带爆炸缓解室的地下核能反应堆

相关申请的交叉引用

本申请是2021年2月24日提交的第17/183,923号的部分继续申请，该申请题为“带爆炸缓解室的地下核能反应堆(UNDERGROUND NUCLEAR POWER REACTOR WITH A BLASTMITIGATION CHAMBER)”。

技术领域

本发明涉及核能反应堆.更具体地，本发明涉及地下核能反应堆。甚至更具体地，本发明涉及地下核能反应堆，其具有与之相连的爆炸缓解室。甚至更具体地，本发明涉及地下核能反应堆，其具有简化的紧急冷却系统。

背景技术

核能反应堆系统已设置成在破坏性事件的情况下保护反应堆。申请人先前已获得了若干专利，这些专利代表了核能反应堆技术的重大进展。参见例如美国专利第9,378,855B2号、第9,396,823B2号、第9,502,143B2号、第10,170,209号、第10,685,751B2号和第10,714,221号。在申请人于2021年2月24日提交的，题为“带爆炸缓解室的地下核能反应堆(UNDERGROUND NUCLEAR POWER REACTOR WITH A BLAST MITIGATION CHAMBER)”的待决申请第17/183,923号中，申请人提供了一种方便的装置，用于将核能反应堆从其容纳构件中移除以进行维修或更换。在同一申请中，申请人提供了独特的紧急冷却系统。本申请代表了对该共同待决申请的发明的改进。

发明内容

提供本发明内容来以简化形式介绍选定概念，这些选定概念将在以下的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在识别所要求保护的主题的关键方面或基本方面。此外，本发明内容不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

与本发明相关的地下核能反应堆包括容纳构件，该容纳构件包括：

(a)底壁，该底壁具有第一端、第二端、第一侧、第二侧、上侧和下侧；

(b)直立的第一端壁，该第一端壁具有下端、上端、内侧、外侧、第一端和第二端；

(c)第一端壁从底壁的第一端向上延伸；

(d)直立的第二端壁，该第二端壁具有下端、上端、内侧、外侧、第一端和第二端；

(e)第二端壁从底壁的第二端向上延伸；

(f)容纳构件的第二端壁具有形成在其中的通道；

(g)直立的第一侧壁，该第一侧壁具有下端、上端、内侧、外侧、第一端和第二端；

(h)第一侧壁从底壁的第一侧向上延伸；

(i)直立的第二侧壁，该第二侧壁具有下端、上端、内侧、外侧、第一端和第二端；

(j)第二侧壁从底壁的第二侧向上延伸；

(k)上壁，该上壁具有第一端、第二端、第一侧、第二侧、下侧和上侧；

(l)该上壁在第一端壁、第二端壁、第一侧壁和第二侧壁的上端之间延伸，使得容纳构件在其间限定内部隔室；以及

(m)容纳构件的上壁位于地平面以下，因此容纳构件完全埋在地下。

本发明包括细长的、水平设置的空心爆炸隧道，该空心爆炸隧道包括从容纳构件的第二端壁延伸的爆炸室，该爆炸室包括：

(a)底壁，该底壁具有第一端、第二端、第一侧、第二侧、上侧和下侧；

(b)直立的第一侧壁，该第一侧壁具有下端、上端、内侧、外侧、第一端和第二端；

(c)第一侧壁从底壁的第一侧向上延伸；

(d)直立的第二侧壁，该第二侧壁具有下端、上端、内侧、外侧、第一端和第二端；

(e)第二侧壁从底壁的第二侧向上延伸；

(f)直立的第一端壁，该第一端壁具有下端和上端；

(g)第一端壁在第一侧壁的第一端和第二侧壁的第一端之间延伸；

(h)直立的第二端壁，该第二端壁具有下端和上端；

(i)第二端壁在第一侧壁和第二侧壁的第二端之间延伸；

(j)上壁在第一端壁、第二端壁、第一侧壁和第二侧壁的上端延伸；

(k)上壁具有形成在其中的顶部开口，该顶部开口由顶部部分选择性地关闭；

(l)爆炸隧道的第一端壁具有形成在其中的通道，该通道与容纳构件的第二端壁的通道连通；

(m)可选的防爆门可移动地定位在容纳构件的所述第二端壁的通道和爆炸隧道的第一端壁的通道中，防爆门能够从常闭位置移动到因爆炸而打开的位置；以及

(n)该防爆门也可以选择性地打开，以允许将核能反应堆移除出容纳构件来进行更换和/或维修。

在优选实施例中，爆炸隧道由混凝土构成。在优选实施例中，偏导件选择性地可拆卸地固定于爆炸隧道的侧壁。

在优选实施例中，设置简化的冷却系统，用于在紧急情况下冷却反应堆容器。

在优选实施例中，核反应堆容器、热交换器、涡轮机和发电机安装在容纳构件中的可移动支承构件上，这使得核能反应堆能够更容易地移除出容纳构件和爆炸缓解室，以进行维修或更换。

本发明的主要目的是提供一种既有被动冷却又有爆炸缓解功能的核反应堆包容部。

本发明的另一目的是提供一种核反应堆包容部，其中，部分或全部发电组可移入和移出包容系统，以进行维修或补充燃料。

本发明的另一目的是提供一种爆炸缓解系统，该系统的功能是在核反应堆爆炸时，将爆炸的力量转移到侧向方向，并将爆炸的力量控制在爆炸缓解室中。

本发明的另一目的是提供一种核反应堆，这种核反应堆受到保护以免受导弹攻击或飞机坠毁的影响。

本发明的另一目的是提供一种简化的被动冷却系统，这种被动冷却系统不会受到地震的影响，并且与爆炸缓解部和保护免受导弹攻击或飞机坠毁影响的保护部结合使用。

本发明的另一目的是提供一种核反应堆，其中，核反应堆和发电组的部件安装在可移动平台上。

本发明的一个主要目的是提供一种用于地下核能反应堆的爆炸缓解室。

本发明的另一目的是提供一种爆炸缓解组件，这种爆炸缓解组件包括爆炸室，该爆炸室不仅可以缓解爆炸中的地下核能反应堆的爆炸，而且还可以用于使反应堆能够从其地下容纳构件中移出以进行维修或更换。

这些和其他目的对于本领域技术人员来说是显而易见的。

附图说明

参考以下附图来描述本发明的非限制和非穷举的实施例，其中除非另有说明，相同的附图标记贯穿各个视图指代相同的部件。

图1是本发明的局部侧剖视图，该图以虚线示出了从爆炸室升高的爆炸室的顶部部段；

图1A是图1的放大部分，示出了安装在可移动轮式平台上的核能反应堆和发电组的部件；

图2是核能反应堆容器的局部剖视图；

图3是本发明的局部上剖视图；

图4是与图3类似的视图，只是核能反应堆经历了爆炸或爆破；

图5是更全面地说明本发明的局部上剖视图；

图6是局部侧剖视图，示出了核能反应堆容器与穿过冷却水的管道流体连接；以及

图7是与图1类似的视图，只是发电组位于地面。

具体实施方式

下面参考附图更全面地描述实施例，附图形成本发明的一部分，并且以图示的方式示出具体的示例性实施例。这些实施例已充分详细地公开，以使本领域技术人员能够实施本发明。然而，实施例可以以许多不同的形式实现，不应解释为限于本文所述的实施例。因此，由于本发明的范围仅由所附的权利要求书所限定，以下详细描述不具有限制意义。

申请人此前已获得美国专利第9,378,855B2号、第9,396,823B2号、第9,502,143B2号、第10,170,209号、第10,685,751B2号以及第10,714,221号，这些专利涉及核能反应堆。申请人的早期专利涉及浮动式核能反应堆，而本发明涉及地下核能反应堆和爆炸缓解室。如有必要，申请人在此将上述专利的公开内容作为引用全部纳入本文，以完成本发明。此外，如本文所用，术语“流体”可包括“蒸汽”。

本发明的地下核能反应堆由附图标记10(图1)标示。埋置地下核能反应堆10的地面由附图标记12标示，地面或其上表面由附图标记14标示。

地下核能反应堆10包括容纳构件16。容纳构件16包括底壁18，该底壁具有第一端20、第二端22、第一侧24、第二侧26、上侧28和下侧30。容纳构件16包括直立的第一端壁32，该第一端壁32具有下端34、上端36、第一端38和第二端40。容纳构件16还包括直立的第二端壁42，该第二端壁42具有下端44、上端46、第一端48和第二端50，从底壁18的端部22向上延伸。第二端壁42具有一个形成于其中的通道51，将在下文中描述。

容纳构件16包括直立的第一侧壁52，该第一侧壁具有第一端54和第二端56，从底壁18的第一侧24向上延伸。侧壁52的端部54接合于端壁32的端部38。侧壁52的端部56接合于端壁42的端部48。

容纳构件16还包括直立的第二侧壁58，该第二侧壁具有第一端60和第二端62，从底壁18的第二侧26向上延伸。侧壁58的端部60接合于端壁32的端部40。侧壁58的端部62接合于端壁42的端部50。

核能反应堆10的部件安装在可移动支承构件66上，具有上侧68、下侧70、第一端72、第二端74、第一侧76和第二侧78。多个脚轮80固定于支承构件66的下侧70，支承构件66与底壁18的上侧28接合，因此，支承构件66位于底壁18上方。

核能反应堆10包括垂直设置的反应堆容器82，该反应堆容器82具有上端84、下端86和内部隔室88。如图2所示，管道90的内端92与内部隔室88的上端流体连通。管道94从容器82外的管道90向外延伸，并在其中施设阀96。在管道94外的管道90中施设阀98。

如图2所示，管道100的内端102与内部隔室88的下端流体连通。如图2所示，管道104从管道100延伸，并在其中施设阀106。如图2所示，管道100具有阀108，该阀108施设在管道104外的管道100中。泵100施设在管道108外的管道100中。如图1A所示，管道90和管道100延伸进入热交换器112，并通过如图1A所示的管道116连接在一起，热交换器112具有内部隔室114。

蒸汽管线或管道118从热交换器112的内部隔室114延伸至驱动发电机122的涡轮机120。回流管线124从涡轮机120延伸到冷凝器126，从支撑件66向上延伸的支腿128将冷凝器126升高到支承构件66之上。管线130从冷凝器126的下侧132延伸至热交换器112的内部隔室114的下端。尽管涡轮机120、发电机122和冷凝器126优选地位于容纳构件16中，但如图7所示，它们也可以位于地面14处。如果如此定位，则这些部件通常封围在建筑物或棚中。

如图6所示，管道94和管道104穿过容纳构件16向外延伸到在其中装有冷却水136的埋地水箱134。如图所示，箱134具有通气管138，该通气管138从其向上延伸到高于地面14的位置。仍如图6所示，管道94和管道104由冷却管139连接在一起，该冷却管139在二者之间延伸，由水箱中的冷水包围。优选地，管道94在容纳构件16内侧和容纳构件16外侧具有形成在管道94中的柔性松弛部分。优选地，管道104在容纳构件16内侧和容纳构件16外侧具有形成在管道104中的松弛部分。

附图标记190标示本发明的爆炸缓解组件。爆炸缓解组件190包括细长空心隧道构件193，该细长空心隧道构件193具有内端194和外端196。隧道构件193包括水平设置的底壁198、直立的外端壁200、上壁202、第一侧壁204和第二侧壁206。隧道构件193的壁198、200、202、204和206限定了内部爆炸缓解室208。爆炸缓解室208的内端具有形成于其中的通道210，该通道210与容纳构件16中的通道51对准。可选的防爆门212铰接地安装在通道51和通道210中，优选地由钢制成。防爆门212通常关闭，但可移动到打开位置，下文将详细描述。通道51和通道210足够大，以允许核反应堆80、热交换器116和相关设备在其中移动，从而进行维修或更换。

如图所示，多个细长且垂直设置的偏导件214以水平间隔的方式固定到壁204的内表面。如图所示，多个细长且垂直设置的偏导件214也以水平间隔的方式固定到壁206的内表面。如图所示，从壁204向内延伸的偏导件214相对于从壁206向内延伸的偏导件214水平偏移。优选地，偏导件214由混凝土组成，但如果需要，也可以由钢或类似物组成。

优选地，每个偏导件214具有三角形横截面或梯形横截面，其限定成角度的前部面214A和后部面214B。优选地，偏导件214的下端位于底壁198的上侧。优选地，偏导件214通过法兰216和螺栓218选择性地固定到其各自的侧壁上。法兰216的内端嵌入各自的偏导件214中，其外端用螺栓固定在各自的侧壁上。将偏导件214连接到相应的侧壁上，使偏导件能够从腔室208中移除，从而能够清洁腔室208的内部，还可以将核能反应堆移动穿过腔室208以进行维修或更换。数字220指顶部部分，其可以选择性地关闭形成于上壁202的顶部开口222。

有时必须修理或更换反应器80和热交换器116。在这种情况下，顶部部分220升高以打开顶部开口222。随后，防爆门212将移动到其打开位置。通常，壁204和壁206上的偏导件214将移除出爆炸室198，以将反应堆80等移除出容纳构件16。随后，反应堆80等移动穿过通道51、通道192和通道210，穿过爆炸室208，并向外穿过顶部开口222以进行维修或更换。

可选的防爆门212包括闭合机构，该闭合机构设计用于在反应堆因过压而破碎，防爆门212承受预定的爆炸压力时，让防爆门212打开。反应堆的破碎还会导致容纳构件16中的其他部件，如蒸汽发生器、涡轮机、发电机、冷凝器和支承结构的破碎和损坏。破碎的反应堆及其相关部件撞击防爆门212，防爆门212被爆炸力打开，从而使炸毁的反应堆部件和其他部件碎片穿过通道51和通道210，进入爆炸缓解室208。

压力波和反应堆的碎片撞击壁206上最内侧的偏导件214，从而导致爆炸力有所下降。反应堆和部件的碎片被重新引导至壁204上的下一个偏导件214，然后往返于导流板214，直至腔室208的末端为止，这样，每次碎片撞击偏导件214的前部面时，爆炸力都会下降。最终，爆炸力降低到安全水平，这样就可以打开顶部部分220，从而清洁爆炸缓解室208，并清洁容纳构件16。如果反应堆容器82过热，则常闭阀96将打开，允许来自反应堆容器82内部隔室88的热流体通过管道94、冷却管139和管道104。围绕管道139的水冷却该管道和该管道内的流体。阀门106将打开，允许来自管道139内部的冷却流体穿过管道104和管道100返回到内部隔室88的底部。

因此可以看出，本发明至少实现了其所述的所有目的。

尽管已经用某些结构和方法步骤的特定语言描述了本发明，但是应当理解，所附权利要求中限定的本发明不必限于所描述的具体结构和/或步骤。相反，具体方面和步骤被描述为实施所要求保护的发明的形式。由于可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下实施本发明的许多实施例，因此本发明存在于下文所附的权利要求中。