[實用新型]非能動乏燃料水池冷卻系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420427590.1
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN204029398U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧冬華;劉靖宇;文青龍;傅先剛;曹建華
• 申請（專利權(quán)）人: 中科華核電技術(shù)研究院有限公司;中國廣核集團(tuán)有限公司
• 主分類號: G21C15/18
• 分類號: G21C15/18
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;郝傳鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及反應(yīng)堆安全設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種對乏燃料水池內(nèi)的衰變熱進(jìn)行非能動導(dǎo)出的冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)

核電站在整個壽期內(nèi)需不斷更換新的核燃料并不斷卸出已使用過的乏燃料，但乏燃料中仍然包含有大量的放射性元素，因此其具有持續(xù)放出衰變熱、放射性以及在特定情況下可能重返臨界等特點，如果不加以妥善處理，會嚴(yán)重影響環(huán)境及接觸它們的人的健康。通常，從核反應(yīng)堆中移除的乏燃料會儲存在裝滿水的乏燃料水池中，需要保存一年甚至更長的時間以使其冷卻，同時對其放射性提供屏蔽，目前使用的乏燃料水池，通常需要依賴動力設(shè)備讓水在其中循環(huán)流動，以將乏燃料衰變產(chǎn)生的熱量帶走。

現(xiàn)役壓水堆、在建二代壓水堆及AP1000、EPR等三代壓水堆核電站的乏燃料水池，作為運輸、貯存和冷卻乏燃料的重要系統(tǒng)，其正常運行依靠冷卻循環(huán)泵和熱交換器來完成對乏燃料的冷卻和凈化，以將乏燃料水池中的水溫維持在可接受的范圍內(nèi)。但隨著核電安全性的不斷提高，對乏燃料水池的要求也不斷提高，尤其是福島事故之后；要求在事故工況下，失去冷卻循環(huán)泵強(qiáng)迫循環(huán)之后，也要能保證可以將乏燃料產(chǎn)生的衰變熱導(dǎo)出，保證乏燃料保持在一定的溫度范圍內(nèi)且不能暴露在空氣環(huán)境中。

但現(xiàn)有的乏燃料水池冷卻系統(tǒng)，在全廠斷電的情況下，便無法導(dǎo)出乏燃料的衰變熱，從而有可能導(dǎo)致乏燃料廠房發(fā)生爆炸以及使得放射性物質(zhì)向環(huán)境泄漏的嚴(yán)重事故發(fā)生。或者，冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑由外部其他系統(tǒng)供給，這增加了乏燃料水池冷卻系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間關(guān)聯(lián)度，進(jìn)而增加了冷卻失效的風(fēng)險。

因此，有必要提供一種不需要依賴能動設(shè)備即可將乏燃料水池內(nèi)的乏燃料產(chǎn)生的衰變熱導(dǎo)出的冷卻系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種不需要依賴能動設(shè)備即可將乏燃料水池內(nèi)的乏燃料產(chǎn)生的衰變熱導(dǎo)出的冷卻系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為：提供一種非能動乏燃料水池冷卻系統(tǒng)，用于導(dǎo)出乏燃料水池內(nèi)的衰變熱，所述非能動乏燃料水池冷卻系統(tǒng)包括空冷塔及至少一組冷卻裝置，所述空冷塔的兩端連通大氣空間，所述冷卻裝置的上端設(shè)于所述空冷塔內(nèi)，所述冷卻裝置的下端容置于所述乏燃料水池內(nèi)，且所述冷卻裝置內(nèi)形成冷卻循環(huán)通道。

較佳地，所述冷卻裝置包括底部換熱器、上部換熱器、上升管、下降管及循環(huán)工質(zhì)，所述底部換熱器容置于所述乏燃料水池內(nèi)，所述上部換熱器設(shè)于所述空冷塔內(nèi)，所述上升管的兩端分別連通所述底部換熱器的出口、所述上部換熱器的入口，所述下降管的兩端分別連通所述上部換熱器的出口、所述底部換熱器的入口，所述循環(huán)工質(zhì)在所述底部換熱器、所述上升管、所述上部換熱器、所述下降管形成的冷卻循環(huán)通道內(nèi)流動。使用中，乏燃料組件產(chǎn)生的衰變熱會持續(xù)的使乏燃料水池內(nèi)的水溫不斷升高，底部換熱器中的循環(huán)工質(zhì)將乏燃料水池中產(chǎn)生的衰變熱導(dǎo)入上部換熱器，循環(huán)工質(zhì)在上部換熱器中發(fā)生冷凝傳熱從而將衰變熱傳導(dǎo)至大氣環(huán)境，冷凝后的水沿著下降管回到底部換熱器形成自然循環(huán)，因此，由于上升管、下降管的密度差使循環(huán)工質(zhì)在冷卻循環(huán)通道內(nèi)形成自然循環(huán)，實現(xiàn)了乏燃料衰變熱的非能動導(dǎo)出，從而乏燃料水池的水溫維持在可被接受的范圍內(nèi)。

較佳地，所述乏燃料水池中具有冷卻水，所述底部換熱器淹沒于所述冷卻水中；另外，乏燃料組件也淹沒于乏燃料水池內(nèi)的冷卻水中，其產(chǎn)生的衰變熱會持續(xù)的使乏燃料水池中的冷卻水的水溫不斷升高，設(shè)于乏燃料水池內(nèi)的底部換熱器可以將此熱量傳導(dǎo)至冷卻循環(huán)通道內(nèi)的循環(huán)工質(zhì)中，通過循環(huán)工質(zhì)的冷凝傳熱最終將衰變熱釋放至大氣環(huán)境，因此乏燃料水池的水溫因此可以維持在可被接受的范圍內(nèi)。

較佳地，所述底部換熱器的入口位于下端，所述底部換熱器的出口位于上端；浸沒在乏燃料水池中的底部換熱器內(nèi)的循環(huán)工質(zhì)受熱蒸發(fā)后向上運動，沿著上升管進(jìn)入設(shè)于空冷塔內(nèi)的上部換熱器，并在上部換熱器發(fā)生冷凝傳熱，將熱量傳遞給空冷塔內(nèi)的空氣，從而將衰變熱釋放至大氣環(huán)境。

較佳地，所述上部換熱器的入口位于上端，所述上部換熱器的出口位于下端；循環(huán)工質(zhì)在上部換熱器發(fā)生冷凝傳熱，冷凝后的循環(huán)工質(zhì)沿著下降管回到底部換熱器，從而形成自然循環(huán)，整個系統(tǒng)不需要做閥門啟閉等動作，也不需要依賴外部動力即可實現(xiàn)乏燃料衰變熱的導(dǎo)出。

較佳地，所述空冷塔的上、下兩端分別設(shè)有出口及入口，所述空冷塔通過所述出口、所述入口連通大氣空間；被加熱的空氣經(jīng)出口流通至大氣環(huán)境，常溫空氣經(jīng)所述入口進(jìn)入空冷塔內(nèi)，在空冷塔內(nèi)形成自然的空氣流動，因此能夠?qū)⑸喜繐Q熱器中的熱量帶走至大氣空間，從而實現(xiàn)乏燃料衰變熱的持續(xù)長期的冷卻，且最終熱阱為大氣環(huán)境。