[發明專利]一種基于熱管的乏燃料池非能動余熱導出系統

在審

• 申請號: 201210127359.6
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN103377732A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 鄭明光;葉成;董憲康;顧國興;嚴錦泉;王勇;陳煜;蘇夏;陳瑜;沈六華;朱麗兵;施偉;孫賀
• 申請（專利權）人: 上海核工程研究設計院
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18;F28D15/02
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 莫丹

技術領域

本發明屬于核電站安全技術領域，涉及一種利用熱管低溫差高效率導出核電站乏燃料池余熱的非能動冷卻系統。

背景技術

核電站的安全性是核電站設計運行的重要組成部分。繼三里島核事故和切爾諾貝利核事故后，福島核電站事故再次給世界的核電發展敲響警鐘。我國從美國引進的第三代反應堆AP1000采用了非能動安全系統思路，依靠重力、溫差和壓縮氣體膨脹等自然力來驅動安全系統，不需要依賴泵、交流電源和1E級應急柴油發電機組等，在發生嚴重事故后72小時內可不依賴外界操作而保證核電站的安全。AP1000的非能動安全系統設計是一種創新型設計。然而嚴重事故72小時后，乏燃料池和安全殼等部件內仍然持續不斷地釋放熱量，此類部件的不間斷非能動余熱排出是保障核電站長期安全面臨的挑戰。

目前乏燃料池的余熱導出主要是通過乏燃料池余熱導出系統實現，在泵的作用下，水由乏燃料池抽出后到達外置換熱器，在此換熱器中被冷卻水冷卻，從而排出熱量。該種方法依賴電源驅動泵，且需要持續地提供冷卻水源，嚴重事故下該冷卻系統可靠性差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種基于熱管的乏燃料池非能動冷卻系統，其采用分離式熱管技術，實現低溫差高效率的導出乏燃料池余熱，僅靠自然循環驅動系統，無需外界驅動力，具有運行可靠的優點。

實現本發明目的技術方案：一種基于熱管的乏燃料池非能動余熱導出系統，其中乏燃料組件設置在乏燃料池內；其在乏燃料池內的四周布置若干塊隔板，且若干塊隔板的高度均低于乏燃料池的高度；在每塊隔板的下部開設多個隔板孔；

在隔板的外側與乏燃料池內壁之間布置多根蒸發端熱管，這些蒸發端熱管被分成若干組；每組蒸發端熱管的頂端出口延伸出乏燃料池并且連接一路上升管的入口，該路上升管的出口連接包括多根冷凝端熱管的一組冷凝端熱管的頂部入口，該組冷凝端熱管的底部出口連接一路下降管的入口，該路下降管的出口向下延伸至乏燃料池內、連接一組蒸發端熱管的底部入口；

工作介質依次流經蒸發端熱管、上升管、冷凝端熱管和下降管，再返回蒸發端熱管，形成閉合余熱導出回路；所述的每組冷凝端熱管均設置在煙囪的下部內；每組冷凝端熱管的高度均高于每組蒸發端熱管的高度。

如上所述的一種基于熱管的乏燃料池非能動余熱導出系統，其所述的每組蒸發端熱管包括的所有蒸發端熱管的出口匯集在同一連接箱內，該連接箱的出口連通一路上升管的入口；所述的每組蒸發端熱管包括的所有蒸發端熱管的入口匯集在同一連接箱內，該連接箱的入口連通一路下降管的出口。

如上所述的一種基于熱管的乏燃料池非能動余熱導出系統，其所述的每組冷凝端熱管包括的所有冷凝端熱管的入口匯集在同一連接箱內，該連接箱的入口連通一路上升管的出口；所述的每組冷凝端熱管包括的所有冷凝端熱管的出口匯集在同一連接箱內，該連接箱的出口連通一路下降管的入口。

如上所述的一種基于熱管的乏燃料池非能動余熱導出系統，其所述的多根蒸發端熱管以2～4層的形式布置在隔板的外側與乏燃料池內壁之間。

如上所述的一種基于熱管的乏燃料池非能動余熱導出系統，其所述的工作介質為水、甲醇、乙醇、丙酮或氨水。

如上所述的一種基于熱管的乏燃料池非能動余熱導出系統，其若干塊隔板的高度為乏燃料池的高度的1/3～4/5。

本發明的效果在于：本發明所述的一種基于熱管的乏燃料池非能動冷卻系統，其采用了熱管冷卻乏燃料池，熱管工作介質相變換熱實現低溫差高效換熱，依靠密度差自然循環驅動系統，且采用煙囪提供空氣冷源，從根本上消除了對電源和操作人員的依賴，實現了乏燃料池的長期非能動高效換熱冷卻，具有很高的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明所述的一種基于熱管的乏燃料池非能動余熱導出系統結構示意圖；

圖2是蒸發端熱管在乏燃料池內的布置截面圖。

圖中：1.乏燃料組件；2.隔板孔；3.乏燃料池；4.蒸發端熱管；5.下降管；6.隔板；7.冷凝端熱管；8.煙囪；9.連接箱；10.上升管。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明所述的一種基于熱管的乏燃料池非能動余熱導出系統作進一步描述。

如圖1所示，本發明所述的一種基于熱管的乏燃料池非能動余熱導出系統，主要包括乏燃料池3、乏燃料組件1、隔板6、蒸發端熱管4、冷凝端熱管7、下降管5、連接箱9和煙囪8。