壓池60中的池水被高溫水轉移的衰減熱加熱，並且在事故開始的幾小時後開始沸騰。 　　[0038] 由於濕井氣相70中產生的蒸氣的飽和蒸氣壓，濕井50中的壓力隨時間上升。根據濕井50中的壓力升高，乾井40中的壓力也升高。因為減壓閥被啟用並且高壓蒸汽被排放到乾井40中，所以乾井40中的壓力總是保持高於濕井50中的壓力。因此，乾井40中的壓力根據濕井50中的壓力增加而升高。圖16顯示乾井40中的壓力。儘管被動式安全殼冷卻系統12起作用，但相應於衰減熱之足夠量的蒸汽不被供應到被動式安全殼冷卻系統12。因此，乾井40中的壓力升高。 　　[0039] 相反，如果減壓閥未被啟用，則濕井氣相70中的壓力變得高於被被動式安全殼冷卻系統12減壓之乾井40中的壓力。然後，濕井氣相70中的氮氣經由真空斷路器閥90返回乾井40。氮氣是在正常操作期間最初存在於乾井40中的一者。然後，當發生冷卻劑失效事故時，其已經經由LOCA通風管80與處於排放階段的蒸汽一起排放到濕井50中並且被限制在濕井氣相70中。結果，乾井40中的氣氛主要被蒸汽佔據，並且蒸氣已經藉由習知的被動式安全殼冷卻系統12有效地抽取和冷凝。 　　[0040] 然而，當被封閉在濕井氣相70中的氮氣經由真空斷路器閥90流回到乾井40中時，氮氣經由乾井供氣管20被吸入熱交換器16，同時乾井40中有蒸汽。蒸汽藉由熱交換器16冷卻並冷凝，而被吸入熱交換器16的氮氣未被冷凝並保留在熱交換器16中。 　　[0041] 一旦熱交換器16充滿氮氣，蒸汽就不能被吸入熱交換器16中。此時，習知的被動式安全殼冷卻系統12的蒸汽冷凝功能失效。於此情況下，被動式安全殼冷卻系統12完全不起作用。結果，安全殼容器30中的壓力可能更快地升高。由於填充熱交換器16的氮氣的排放受到限制，習知的被動式安全殼冷卻系統12的冷卻功能無法恢復。這是因為填充熱交換器16的氮氣不能經由氣體通風道22排放到濕井50中，因此當抑壓池60中的池水沸騰時，濕井氣相70中的壓力高於乾井40中的壓力。 　　[0042] 因此，即使安裝習知的被動式安全殼冷卻系統12，當使用主動式安全系統冷卻核心的緊急核心冷卻系統時，安全殼容器30也不能被冷卻，並且由於共因失效而無法補償使得餘熱排出系統3的可靠性降低。如上所述，習知的被動式安全殼冷卻系統12(其中氣體通風道22被引導到濕井50中)不能冷卻安全殼容器，而在冷卻劑失效事故時藉由主動式安全系統將水注入到反應器中。換言之，習知的被動式安全殼冷卻系統12不能在冷卻劑失效事故時被使用作為主動式安全系統的核反應器中的去除熱量的系統。 　　[0043] 順便說一下，如果被動式安全系統的重力驅動核心冷卻系統(GDCS)用於冷卻劑失效事故(例如ESBWR)中，則循環模式中注入反應器之冷卻水的流量率是去除核心衰減熱所需的最小流量率。因此，相當於所有供給的冷卻水(或相應於衰減熱的蒸汽)的蒸汽透過破裂開口和減壓閥流出。因此，等於衰減熱的蒸汽被供應到被動式安全殼冷卻系統，並且安全殼容器冷卻可以藉由習知的被動式安全殼冷卻系統進行。 　　[0044] ＜有關圖17的解釋＞ 　　現在，解釋ABWR之緊急核心冷卻系統的結構(其為具有主動式安全系統之習知的BWR的代表性範例)。 　　[0045] 如圖17所示，習知的ABWR之緊急核心冷卻系統具有三個主動式安全分區。每個主動式安全分區具有：常用於餘熱排出系統(RHR)3的低壓灌水系統(LPFL)2以及為主動式安全系統提供動力源的緊急柴油發電機(EDG)4d。餘熱排出系統3藉由反應器水冷卻劑系統(RCW)和反應器海水系統(RSW)進行冷卻。緊急柴油發電機(EDG)4d也藉由反應器水冷卻劑系統(RCW)和反應器海水系統(RSW)進行冷卻。此外，反應器核心隔離冷卻系統(RCIC)11被安裝在第一安全分區。反應器核心隔離冷卻系統11不需要用於操作的緊急柴油發電機(EDG)4d，因為反應器核心隔離冷卻系統11藉由其使用反應器中的蒸汽作為動力源的渦輪機來驅動。反應器核心隔離冷卻系統11也不需要反應器水冷卻劑系統的冷卻。因此，即使電廠停電，反應器核心隔離冷卻系統11也可以冷卻核心。 　　[0046] 反應器核心隔離冷卻系統也安裝在先前的BWR中，而不是ABWR。在先前的BWR而不是ABWR中，反應器核心隔離冷卻系統是非安全系統並且安裝在非安全分區。當反應器處於高壓(例如，約9MPa)至低壓(例如，約1MPa)時，反應器核心隔離冷卻系統可將水注入反應器壓力容器。在ABWR中，反應器核心隔離冷卻系統還具有緊急核心冷卻系統的功能。因此，反應器核心隔離冷卻系統是在緊急核心冷卻系統的第一安全分區。此外，在每一個第二和第三安全分區中都安裝高壓核心灌水系統(HPCF)1。 　　[0047] 因此，ABWR之緊急核心冷卻系統的高壓系統係由三個高壓系統組成，其包括一個反應器核心隔離冷卻系統11和兩個高壓核心灌水系統1。低壓系統也由三個低壓系統組成，這三個低壓系統是三個低壓灌水系統2。核心可以在冷卻劑失效事故中保持灌水。 　　[0048] 例如，作為設計基準事故的冷卻劑失效事故是例如在第二安全分區的高壓核心灌水系統1中的管線的破裂。即使在這種情況下假定在第三安全分區中的緊急柴油發電機(EDG)4d的單個故障，藉由反應器核心隔離冷卻系統11於反應器壓力容器102之高壓狀態下開始將水注入第一安全分區中。在反應器壓力容器102減壓之後，可以藉由第一安全分區中的低壓灌水系統2和第二安全分區中的低壓灌水系統2來注入水。 　　[0049] 如上所述，藉由反應器核心隔離冷卻系統11從反應器壓力容器102之高壓條件開始將水注入反應器壓力容器102中來保持核心101被淹沒。如果水沒有藉由反應器核心隔離冷卻系統11進行注入，則藉由在當反應器壓力容器102減壓之後啟用的低壓灌水系統2之注水的啟動將被延遲，並且核心101的上部 將被部分地覆蓋。然而，即使在這種情況下，其設計使得燃料護套的最高溫度將遠低於攝氏1200度(具體地，例如約攝氏900度)。 　　[0050] 另外，雖然沒有圖示，但安裝了作為用於反應器減壓手段的自動減壓系統(ADS)。當發生小直徑管線破裂事故等等時，自動減壓系統自動打開複數個安全洩壓閥以便減壓反應器。自動減壓系統通常安裝在習知的沸水式反應器中。 　　[0051] ＜有關圖18的解釋＞ 　　現在參照圖18解釋習知的氣冷注入系統(AIS)6。如圖18所示，習知的氣冷注入系統6具有電動泵6a、吸入管6c、噴射管6b、空氣散熱片冷卻器(AFC)61、循環泵65和循環管66。電動泵6a、吸入管6c和注入管6b的結構與習知的電動的主動式緊急核心冷卻系統的結構相同。 　　[0052] 空氣散熱片冷卻器61為氣冷式熱交換器，並且具有冷卻管62a的管束62和風扇63。冷卻水在冷卻管62a內流動，以及被風扇63驅動的外部空氣68吹向管束62。散熱片被附接到冷卻管62a以便提高散熱效率。風扇63藉由電動馬達64旋轉。管束62被支撐結構67固定和支撐。由空氣散熱片冷卻器61冷卻的冷卻水在由循環泵65驅動的循環管66內流動。冷卻水在電動泵6a中流動並冷卻電動泵6a，然後經由循環管66被引導至空氣散熱片冷卻器61的管束62。冷卻水再次被冷卻。 　　[0053] 在冷卻劑失效事故中，由於核心101中產生的衰減熱加熱破裂流，並且破裂流加熱抑壓池60中的池水，因為破裂流經由LOCA通風管80流至抑壓池60。由於習知的氣冷注入系統6使用從吸入管6c抽取的高溫池水作為水源，因此電動泵6a內側的溫度也升高。因此，需要藉由來自空氣散熱片冷卻器61的冷卻水來冷卻作為滑動部的機械密封部。普通緊急核心冷卻系統的電動泵藉由從反應器水冷卻劑系統供應的冷卻水而被冷卻。 　　[0054] 在氣冷注入系統6的情況下，使用空氣散熱片冷卻器61代替反應器水冷卻劑系統。由於空氣散熱片冷卻器61直接散熱至外部空氣，所以空氣散熱片冷卻器61具有不需要反應器水冷卻劑系統所需的反應器海水系統之優點。因此，氣冷注入系統6的動力源通常是不需要由反應器水冷卻劑系統冷卻的燃氣渦輪機發電機。於某些情況下，氣冷注入系統6的動力源也是不需要藉由反應器水冷卻劑系統進行冷卻的氣冷柴油發電機(氣冷DG)。於這種情況下，氣冷DG由空氣散熱片冷卻器61冷卻。因為吸入和排出外部空氣，空氣散熱片冷卻器61通常安裝在建築物的屋頂上。或者，空氣散熱片冷卻器61可以安裝在建築物內部，固定外部氣流通道用於吸入和排出外部空氣。
[0055] 在習知的混合安全系統，餘熱排出系統係設置在每個主動式安全分區中。然而，存在這樣的問題：如所公開的那樣，每個餘熱排出系統需要反應器水冷卻劑系統和反應器海水系統作為輔助系統，從而需要很多構成裝置，諸如電動泵和管道線，如在日本專利申請公開2005-201742A中。在具有三個或多個主動式安全分區之習知的混合主動式安全系統的情況下，這取決於主動式安全分區的數量導致許多構成裝置。 　　[0056] 基本上，為了提高安全性，最好增加主動式安全分區的數量。如果考慮到單個故障，則至少需要兩個主動式安全分區。然而，如果主動式安全分區的數量增加到三個或多個，則反應器水冷卻劑系統的數量和反應器海水系統的數量將增加，以及裝置的數量將增加，這將是問題。 　　[0057] 此外，即使增加餘熱排出系統的數量，由於同類主動式裝置的共模故障，總可靠性也不會提高很多，這是另一個問題。此外，反應器海水系統對於巨大地震和大型海嘯而言是脆弱的。如果反應器海水系統由於巨大地震或大型海嘯而失去功能，餘熱排出系統也將失去其功能，這是又一個問題。 　　[0058] 在習知的被動式安全殼冷卻系統中，於冷卻劑失效事故時，如果主動式緊急核心冷卻系統被啟用則安全殼容器不能被冷卻，並且由於共因失效導致的餘熱排出系統之可靠性限制不能被補償。 　　[0059] 本發明實施例的目的是提高在具有三個或多個主動式安全分區的核電廠中的冷卻劑失效事故中冷卻安全殼容器的可靠性，同時減少餘熱排出系統、反應器水冷卻劑系統和反應器海水系統的組件數量。 　　[0060] 根據一實施例，提出一種用於沸水式反應器設備的緊急核心冷卻系統，該設備包括：反應器壓力容器(102)，其含有核心(101)安全殼容器(30)，具有：乾井(40)，其含有該反應器壓力容器(102)，濕井(50)，在其下部含有抑壓池(60)，以及在其上部含有濕井氣相(70)，LOCA通風管(80)，其連接該乾井(40)和該抑壓池(60)，外井(32)，其設置在該乾井(40)和該濕井(50)外側，該外井(32)經由乾井共用壁(40c)鄰近該乾井(40)以及經由濕井共用壁(50a)鄰近該濕井(50)，以及儲存水的洗滌池(33)，其設置在該外井(32)中，該緊急核心冷卻系統包含：至少三個主動式安全分區，其各包括僅一個電動主動式安全系統，至少一被動式安全分區，其各包括不需要任何電動馬達的被動式安全系統； 　　緊急電源(4)，其設置在該些主動式安全分區的每一者中，該緊急電源供給電源至該電動主動式安全系統；以及先進的被動式安全殼冷卻系統(8)，其設置在包括氣體通風道(82)的該被動式安全分區中，該氣體通風道(82)之前端浸入在該洗滌池(33)的水中，該先進的被動式安全殼冷卻系統(8)被組態以當發生冷卻劑失效事故及啟用該主動式安全系統時能夠冷卻該安全殼容器(30)，其中該至少三個主動式安全分區之外的僅兩個主動式安全分區各包括低壓灌水系統(2)，其通常與餘熱排出系統(3)一起作為僅一個電動主動式安全系統，除了僅兩個主動式安全分區外的該些主動式安全分區包括作為僅一個電動主動式安全系統的氣冷注入系統(6)，除了僅兩個主動式安全分區外的該些主動式安全分區的各者包括該低壓灌水系統(2)，該低壓灌水系統通常與該餘熱排出系統(3)一起使用，以及該先進的被動式安全殼冷卻系統(8)包括：冷卻水池(83)，其用於儲存冷卻水(84)，該冷卻水池(83)被設置在該安全殼容器(30)的外側；熱交換器(16)，其包括入口充氣部(17)、出口充氣部(18)及傳熱管(19)，該熱交換器(16)的至少一部分被浸入在該冷卻水池(83)的該冷卻水(84)中；供氣管(20)，其一端連接至該熱交換器(16)之該入口充氣部(17)及另一端連接至該安全殼容器(30)之氣相部分，該供氣管(20)被組態以將該安全殼容器(30)中的氣體引導至該熱交換器(16)中；冷凝物返回管(21)，其一端連接至該熱交換器(16)之該出口充氣部(18)及另一端連接至該安全殼容器(30)，該冷凝物返回管(21)被組態以將該熱交換器(16)中的冷凝物引導至該安全殼容器(30)中；以及氣體通風道(82)，其一端連接至該熱交換器(16)之該出口充氣部(18)及另一端浸入在該外井(32)之該洗滌池(33)中，該氣體通風道(82)被組態以將該熱交換器(16)中的不可冷凝氣體排放到該外井(32)中。 　　[0061] 根據另一實施例，提出一種沸水式反應器設備，包含：核心(101)；反應器壓力容器(102)，其含有該核心(101)；安全殼容器(30)，具有：乾井(40)，其含有該反應器壓力容器(102)，濕井(50)，在其下部含有抑壓池(60)，以及在其上部含有濕井氣相(70)，LOCA通風管(80)，其連接該乾井(40)和該抑壓池(60)，外井(32)，其設置在該乾井(40)和該濕井(50)外側，該外井(32)經由乾井共用壁(40c)鄰近該乾井(40)以及經由濕井共用壁(50a)鄰近該濕井(50)，以及儲存水的洗滌池(33)，其設置在該外井(32)中；以及緊急核心冷卻系統，其包括：至少三個主動式安全分區，其各包括僅一個電動主動式安全系統，至少一被動式安全分區，其各包括不需要任何電動馬達的被動式安全系統；緊急電源(4)，其設置在該些主動式安全分區的每一者中，該緊急電源供給電源至該電動主動式安全系統；以及先進的被動式安全殼冷卻系統(8)包括設置在該被動式安全分區中的氣體通風道(82)，該氣體通風道(82)之前端浸入在該洗滌池(33)的水中，該先進的被動式安全殼冷卻系統(8)被組態以當發生冷卻劑失效事故及啟用該主動式安全系統時能夠冷卻該安全殼容器(30)，其中該至少三個主動式安全分區之外的僅兩個主動式安全分區各包括低壓灌水系統(2)，其通常與餘熱排出系統(3)一起作為僅一個電動主動式安全系統，除了僅兩個主動式安全分區外的該些主動式安全分區各包括作為僅一個電動主動式安全系統的氣冷注入系統(6)，除了僅兩個主動式安全分區外的該些主動式安全分區的各者包括該低壓灌水系統(2)，該低壓灌水系統通常與該餘熱排出系統(3)一起使用，以及該先進的被動式安全殼冷卻系統(8)包括：冷卻水池(83)，其用於儲存冷卻水(84)，該冷卻水池(83)被設置在該安全殼容器(30)的外側；熱交換器(16)，其包括入口充氣部(17)、出口充氣部(18)及傳熱管(19)，該熱交換器(16)的至少一部分被浸入在該冷卻水池(83)的該冷卻水(84)中；供氣管(20)，其一端連接至該熱交換器(16)之該入口充氣部(17)及另一端連接至該安全殼容器(30)之氣相部分，該供氣管(20)被組態以將該安全殼容器(30)中的氣體引導至該熱交換器(16)中；冷凝物返回管(21)，其一端連接至該熱交換器(16)之該出口充氣部(18)及另一端連接至該安全殼容器(30)，該冷凝物返回管(21)被組態以將該熱交換器(16)中的冷凝物引導至該安全殼容器(30)中；以及氣體通風道(82)，其一端連接至該熱交換器(16)之該出口充氣部(18)及另一端浸入在該外井(32)之該洗滌池(33)中，該氣體通風道(82)被組態以將該熱交換器(16)中的不可冷凝氣體排放到該外井(32)中。 　　[0062] 根據又一實施例，提出一種沸水式反應器設備，包含：核心(101)；反應器壓力容器(102)，其含有該核心(101)；安全殼容器(30)；以及緊急核心冷卻系統，其組態以能夠冷卻該安全殼容器(30)或該核心(101)中的至少一者，其中該緊急核心冷卻系統包括：至少三個主動式安全分區，其各包括僅一個電動主動式安全系統，以及至少一被動式安全分區，其各包括不需要任何電動馬達的被動式安全系統，該至少三個主動式安全分區中僅兩個各包括低壓灌水系統(2)，其作為僅一個電動主動式安全系統，該些主動式安全分區除了僅兩個主動式安全分區外，各個主動式安全分區包括低壓灌水系統(2)，每個低壓灌水系統(2)都包括氣冷注入系統(6)作為僅一個電動主動式安全系統，以及該至少一被動式安全分區各包括先進被動式安全殼冷卻系統(8)，其組態以當啟用該主動式安全系統時能夠冷卻該安全殼容器(30)。 　　[0063] 如上所述，根據本發明的當前實施例，提高在具有三個或多個主動式安全分區的核電廠中的冷卻劑失效事故中冷卻安全殼容器的可靠性，同時減少餘熱排出系統、反應器水冷卻劑系統和反應器海水系統的組件數量。另外，根據這些實施例，藉由增加設置在主動式安全分區中的主動式安全系統和緊急電源的多樣性，相對於電廠停電(SBO)和損失最終散熱片(LUHS)，可靠性被大大提高。
[0065] 現在參照圖1至11描述本發明的具體實施例。 　　[0066] 在這些圖式中，與圖12至18中相同或相似的部分用相同的元件符號表示，並且將省略一些重複的解釋。 　　[0067] ＜＜第一實施例＞＞ 　　現在參照圖1至4說明第一實施例。 　　[0068] ＜有關圖1的解釋＞ 　　圖1為根據本發明的緊急核心冷卻系統之第一實施例的整體結構的說明圖。本實施例之緊急核心冷卻系統(ECCS)係由第一至第四安全分區構成。第一至第三安全分區為主動式安全分區。第四安全分區為具有被動式緊急核心冷卻系統的被動式安全分區。在第一和第二主動式安全分區中的每一者中，僅作為一電動低壓核心冷卻系統的低壓灌水系統(LPFL)2、作為通常使用具有低壓灌水系統2之一部分的泵和管線之餘熱排出系統的餘熱排出系統(RHR)3以及向低壓灌水系統2和餘熱排出系統3供電的緊急電源(EPS)4。因此一部分低壓灌水系統2和餘熱排出系統3共用一些泵和部分管線，在圖1中顯示為「LPFL 2/RHR 3」。 　　[0069] 此外，雖然沒有圖示，但安裝了作為用於反應器減壓手段的自動減壓系統(ADS)。自動減壓系統是一種在小直徑管線破裂事故的情況下自動打開複數個安全洩壓閥並且為反應器減壓的系統。自動減壓系統通常也安裝在習知的沸水式反應器中。 　　[0070] 至少在設計基準事故(DBA)的冷卻劑失效事故(LOCA)中，每個低壓灌水系統2具有用於冷卻核心的100%注水能力。亦即，低壓灌水系統2能夠在僅僅操作一個系統的情況下在指定的操作壓力下(例如小於2MPa)在設計基準事故之冷卻劑失效事故中安全地冷卻核心。 　　[0071] 餘熱排出系統3的熱排出能力是在僅操作一個系統時在設計基準事故中冷卻核心和安全殼容器所需的至少100%熱排出速率。這意味著必須操作至少一個主動式安全系統分區中的餘熱排出系統3，以便在設計基準事故中確保冷卻核心和安全殼容器所需的100%熱排出能力。 　　[0072] 氣冷注入系統(AIS)6和用於供電給氣冷注入系統6的緊急電源4被安裝在第三主動式安全分區中，作為僅一個電動緊急核心冷卻系統。在氣冷注入系統6中的電動泵6a由空氣散熱片冷卻器61冷卻(參閱圖18)。例如，氣冷注入系統6具有在設計基準事故之冷卻劑失效事故中所需的至少100%的注入流量率。 　　[0073] 緊急電源4可以具有2×50%的容量而不是1×100%的容量。也就是說，緊急電源4可包括兩個小尺寸緊急電源單位。 　　[0074] 低壓灌水系統2可由其它類型的電動低壓緊急核心冷卻系統取代。 　　[0075] 此外，在其中安裝被動式緊急核心冷卻系統的第四安全分區中，安裝了隔離冷凝器(IC)5和先進被動式安全殼冷卻系統(APCCS)8。例如，隔離冷凝器5和先進被動式安全殼冷卻系統8具有共用的冷卻水源，其儲存足以去除七天的衰減熱之大量的水(例如，5000 m3 )。 　　[0076] 在第一實施例中，緊急電源4可為緊急柴油發電機(EDG)、燃氣渦輪機發電機(GTG)(參照圖6)或氣冷柴油發電機(氣冷DG)。氣冷注入系統6可以是與參考圖18在上面解釋的常規空氣冷卻注入系統6相同的類型，或者可以是低壓氣冷注入系統(LAIS)(參見圖5等)或高壓氣冷注入系統(HAIS)(參見圖6等)。 　　[0077] ＜有關圖2的解釋＞ 　　現在參照圖2描述在第一實施例中使用的先進的被動式安全殼冷卻系統(APCCS)8。 　　[0078] 安全殼容器30由乾井40、濕井50和外井32構成。乾井40和濕井50的外壁集成在單個空心圓柱形壁中。乾井40和濕井50內的氣氛被氮氣置換。乾井40和濕井50構成了安全殼容器的一部分，並具有耐壓性和氣密性。外井32設置在乾井40和濕井50的外側。外井32經由乾井共用壁40c設置在乾井40附近，並且經由濕井共用壁50a與濕井50相鄰。外井32之頂部為平板形狀並且被稱為頂板32a。在外井32中的氣氛由氮氣置換。外井32構成了安全殼容器30的一部分，並具有耐壓性和氣密性。包括外井32之安全殼容器30的設計壓力為例如310 kPa(表壓)。在圖2所示之範例中，外井32設置在乾井40和濕井50的一側上。或者，圓形圓柱形外井32可以覆蓋所有為圓形圓柱形之乾井40和濕井50。這樣的例子在日本專利申請公開2012-117821A中揭露。 　　[0079] 安全殼容器30可以是例如鋼質例如、鋼筋混凝土安全殼容器(RCCV)、預應力混凝土安全殼容器(PCCV)或鋼質混凝土複合安全殼容器(SCCV)。在RCCV和PCCV中，容器的內表面襯有鋼襯墊。圖2顯示SCCV的範例。 　　[0080] 先進的被動式安全殼冷卻系統(APCCS)8之熱交換器16被安裝浸入在APCCS池83的池水84中。APCCS池83設置在安全殼容器30的外側。氣體通風道82的一端連接到熱交換器16的出口充氣部18的上部，氣體通風道82的另一端浸入洗滌池33中的水中，洗滌池33設置在外井32中。氣體通風道82在外井32中延伸。乾井供氣管20的一端在乾井40中開口，乾井供氣管20的另一端連接到熱交換器16的入口充氣部17。乾井供氣管20在外井32中延伸。乾井供氣管20引導在乾井40中的氣體進入熱交換器16之入口充氣部17。 　　[0081] 在本實施例中，隔離閥20a被安裝在乾井供氣管20上。在圖2所示之情況中，隔離閥20a在一般操作期間關閉。於此情況下，隔離閥20a由事故中的訊號打開。訊號可為手動開啟訊號或事故開啟訊號。事故開啟訊號可能由高乾井壓力訊號或高乾井溫度訊號觸發。隔離閥20a是選擇性的並且可以省略。 　　[0082] 濕井供氣管(供氣管)48的一端(第一端)在濕井氣相70中打開，並且濕井供氣管48的另一端(第二端)連接至在隔離閥20a和入口充氣部17之間的乾井供氣管20。或者，濕井供氣管48的第二端可以直接連接到熱交換器16的入口充氣部17。濕井供氣管48在外井32中延伸。濕井供氣管48引導在濕井氣相70中的氣體進入熱交換器16之入口充氣部17。 　　[0083] 止回閥49安裝在濕井供氣管48上。止回閥49檢查從乾井40到濕井氣相70的濕井供氣管48中的逆流。止回閥49是選擇性的，並且當安裝隔離閥20a時可以省略。 　　[0084] 雖然乾井供氣管20和濕井供氣管48皆安裝在圖2中，或者，可以只安裝它們中的其中一者(參見圖3)。 　　[0085] 冷凝物返回管81的一端連接到熱交換器16的出口充氣部18的下部，以及冷凝物返回管81的另一端在安全殼容器30中打開。冷凝物返回管81在外井32中延伸。冷凝物返回管81將在出口充氣部18中的冷凝物返回至安全殼容器30。雖然在所示範例中冷凝物返回管81將冷凝物返回至濕井50之中，或者冷凝物返回管81可將冷凝物返回至乾井40之中。 　　[0086] 熱交換器16、入口充氣部17、出口充氣部18和傳熱管19之結構與圖15中所示之習知的被動式安全殼冷卻系統相同。 　　[0087] ＜有關圖3的解釋＞ 　　現在參照圖3描述在第一實施例中使用的先進的被動式安全殼冷卻系統(APCCS)8的修飾範例。在圖3所示之範例中，安裝了乾井供氣管20，但沒有安裝隔離閥20a(圖2)。濕井供氣管48和止回閥49(圖2)皆不安裝。於此範例中，濕井氣相70中的氣體通過真空斷路器閥90流入乾井40中，並通過乾井供氣管20與乾井40中的氣體一起流入熱交換器16的入口充氣部17。 　　[0088] 在冷卻劑失效事故中，當主動式安全系統將水注入到反應器中時，安全殼容器30可由圖2或3中所示的先進的被動式安全殼容器冷卻系統8冷卻(參見圖4)。即使氮氣流入熱交換器16，氮氣可以藉由熱交換器16和外井32之間的壓力差排出到外井32。因此，即使抑壓池60中的池水沸騰，抑壓池60中產生的蒸汽也被引導至熱交換器16並在其中冷凝。 　　[0089] 在圖2所示之結構中，濕井氣相70中的蒸氣經由濕井供氣管48被引導至熱交換器16。在圖3所示之結構中，濕井氣相70中的蒸氣經由真空斷路器閥90流入乾井40，並且接著經由乾井供氣管20至熱交換器16。 　　[0090] 在兩個情況下，以蒸汽流入熱交換器16的氮氣經由氣體通風道82排出到外井32。因此，先進的被動式安全殼冷卻系統8可連續冷凝安全殼容器30中的蒸汽以及冷卻安全殼容器30。因此，在先進的被動式安全殼冷卻系統8中，氣體通風道82的尖端浸入在洗滌池33中的水中，並且氮可以在外井32中排出。 　　[0091] ＜有關圖4的解釋＞ 　　現在參照圖4，解釋在冷卻劑失效事故中安全殼容器30中壓力的計算結果。於此情況下，使用先進的被動式安全殼冷卻系統8來冷卻安全殼容器30，同時藉由主動式安全系統繼續將水注入反應器中。電廠的功率輸出級為1350 MWe的ABWR。在冷卻劑失效事故時，使用先進的被動式安全殼冷卻系統8來冷卻安全殼容器30，同時藉由氣冷注入系統6將水注入到反應器中。氣冷注入系統6的能力被假定與低壓灌水系統2的能力相同。 　　[0092] 圖4的結果顯示在安全殼容器30中的壓力充分低於設計壓力Pd，並且安全殼容器30被先進的被動式安全殼冷卻系統8充分冷卻。亦即，先進的被動式安全殼冷卻系統8用作在使用主動式安全系統之反應器的冷卻劑失效事故中的餘熱排出系統。藉由氣冷注入系統6的注入水和破裂流，核心101之衰減熱被轉移到抑壓池60中的池水，並且所產生的蒸汽被先進的被動式安全殼冷卻系統8冷凝。因此，安全殼容器30由先進的被動式安全殼冷卻系統8冷卻。 　　[0093] 核心101由氣冷注入系統6冷卻，並且核心101的衰減熱最終被先進的被動式安全殼冷卻系統8排出。因此，即使安全殼容器30未被餘熱排出系統3冷卻，在冷卻劑失效事故中藉由氣冷注入系統6和先進的被動式安全殼冷卻系統8也保證了核心101和安全殼容器30的完整性。 　　[0094] 第一實施例與先前技術的主要區別在於，在第一實施例中，當主動式安全分區的數量為三時，餘熱排出系統3的數量減少至最少兩個。其結果，反應器水冷卻劑系統的數量和反應器海水系統的數量都減至最少兩個。另一方面，在冷卻劑失效事故中安全殼容器30由先進的被動式安全殼冷卻系統8冷卻，使得與使用習知的被動式安全殼冷卻系統12的混合安全系統(圖12)相比，安全殼容器30之冷卻的可靠性大大提高。 　　[0095] 例如，在混合安全系統(圖12)中，即使習知的被動式安全殼系統12與主動式安全系統的緊急核心冷卻系統一起用於冷卻劑失效事故，安全殼容器30也不能被冷卻( 參見圖16)。因此，為了滿足單一故障和線上維護的N-2安全準則，需要三個餘熱排出系統3、三個反應器水冷卻劑系統和三個海水系統。由於每個反應器水冷卻劑系統和海水系統都冗餘地安裝主動式組件，因此總共需要15個泵。但是，由於共因失效，存在失去三個系統之全部功能的風險。具體而言，由於海水被用作最終散熱器，所以同時由於巨大地震或大型海嘯而導致所有系統的功能完全喪失功能的風險。 　　[0096] 相反，在第一實施例中，就餘熱排出功能而言，即使第一安全區段中的餘熱排出系統3和第二安全分區中的餘熱排出系統3的線上維護中的單個故障被認為是在冷卻劑失效事故喪失時，安全殼容器30被先進的被動式安全殼冷卻系統8冷卻。因此，可以滿足N-2安全準則。另外，由於先進的被動式安全殼冷卻系統8不需要主動式組件或任何緊急電源，因此它是高度可靠的。再者，由於氣氛被用於最終的散熱器，因此對於諸如巨大地震或大海嘯等自然災害的可靠性極高。 　　[0097] 如上所述，在具有被動式安全系統和主動式緊急核心冷卻系統的混合安全系統中，即使當操作主動式安全系統時，也可以使用先進的被動式安全殼冷卻系統來冷卻安全殼容器。因此，安全殼容器可以使用先進的被動式安全殼冷卻系統進行冷卻，而主動式安全系統在冷卻劑失效事故中對核心進行冷卻，從而顯著提高了對抗冷卻劑失效事故的可靠性。 　　[0098] 餘熱排出系統使用海水作為最終的散熱器並且需要反應器海水系統，該系統擔心由於巨大地震或大海嘯造成冗餘系統的功能同時喪失。此外，餘熱排出系統需要反應器水冷卻劑系統作為輔助系統和大量的組件。 　　[0099] 根據本實施例，可以將餘熱排出系統的數量減少到兩個，同時藉由先進的被動式安全殼冷卻系統在冷卻劑失效事故中提高了安全殼容器的冷卻功能。此外，藉由將餘熱排出系統的數量減少到兩個，其他電動主動式安全系統可以改變為獨立於餘熱排出系統的氣冷注入系統。氣冷注入系統獨立於反應器水冷卻劑系統、反應器海水系統和緊急柴油發電機。因此，可以提供具有有限數量的子系統之緊急核心冷卻系統，其對於巨大地震、大海嘯、長期SBO(電廠停電)和最終散熱器的損失(LUHS)具有非常高的可靠性。 　　[0100] ＜＜第二實施例＞＞ 　　現在參照圖5說明第二實施例。在這實施例中，作為緊急電源的緊急柴油發電機(EDG)4d係設置在每一個第一和第二安全分區中。作為緊急電源的燃氣渦輪機(GTG)9係設置在第三安全分區中。再者，低壓氣冷注入系統(LAIS)7係設置僅作為在第三安全分區中的電動主動式安全系統。低壓氣冷注入系統7是馬達驅動的低壓注入系統。低壓氣冷注入系統7的容量與低壓灌水系統2的容量相同。其他特徵與第一實施例的特徵相同。低壓氣冷注入系統7的電動泵由空氣散熱片冷卻器61冷卻(參見圖18)，反應器海水系統不用於冷卻它。 　　[0101] 在本實施方式中，由於緊急柴油發電機4d和燃氣渦輪發電機9中的緊急電源的多樣化，所以具有能夠抑制因共因失效而引起的電廠停電的頻率的優點。此外，由於主動式安全系統在低壓灌水系統2和低壓氣冷注入系統7中多樣化，所以可以抑制由於共因失效導致的主動式安全系統的總損失的頻率。 　　[0102] 在本實施例中，氣冷柴油發電機可被用取代燃氣渦輪發電機9。氣冷柴油發電機不需要反應器海水系統。 　　[0103] ＜＜第三實施例＞＞ 　　現在參照圖6說明第三實施例。在這實施例中，高壓氣冷注入系統(HAIS)10係設置僅作為在第三安全分區中的電動主動式安全系統。高壓氣冷注入系統10是馬達驅動的高壓注入系統。高壓氣冷注入系統10的容量與高壓核心灌水系統(HPCF)1的容量相同。其他特徵與第二實施例的特徵相同。在高壓氣冷注入系統10中的電動泵由空氣散熱片冷卻器61冷卻(參閱圖18)，以及反應器海水系統不用於冷卻它。 　　[0104] 在本實施例中，由於主動式安全系統在低壓灌水系統2和高壓氣冷注入系統10中多樣化，所以可以抑制由於共因失效導致的主動式安全系統的總損失的頻率。此外，由於存在高壓氣冷注入系統10，因此可以在不進行反應器減壓的情況下冷卻核心。因此，可以冷卻核心而不會因供水瞬態損失或由於小直徑管線破裂造成的冷卻劑失效事故而使反應器減壓。結果，可以顯著降低由反應器減壓失敗引起的核心熔化的頻率。 　　[0105] 在本實施例中，氣冷柴油發電機可被用取代燃氣渦輪發電機(GTG)9。氣冷柴油發電機不需要反應器海水系統。 　　[0106] ＜＜第四實施例＞＞ 　　現在參照圖7說明第四實施例。在這實施例中，提供了第一至第四安全分區，它們是主動式安全分區。此外，還提供了第五個安全分區，這是一個被動式安全分區。本實施例的第一至第三安全分區的結構與圖5中所示之第二實施例的結構相同。第四安全分區的結構與第三安全分區的結構相同。本實施例的第五安全分區的結構與圖1所示之第一實施例的第四安全分區的結構相同。 　　[0107] 在本實施例中，存在用於主動式安全系統的四個安全分區，其包括兩個低壓灌水系統(LPFL)2和兩個低壓氣冷注入系統(LAIS)7。 　　[0108] 由於與第二實施例(圖5)相比增加了一個低壓氣冷注入系統7，所以改善了對於冷卻劑失效事故的可靠性。另外，由於燃氣渦輪發電機(GTG)9的數量也增加，所以可以減少電廠停電的發生頻率。此外，即使假設主動式安全系統發生管線破裂，發生單個故障和進行線上維護，第四個主動式安全系統也可以對核心進行冷卻。也就是說，主動式安全系統的緊急核心冷卻系統也滿足N-2安全準則。 　　[0109] 本實施例之餘熱排出系統在冷卻劑失效事故時滿足如第一實施例那樣的N-2安全準則。因此，本實施例滿足核心冷卻和餘熱排出中的安全功能的N-2安全準則。 　　[0110] 在本實施例之替代變化中，氣冷DG可被用取代燃氣渦輪發電機(GTG)9。氣冷DG不需要任何反應器海水系統。 　　[0111] ＜＜第五實施例＞＞ 　　現在參照圖8說明第五實施例。在這實施例中，提供了第一至第四安全分區，它們是主動式安全分區。此外，還提供了第五個安全分區，這是一個被動式安全分區。本實施例的第一和第二安全分區的結構與圖5中所示之第二實施例的結構相同。在第三和第四安全分區的每一者中，安裝了作為僅一個的電動主動式安全系統和燃氣渦輪發電機(GTG)9的高壓氣冷注入系統(HAIS)。本實施例的第五安全分區的結構與圖1所示之第一實施例的第四安全分區的結構相同。在本實施例中，存在四個主動式安全系統，並且存在兩個低壓灌水系統(LPFL)2和兩個高壓氣冷注入系統(HAIS)10。 　　[0112] 由於與第三實施例(圖6)相比增加了一個高壓氣冷注入系統10，所以改善了對於冷卻劑失效事故的可靠性。另外，由於燃氣渦輪發電機(GTG)9的數量也增加，所以可以減少電廠停電的發生頻率。此外，即使假設主動式安全系統發生管線破裂，發生單個故障和進行線上維護，第四個主動式安全系統也可以對核心進行冷卻。也就是說，主動式安全系統的緊急核心冷卻系統也滿足N-2安全準則。 　　[0113] 本實施例之餘熱排出系統在冷卻劑失效事故時滿足如第一實施例那樣的N-2安全準則。因此，本實施例滿足核心冷卻和餘熱排出中的安全功能的N-2安全準則。此外，由於提供了兩個高壓氣冷系統，在供水瞬態損失或小直徑破裂的冷卻劑失效事故時，可以以更高的可靠性冷卻核心。結果，可以顯著降低由反應器減壓失敗引起的核心熔化的頻率。 　　[0114] 在本實施例中，氣冷柴油發電機可被用取代燃氣渦輪發電機9。氣冷柴油發電機不需要反應器海水系統。 　　[0115] ＜＜第六實施例＞＞ 　　現在參照圖9說明第六實施例。在這實施例中，提供了第一至第四安全分區，它們是主動式安全分區。此外，還提供了第五個安全分區，這是一個被動式安全分區。本實施例的第一和第二安全分區的結構與圖5中所示之第二實施例的結構相同。在第三安全分區中，安裝了作為僅一個的電動主動式安全系統和燃氣渦輪發電機(GTG)9的低壓氣冷注入系統(LAIS)7。在第四安全分區中，安裝了作為僅一個的電動主動式安全系統和燃氣渦輪發電機(GTG)9的高壓氣冷注入系統(HAIS)10。在第三安全分區和第四安全分區中的結構可彼此交換。第五安全分區中的結構與第一實施例(圖1)的第四安全分區的結構相同。 　　[0116] 在本實施例中，存在用於主動式安全系統的四個安全分區，其包括兩個低壓灌水系統(LPFL)2、一個低壓氣冷注入系統(LAIS)7和一個高壓氣冷注入系統(HAIS)10。 　　[0117] 在本實施例中，即使假設主動式安全系統發生管線破裂，發生單個故障和進行線上維護，第四個主動式安全系統也可以對核心進行冷卻。也就是說，主動式安全系統的緊急核心冷卻系統也滿足N-2安全準則。本實施例之餘熱排出系統在冷卻劑失效事故時滿足如第一實施例那樣的N-2安全準則。因此，本實施例滿足用於冷卻劑失效事故的N-2安全準則。此外，由於在本實施例中設置了低壓氣冷注入系統7和高壓氣冷注入系統10，所以提供了氣冷注入系統的多樣性，從而提高了可靠性。 　　[0118] 在本實施例中，氣冷柴油發電機可被用取代燃氣渦輪發電機9。氣冷柴油發電機不需要反應器海水系統。 　　[0119] ＜＜第七實施例＞＞ 　　現在參照圖10說明第七實施例。在這實施例中，提供了第一至第四安全分區，它們是主動式安全分區。此外，還提供了第五個安全分區，這是一個被動式安全分區。上述的特徵與第六實施例(圖9)的特徵相同。例如，本實施例與第六實施例的不同之處在於它具有在第一安全分區中由蒸汽渦輪機驅動的反應器核心隔離冷卻系統(RCIC)11。反應器核心隔離冷卻系統11是高壓注入系統，其在高壓條件下將水注入反應器壓力容器中。 　　[0120] 在本實施例中，存在五個主動式安全系統，其包括兩個低壓灌水系統(LPFL)2、兩個高壓氣冷注入系統(HAIS)10和一個反應器核心隔離冷卻系統(RCIC)11。由於與第六實施例相比在本實施例中增加了高壓注入系統，所以改善了在不進行減壓的情況下冷卻核心的可靠性。因此，冷卻核心的可靠性得到改善，而不會導致供水瞬態損失或由於小直徑管線破裂引起的冷卻劑失效事故之減壓。另外，由於提供了三個高壓核心冷卻系統，其與ABWR具有相同的組態，所以核心可以在冷卻劑失效事故中保持浸沒。或者，反應器核心隔離冷卻系統(RCIC)11可以設置在任何其他主動式安全分區中。 　　[0121] 在本實施例中，氣冷柴油發電機可被用取代燃氣渦輪發電機9。氣冷柴油發電機不需要反應器海水系統。 　　[0122] ＜＜第八實施例＞＞ 　　現在參照圖11說明第八實施例。在這實施例中，提供了第一至第五安全分區，它們是主動式安全分區。此外，還提供了第六個安全分區，這是一個被動式安全分區。本實施例的第一和第二安全分區的結構與第二實施例(圖5)的結構相同。第三和第四安全分區的每一者具有作為僅一個的電動主動式安全系統和燃氣渦輪發電機9的高壓氣冷注入系統10。在第五安全分區中，設置了由蒸汽渦輪機驅動的反應器隔離冷卻系統11。 　　[0123] 本實施例與第七實施例(圖10)的不同之處在於第五安全分區僅用於反應器隔離冷卻系統11。結果，可以避免當低壓灌水系統2 /餘熱排出系統3由於火災或溢流而失去功能的同時反應器隔離冷卻系統11失去其功能。結果，混合安全系統的可靠性進一步提高。 　　[0124] 在本實施例中，氣冷柴油發電機可被用取代燃氣渦輪發電機9。氣冷柴油發電機不需要反應器海水系統。 　　[0125] ＜＜其它實施例＞＞ 　　儘管已經描述了某些實施例，但是這些實施例僅僅是以舉例的方式給出，並不意圖限制本發明的範圍。事實上，本文敘述的新穎實施例可以以各種其他形式來實施； 此外，在不脫離本發明的精神的情況下，可以對本文敘述的實施例之形式進行各種省略、替換和改變。所附申請專利範圍及其均等物旨在覆蓋落入本發明之範圍和精神內的這些形式或修改。
[0126]1‧‧‧高壓核心灌水系統(HPCF)2‧‧‧低壓灌水系統(LPFL)3‧‧‧餘熱排出系統(RHR)4‧‧‧緊急電源(EPS)4d‧‧‧緊急柴油發電機(EDG)5‧‧‧隔離冷凝器(IC)6‧‧‧氣冷注入系統(AIS)6a‧‧‧電動泵6b‧‧‧注入管線6c‧‧‧吸入管線7‧‧‧低壓氣冷注入系統(LAIS)8‧‧‧先進的被動式安全殼冷卻系統(APCCS)10‧‧‧高壓氣冷注入系統(HAIS)11‧‧‧反應器核心隔離冷卻系統(RCIC)12‧‧‧被動式安全殼冷卻系統(PCCS)13‧‧‧冷卻水池14‧‧‧冷卻水15‧‧‧排氣管16‧‧‧熱交換器17‧‧‧入口充氣部18‧‧‧出口充氣部19‧‧‧傳熱管20‧‧‧乾井供氣管(供氣管)20a‧‧‧隔離閥21‧‧‧冷凝物返回管線22‧‧‧氣體通風道23‧‧‧管板30‧‧‧安全殼容器32‧‧‧外井32a‧‧‧頂板33‧‧‧洗滌池40‧‧‧乾井40b‧‧‧下乾井40c‧‧‧乾井共用壁48‧‧‧濕井供氣管(供氣管)49‧‧‧止回閥50‧‧‧濕井50a‧‧‧濕井共用壁60‧‧‧抑壓池61‧‧‧空氣散熱片冷卻器(AFC)62‧‧‧管束62a‧‧‧冷卻管63‧‧‧風扇64‧‧‧電動馬達65‧‧‧泵66‧‧‧循環管67‧‧‧支撐結構68‧‧‧外部空氣70‧‧‧濕井氣相80‧‧‧LOCA通風管81‧‧‧冷凝物返回管82‧‧‧氣體通風道83‧‧‧APCCS池84‧‧‧池水90‧‧‧真空斷路器閥91‧‧‧底座91a‧‧‧底座空腔92‧‧‧RPV裙部93‧‧‧RPV支撐部101‧‧‧核心102‧‧‧反應器壓力容器(RPV)103‧‧‧冷卻水104‧‧‧破裂開口110‧‧‧安全殼容器蓋
[0064] 　　圖1為根據本發明顯示緊急核心冷卻系統之第一實施例之整體結構的說明圖。 　　圖2為根據本發明的緊急核心冷卻系統之先進安全殼冷卻系統之範例的整體結構的說明圖。 　　圖3為根據本發明的緊急核心冷卻系統之先進安全殼冷卻系統之另一範例的整體結構的說明圖。 　　圖4為根據本發明顯示在先進的被動式安全殼冷卻系統的冷卻劑失效事故中，估計安全殼容器中壓力之範例的圖。 　　圖5為根據本發明顯示緊急核心冷卻系統之第二實施例之整體結構的說明圖。 　　圖6為根據本發明顯示緊急核心冷卻系統之第三實施例之整體結構的說明圖。 　　圖7為根據本發明顯示緊急核心冷卻系統之第四實施例之整體結構的說明圖。 　　圖8為根據本發明顯示緊急核心冷卻系統之第五實施例之整體結構的說明圖。 　　圖9為根據本發明顯示緊急核心冷卻系統之第六實施例之整體結構的說明圖。 　　圖10為根據本發明顯示緊急核心冷卻系統之第七實施例之整體結構的說明圖。 　　圖11為根據本發明顯示緊急核心冷卻系統之第八實施例之整體結構的說明圖。 　　圖12為顯示習知的混合安全系統之緊急核心冷卻系統之整體結構的說明圖。 　　圖13為顯示習知的被動式安全殼冷卻系統和安全殼容器之整體結構的說明圖。 　　圖14為顯示習知的安全殼容器之整體結構的平面視圖 。 　　圖15為顯示習知的安全殼容器冷卻系統之基礎結構的說明圖。 　　圖16為顯示在習知的被動式安全殼冷卻系統的冷卻劑失效事故中，估計安全殼容器中壓力之範例的圖。 　　圖17為顯示習知的ABWR之緊急核心冷卻系統之整體結構的說明圖。 　　圖18為顯示習知的氣冷核心冷卻系統之基礎結構的說明圖。
8‧‧‧先進的被動式安全殼冷卻系統(APCCS)
15‧‧‧排氣管
16‧‧‧熱交換器
17‧‧‧入口充氣部
18‧‧‧出口充氣部
19‧‧‧傳熱管
20‧‧‧乾井供氣管(供氣管)
20a‧‧‧隔離閥
30‧‧‧安全殼容器
32‧‧‧外井
32a‧‧‧頂板
33‧‧‧洗滌池
40‧‧‧乾井
40a‧‧‧頂板
40b‧‧‧下乾井
40c‧‧‧乾井共用壁
48‧‧‧濕井供氣管(供氣管)
49‧‧‧止回閥
50‧‧‧濕井
50a‧‧‧濕井共用壁
60‧‧‧抑壓池
70‧‧‧濕井氣相
80‧‧‧LOCA通風管
81‧‧‧冷凝物返回管
82‧‧‧氣體通風道
83‧‧‧APCCS池
84‧‧‧池水
90‧‧‧真空斷路器閥
91‧‧‧底座
91a‧‧‧底座空腔
92‧‧‧RPV裙部
93‧‧‧RPV支撐部
101‧‧‧核心
102‧‧‧反應器壓力容器(RPV)

Claims (9)

  1. 一種用於沸水式反應器設備之緊急核心冷卻系統，該設備包括：含有核心之反應器壓力容器，安全殼容器，具有：乾井，其含有該反應器壓力容器，濕井，在其下部含有抑壓池，以及在其上部含有濕井氣相，LOCA通風管，其連接該乾井和該抑壓池，外井，其設置在該乾井和該濕井外側，該外井經由乾井共用壁鄰近該乾井以及經由濕井共用壁鄰近該濕井，以及儲存水的洗滌池，其設置在該外井中，該緊急核心冷卻系統包含：至少三個主動式安全分區，其各包括僅一個電動主動式安全系統；至少一被動式安全分區，其各包括不需要任何電動馬達的被動式安全系統；緊急電源，其設置在該些主動式安全分區的每一者中，該緊急電源供給電源至該電動主動式安全系統；以及先進的被動式安全殼冷卻系統，其設置在包括氣體通風道的該被動式安全分區中，該氣體通風道之前端浸入在該洗滌池的水中，該先進的被動式安全殼冷卻系統被組態 以當發生冷卻劑失效事故及啟用該主動式安全系統時能夠冷卻該安全殼容器，其中該至少三個主動式安全分區之中的僅兩個主動式安全分區各包括低壓灌水系統，其通常與餘熱排出系統一起作為該僅一個電動主動式安全系統，除了該僅兩個主動式安全分區外的該些主動式安全分區包括作為該僅一個電動主動式安全系統的氣冷注入系統，該僅兩個主動式安全分區的各者包括該低壓灌水系統，該低壓灌水系統通常與該餘熱排出系統一起使用，以及該先進的被動式安全殼冷卻系統包括：冷卻水池，其用於儲存冷卻水，該冷卻水池被設置在該安全殼容器的外側；熱交換器，其包括入口充氣部、出口充氣部及傳熱管，該熱交換器的至少一部分被浸入在該冷卻水池的該冷卻水中；供氣管，其一端連接至該熱交換器之該入口充氣部及另一端連接至該安全殼容器之氣相部分，該供氣管被組態以將該安全殼容器中的氣體引導至該熱交換器中；冷凝物返回管，其一端連接至該熱交換器之該出口充氣部及另一端連接至該安全殼容器，該冷凝物返回管被組態以將該熱交換器中的冷凝物引導至該安全殼容器中；以及氣體通風道，其一端連接至該熱交換器之該出口 充氣部及另一端浸入在該外井之該洗滌池中，該氣體通風道被組態以將該熱交換器中的不可冷凝氣體排放到該外井中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之緊急核心冷卻系統，其中該至少三個主動式安全分區包括僅三個主動式安全分區，該三個主動式安全分區之中的僅兩個主動式安全分區各包括該低壓灌水系統和柴油發電機，該低壓灌水系統通常與該餘熱排出系統一起作為該僅一個電動主動式安全系統，該柴油發電機供給電力至該低壓灌水系統，以及除了該三個主動式安全分區之中的該僅兩個主動式安全分區之外的僅一個主動式安全分區包括作為該僅一個電動主動式安全系統的低壓氣冷注入系統及燃氣渦輪發電機，該燃氣渦輪發電機供給電力至該低壓氣冷注入系統。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之緊急核心冷卻系統，其中該至少三個主動式安全分區包括僅三個主動式安全分區，該三個主動式安全分區之中的僅兩個主動式安全分區各包括該低壓灌水系統和柴油發電機，該低壓灌水系統通常與該餘熱排出系統一起作為該僅一個電動主動式安全系 統，該柴油發電機供給電力至該低壓灌水系統，以及除了該三個主動式安全分區之中的該僅兩個主動式安全分區之外的僅一個主動式安全分區包括作為該僅一個電動主動式安全系統的高壓氣冷注入系統及燃氣渦輪發電機，該燃氣渦輪發電機供給電力至該高壓氣冷注入系統。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之緊急核心冷卻系統，其中該至少三個主動式安全分區包括僅四個主動式安全分區，該四個主動式安全分區之中的僅兩個主動式安全分區各包括該低壓灌水系統和柴油發電機，該低壓灌水系統通常與該餘熱排出系統一起作為該僅一個電動主動式安全系統，該柴油發電機供給電力至該低壓灌水系統，以及該四個主動式安全分區之中的其它兩個主動式安全分區各包括作為該僅一個電動主動式安全系統的低壓氣冷注入系統及燃氣渦輪發電機，該燃氣渦輪發電機供給電力至該低壓氣冷注入系統。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之緊急核心冷卻系統，其中該至少三個主動式安全分區包括僅四個主動式安全分區，該四個主動式安全分區之中的僅兩個主動式安全分區 各包括該低壓灌水系統和柴油發電機，該低壓灌水系統通常與該餘熱排出系統一起作為該僅一個電動主動式安全系統，該柴油發電機供給電力至該低壓灌水系統，以及該四個主動式安全分區之中的其它兩個主動式安全分區各包括作為該僅一個電動主動式安全系統的高壓氣冷注入系統及燃氣渦輪發電機，該燃氣渦輪發電機供給電力至該高壓氣冷注入系統。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之緊急核心冷卻系統，其中該至少三個主動式安全分區包括僅四個主動式安全分區，該四個主動式安全分區之中的僅兩個主動式安全分區各包括該低壓灌水系統和柴油發電機，該低壓灌水系統通常與該餘熱排出系統一起作為該僅一個電動主動式安全系統，該柴油發電機供給電力至該低壓灌水系統，該四個主動式安全分區之中的另一個主動式安全分區包括作為該僅一個電動主動式安全系統的低壓氣冷注入系統及燃氣渦輪發電機，該燃氣渦輪發電機供給電力至該低壓氣冷注入系統，以及該四個主動式安全分區之中的又一個主動式安全分區包括作為該僅一個電動主動式安全系統的高壓氣冷注入系統及燃氣渦輪發電機，該燃氣渦輪發電機供給電力至該高壓氣冷注入系統。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之緊急核心冷卻系統，其中該至少三個主動式安全分區包括僅四個主動式安全分區，該四個主動式安全分區之中的僅兩個主動式安全分區各包括該低壓灌水系統和柴油發電機，該低壓灌水系統通常與該餘熱排出系統一起作為該僅一個電動主動式安全系統，該柴油發電機供給電力至該低壓灌水系統，該四個主動式安全分區之中的其它兩個主動式安全分區各包括作為該僅一個電動主動式安全系統的高壓氣冷注入系統及燃氣渦輪發電機，該燃氣渦輪發電機供給電力至該高壓氣冷注入系統，以及該四個主動式安全分區中的至少一者除了該僅一個電動主動式安全系統之外各包括由蒸氣渦輪機驅動的反應器核心隔離冷卻系統，該蒸氣渦輪機使用從該反應器壓力容器供應的主蒸汽。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之緊急核心冷卻系統，其中除了該先進被動式安全殼冷卻系統之外，該至少一被動式安全分區各包括隔離冷凝器。
  9. 一種沸水式反應器設備，包含： 核心；含有該核心之反應器壓力容器；安全殼容器，具有：乾井，其含有該反應器壓力容器，濕井，在其下部含有抑壓池，以及在其上部含有濕井氣相，LOCA通風管，其連接該乾井和該抑壓池，外井，其設置在該乾井和該濕井外側，該外井經由乾井共用壁鄰近該乾井以及經由濕井共用壁鄰近該濕井，以及儲存水的洗滌池，其設置在該外井中；以及緊急核心冷卻系統，其包括：至少三個主動式安全分區，其各包括僅一個電動主動式安全系統；至少一被動式安全分區，其各包括不需要任何電動馬達的被動式安全系統；緊急電源，其設置在該些主動式安全分區的每一者中，該緊急電源供給電源至該電動主動式安全系統；以及先進的被動式安全殼冷卻系統包括設置在該被動式安全分區中的氣體通風道，該氣體通風道之前端浸入在該洗滌池的水中，該先進的被動式安全殼冷卻系統被組態以當發生冷卻劑失效事故及啟用該主動式安全系統時能夠冷卻該安全殼容器，其中該至少三個主動式安全分區之中的僅兩個主動式安全 分區各包括低壓灌水系統，其通常與餘熱排出系統一起作為該僅一個電動主動式安全系統，除了該僅兩個主動式安全分區外的該些主動式安全分區各包括作為該僅一個電動主動式安全系統的氣冷注入系統，該僅兩個主動式安全分區的各者包括該低壓灌水系統，該低壓灌水系統通常與該餘熱排出系統一起使用，以及該先進的被動式安全殼冷卻系統包括：冷卻水池，其用於儲存冷卻水，該冷卻水池被設置在該安全殼容器的外側；熱交換器，其包括入口充氣部、出口充氣部及傳熱管，該熱交換器的至少一部分被浸入在該冷卻水池的該冷卻水中；供氣管，其一端連接至該熱交換器之該入口充氣部及另一端連接至該安全殼容器之氣相部分，該供氣管被組態以將該安全殼容器中的氣體引導至該熱交換器中；冷凝物返回管，其一端連接至該熱交換器之該出口充氣部及另一端連接至該安全殼容器，該冷凝物返回管被組態以將該熱交換器中的冷凝物引導至該安全殼容器中；以及氣體通風道，其一端連接至該熱交換器之該出口充氣部及另一端浸入在該外井之該洗滌池中，該氣體通風道被組態以將該熱交換器中的不可冷凝氣體排放到該外井中。
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