專利名稱:安全殼內(nèi)置乏燃料池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于核電站乏燃料池及其安全保護(hù)措施設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種安全殼內(nèi)置乏燃料池。
背景技術(shù)：
乏燃料池，是核電站儲存乏燃料的設(shè)施，為了放射性的包容，乏燃料池的水位要高于燃料數(shù)米。同時乏燃料放出衰變熱，因此需要對乏燃料池進(jìn)行持續(xù)冷卻，以確保乏燃料池的水位不會由于水的蒸發(fā)而下降，導(dǎo)致乏燃料的裸露，保證乏燃料的安全?，F(xiàn)有乏燃料池的冷卻是通過能動方式，在喪失廠外電的情況下，不能執(zhí)行冷卻功能。福島事故后乏燃料池缺乏冷卻造成乏燃料池沸騰，水位下降，放射性外漏，為乏燃料池的安全敲響了警鐘。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提出一種安全殼內(nèi)置乏燃料池，可以利用非能動的方式對乏燃料進(jìn)行冷卻，不依賴外電源，以提高事故下乏燃料池的安全性，保證乏燃料的放射性包容和安全冷卻，從而降低在極端事故下核電廠的放射性外漏，以及對公眾可能產(chǎn)生的危害。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為:
一種安全殼內(nèi)置乏燃料池包括乏燃料池、安全殼內(nèi)置水箱、安全殼、冷凝水收集器、閥門、管道、再循環(huán)口、安全殼冷卻系統(tǒng)；
乏燃料池和安全殼內(nèi)置水箱布置于安全殼內(nèi)，乏燃料池與安全殼內(nèi)置水箱連接，安全殼內(nèi)置水箱的頂部設(shè)置有冷凝水收集器，冷凝水收集器與安全殼內(nèi)壁連接，安全殼內(nèi)置水箱的下端通過管道與反應(yīng)堆壓力容器連接，管道上設(shè)置有閥門；再循環(huán)口連接于安全殼內(nèi)置水箱出口管道上；安全殼外部設(shè)置有安全殼冷卻系統(tǒng)。
所述安全殼冷卻系統(tǒng)包括安全殼冷卻水池、導(dǎo)流板、出氣口、反應(yīng)堆廠房、進(jìn)氣口 ；所述安全殼位于反應(yīng)堆廠房內(nèi)，反應(yīng)堆廠房內(nèi)且安全殼上半部的四周設(shè)置有導(dǎo)流板，反應(yīng)堆廠房上部開有進(jìn)氣口，反應(yīng)堆廠房頂部開有出氣口 ；安全殼冷卻水池位于反應(yīng)堆廠房內(nèi)，安全殼上半部分浸沒于安全殼冷卻水池中，安全殼頂部淹沒，安全殼冷卻水池水位低于地平面。
所述乏燃料池在安全殼內(nèi)的位高與反應(yīng)堆堆腔相同；所述安全殼內(nèi)置水箱標(biāo)高高于乏燃料池，安全殼內(nèi)置水箱的下端通過管道分別與乏燃料池、反應(yīng)堆壓力容器連接。
所述安全殼冷卻系統(tǒng)包括導(dǎo)流板、出氣口 ；反應(yīng)堆廠房、進(jìn)氣口、噴淋水箱、噴淋器；所述安全殼位于反應(yīng)堆廠房內(nèi)，反應(yīng)堆廠房頂部設(shè)置有噴淋水箱，噴淋水箱的底部設(shè)置有噴淋器，噴淋器位于安全殼上方；反應(yīng)堆廠房內(nèi)且安全殼四周設(shè)置有導(dǎo)流板，反應(yīng)堆廠房上部開有進(jìn)氣口，反應(yīng)堆廠房頂部開有出氣口。
所述安全殼內(nèi)置水箱內(nèi)下部集成有乏燃料池。
本實(shí)用新型所取得的有益效果為:
本實(shí)用新型所述安全殼內(nèi)置乏燃料池，可以在事故工況下，利用反應(yīng)堆的相關(guān)安全系統(tǒng)保證乏燃料池的安全，而不設(shè)立獨(dú)立的乏燃料池安全系統(tǒng)，具有系統(tǒng)簡化、安全可 靠的特點(diǎn)，保證了事故后乏燃料池在較長時間內(nèi)無人為干預(yù)的情況下的安全以及放射性包 容:[0013]( I)乏燃料池放置于安全殼內(nèi)，事故下，利用安全殼包容乏燃料池的放射性，杜絕 了由于事故下乏燃料池冷卻的間斷而產(chǎn)生的放射性泄漏現(xiàn)象；[0014](2)事故下，利用安全殼內(nèi)置水箱為乏燃料池補(bǔ)水，防止乏燃料裸露；[0015](3)事故下，利用安全殼冷卻系統(tǒng)將乏燃料池蒸發(fā)的水冷凝，并將冷凝水重新注回 到乏燃料池內(nèi)，為乏燃料池提供長期冷卻。


[0016]圖1為本實(shí)用新型所述安全殼內(nèi)置乏燃料池結(jié)構(gòu)圖；[0017]圖2為本實(shí)用新型所述安全殼內(nèi)置乏燃料池具體實(shí)施例1結(jié)構(gòu)圖；[0018]圖3為本實(shí)用新型所述安全殼內(nèi)置乏燃料池具體實(shí)施例2結(jié)構(gòu)圖；[0019]圖中:1、乏燃料池；2、安全殼內(nèi)置水箱；3、安全殼；4、冷凝水收集器；5、閥門；6、 管道；7、再循環(huán)口 ；8、安全殼冷卻系統(tǒng)；9、反應(yīng)堆壓力容器；10、安全殼冷卻水池；11、導(dǎo)流 板；12、出氣口 ；13、反應(yīng)堆廠房；14、進(jìn)氣口 ；15、噴淋水箱；16、噴淋器。
具體實(shí)施方式
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型所述安全殼內(nèi)置乏燃料池該乏燃料池包括乏燃料池1、安 全殼內(nèi)置水箱2、安全殼3、冷凝水收集器4、閥門5、管道6、再循環(huán)口 7、安全殼冷卻系統(tǒng)8 ；[0022]如圖2所示，為本實(shí)用新型所述安全殼內(nèi)置乏燃料池具體實(shí)施例1，本實(shí)施例中， 安全殼3、安全殼冷卻水池10位于反應(yīng)堆廠房13內(nèi)，乏燃料池I布置于安全殼3內(nèi)，乏燃 料池I在安全殼3內(nèi)的位高與反應(yīng)堆堆腔基本相同,安全殼內(nèi)置水箱2布置于安全殼3內(nèi)， 且其標(biāo)高高于乏燃料池1，安全殼內(nèi)置水箱2的頂部設(shè)置有冷凝水收集器4，冷凝水收集器 4與安全殼3內(nèi)壁連接，安全殼內(nèi)置水箱2的下端通過管道6分別與乏燃料池1、反應(yīng)堆壓 力容器9連接，管道6上設(shè)置有閥門5，安全殼內(nèi)置水箱2在事故下通過閥門5和管道6為 反應(yīng)堆壓力容器9及乏燃料池I提供補(bǔ)水；再循環(huán)口 7連接于安全殼內(nèi)置水箱2出口管道 6上，用于在長期循環(huán)時為反應(yīng)堆壓力容器9及乏燃料池I補(bǔ)水。安全殼3上半部分浸沒 于安全殼冷卻水池10中，安全殼3頂部淹沒。安全殼冷卻水池10水位低于地平面。在安 全殼冷卻水池10的水蒸發(fā)到一定水位之后，安全殼外部冷卻由水冷過渡到風(fēng)冷。安全殼3 外部設(shè)置有安全殼冷卻系統(tǒng)8，安全殼冷卻系統(tǒng)8包括安全殼冷卻水池10、導(dǎo)流板11、出氣 口 12、反應(yīng)堆廠房13、進(jìn)氣口 14 ;反應(yīng)堆廠房13內(nèi)且安全殼3上半部的四周設(shè)置有導(dǎo)流板 11，以形成冷卻安全殼3的空氣流道，提高空冷效率。反應(yīng)堆廠房13上部開有進(jìn)氣口 14，夕卜 部空氣從進(jìn)氣口 14進(jìn)入廠房反應(yīng)堆廠房13，繞過導(dǎo)流板11，進(jìn)入導(dǎo)流板內(nèi)部流道，為安全 殼3表面提供空氣冷卻，被加熱的空氣從反應(yīng)堆廠房13頂部的出氣口 12流出反應(yīng)堆廠房 13。[0023]在反應(yīng)堆發(fā)生事故后，確保乏燃料池安全的過程如下:[0024](I)在發(fā)生非全廠斷電的其它事故時，乏燃料池I的正常冷卻系統(tǒng)正常工作，確保乏燃料池的安全；
(2)在發(fā)生全廠斷電的事故時，反應(yīng)堆停堆。同時，乏燃料池I的正常冷卻系統(tǒng)喪失；由于乏燃料池I釋放衰變熱，乏燃料池I水溫度逐漸上升并開始蒸發(fā)，乏燃料池I水位下降；當(dāng)乏燃料池I水位下降到一定水平時，觸發(fā)連接安全殼內(nèi)置水箱2和乏燃料池I的閥門5開啟，安全殼內(nèi)置水箱2為乏燃料池I進(jìn)行補(bǔ)水；
(3)在發(fā)生小破口喪失冷卻劑事故并且全廠斷電時(包絡(luò)全廠斷電事故)，反應(yīng)堆壓力容器9內(nèi)的冷卻劑噴放至安全殼3內(nèi)，反應(yīng)堆停堆，反應(yīng)堆壓力容器9的卸壓措施開啟，反應(yīng)堆壓力容器9壓力逐漸下降至與安全殼3壓力平衡，安全殼內(nèi)置水箱2的水開始注入壓力容器，為堆芯補(bǔ)水，保持堆芯淹沒；與此同時，乏燃料池I的正常冷卻系統(tǒng)喪失，乏燃料池I水位下降，達(dá)到一定水位時觸發(fā)閥門5開啟，安全殼內(nèi)置水箱2為乏燃料池補(bǔ)水，保持乏燃料的淹沒。
(4)由于堆芯和乏燃料的衰變熱，堆芯和乏燃料池I內(nèi)的水被加熱為蒸汽，其中一部分上升至安全殼3頂部，在安全殼3內(nèi)壁冷凝，冷凝水沿著安全殼內(nèi)壁流下并由冷凝水收集器4收集，流至安全殼內(nèi)置水箱2中；另一部分在安全殼3內(nèi)其它位置冷凝的水由于重力落至安全殼3內(nèi)地面，并通過再循環(huán)口 7連接至安全殼內(nèi)置水箱2出口管道6，這樣，所有的冷凝水最后都可以通過安全殼出口管道6再次注入堆芯和乏燃料池1，為堆芯和乏燃料池I提供長期的冷卻。熱量通過安全殼3傳至安全殼冷卻水池10，安全殼冷卻水池10水溫升高并開始蒸發(fā)，將熱量傳遞至最終熱阱，安全殼冷卻水池10水位下降，在水快蒸發(fā)完時，冷卻模式開始過渡到風(fēng)冷。反應(yīng)堆廠房13內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流板11，以形成冷卻安全殼3的空氣流道，提高空冷效率。空氣由反應(yīng)堆廠房13的進(jìn)氣口 14進(jìn)入，繞過導(dǎo)流板11進(jìn)入導(dǎo)流板內(nèi)部流道，為安全殼3表面提供空氣冷卻，被加熱的空氣從反應(yīng)堆廠房13頂部的出氣口 12流出反應(yīng)堆廠房13，持續(xù)冷卻安全殼。安全殼內(nèi)置水箱2的容量設(shè)計為始終能夠保持反應(yīng)堆堆腔和乏燃料池I淹沒。
(5)通過以上措施，可以在事故后提供數(shù)天堆芯和乏燃料池I的非能動冷卻，而不需要人為干預(yù)和外電源的接入。
如圖3所示，為本實(shí)用新型所述安全殼內(nèi)置乏燃料池具體實(shí)施例2，本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于:(I)安全殼內(nèi)置水箱2內(nèi)下部集成有乏燃料池1，消除了安全殼內(nèi)置水箱2為乏燃料池I補(bǔ)水的管道及閥門；安全殼內(nèi)置水箱2的下端通過管道6與反應(yīng)堆壓力容器9連接，管道6上設(shè)置有閥門5 ; (2)安全殼3外部設(shè)置有安全殼冷卻系統(tǒng)8，安全殼冷卻系統(tǒng)8包括導(dǎo)流板11、出氣口 12 ;反應(yīng)堆廠房13、進(jìn)氣口 14、噴淋水箱15、噴淋器16，反應(yīng)堆廠房13頂部設(shè)置有噴淋水箱15,噴淋水箱15的底部設(shè)置有噴淋器16,噴淋器16位于安全殼3上方；安全殼冷卻系統(tǒng)8采用安全殼外噴淋結(jié)合空氣冷卻的方式，噴淋水箱15通過噴淋器16,將水噴灑到安全殼3外壁進(jìn)行安全殼3的冷卻，反應(yīng)堆廠房13內(nèi)且安全殼3四周設(shè)置有導(dǎo)流板11，以形成冷卻安全殼3的空氣流道，提高空冷效率。反應(yīng)堆廠房13上部開有進(jìn)氣口 14，外部空氣從進(jìn)氣口 14進(jìn)入廠房反應(yīng)堆廠房13，繞過導(dǎo)流板11，進(jìn)入導(dǎo)流板內(nèi)部流道，為安全殼3表面提供空氣冷卻，被加熱的空氣從反應(yīng)堆廠房13頂部的出氣口12流出反應(yīng)堆廠房13。
在反應(yīng)堆發(fā)生事故后，確保乏燃料池安全的過程如下:
(I)在發(fā)生非全廠斷電的其它事故時，乏燃料池I的正常冷卻系統(tǒng)正常工作，確保乏燃料池的安全；[0032](2)在發(fā)生全廠斷電的事故時，反應(yīng)堆停堆。同時，乏燃料池I的正常冷卻系統(tǒng)喪 失；由于乏燃料池I釋放衰變熱，乏燃料池I水溫度逐漸上升并開始蒸發(fā)，安全殼內(nèi)置水箱 2的水裝量保證乏燃料池I中的乏燃料不會裸露；[0033](3)在發(fā)生小破口喪失冷卻劑事故并且全廠斷電時，反應(yīng)堆壓力容器9內(nèi)的冷卻 劑噴放至安全殼3內(nèi)，反應(yīng)堆停堆，壓力容器的卸壓措施開啟，反應(yīng)堆的高壓及中壓補(bǔ)水系 統(tǒng)相繼為堆芯補(bǔ)水，反應(yīng)堆壓力容器9壓力逐漸下降至與安全殼3壓力平衡，安全殼內(nèi)置水 箱2的水開始注入反應(yīng)堆壓力容器9，為堆芯補(bǔ)水，保持堆芯淹沒；于此同時，由于乏燃料放 置與安全殼內(nèi)置水箱2底部，在較長的時間內(nèi)，不需要補(bǔ)水即可保持乏燃料淹沒；[0034](4)由于堆芯和乏燃料的衰變熱，堆芯和乏燃料池內(nèi)的水被加熱為蒸汽，其中一部 分上升至安全殼3頂部，在安全殼3內(nèi)壁冷凝，冷凝水沿著安全殼3內(nèi)壁流下并由冷凝水收 集器4收集，流至安全殼內(nèi)置水箱2中；另一部分在安全殼3內(nèi)其它位置冷凝的水由于重力 落至安全殼3內(nèi)地面，并通過再循環(huán)口 7連接至安全殼內(nèi)置水箱2出口管道6，這樣，所有的 冷凝水最后都可以再次進(jìn)入安全殼內(nèi)置水箱2淹沒乏燃料，并且可以再次注入堆芯，為堆 芯和乏燃料池I提供長期的冷卻。熱量通過噴淋器16傳遞至最終熱阱。在噴淋水箱15中 水用盡時，冷卻模式開始過渡到風(fēng)冷。反應(yīng)堆廠房13內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流板11，以形成冷卻安全 殼的空氣流道，提高空冷效率?？諝庥煞磻?yīng)堆廠房13的進(jìn)氣口 14進(jìn)入，繞過導(dǎo)流板11進(jìn) 入導(dǎo)流板內(nèi)部流道，為安全殼3表面提供空氣冷卻，被加熱的空氣從反應(yīng)堆廠房13頂部的 出氣口 12流出反應(yīng)堆廠房13，持續(xù)冷卻安全殼3。安全殼內(nèi)置水箱2的容量設(shè)計為始終能 夠保持反應(yīng)堆堆腔和乏燃料淹沒。[0035](5)通過以上措施，可以在事故后提供數(shù)天堆芯和乏燃料池I的非能動冷卻，而不 需要人為干預(yù)和外電源的接入。
權(quán)利要求
1.一種安全殼內(nèi)置乏燃料池，其特征在于:該乏燃料池包括乏燃料池(I)、安全殼內(nèi)置 水箱(2)、安全殼(3)、冷凝水收集器(4)、閥門(5)、管道(6)、再循環(huán)口(7)、安全殼冷卻系 統(tǒng)(8)；乏燃料池(I)和安全殼內(nèi)置水箱(2)布置于安全殼(3)內(nèi)，乏燃料池(I)與安全殼內(nèi)置 水箱(2)連接，安全殼內(nèi)置水箱(2)的頂部設(shè)置有冷凝水收集器(4)，冷凝水收集器(4)與安 全殼(3)內(nèi)壁連接，安全殼內(nèi)置水箱(2)的下端通過管道(6)與反應(yīng)堆壓力容器(9)連接， 管道(6)上設(shè)置有閥門(5);再循環(huán)口(7)連接于安全殼內(nèi)置水箱(2)出口管道(6)上；安 全殼(3)外部設(shè)置有安全殼冷卻系統(tǒng)(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的安全殼內(nèi)置乏燃料池，其特征在于:所述安全殼冷卻系統(tǒng)(8) 包括安全殼冷卻水池(10)、導(dǎo)流板(11)、出氣口(12)、反應(yīng)堆廠房(13)、進(jìn)氣口(14);所述 安全殼(3)位于反應(yīng)堆廠房(13)內(nèi)，反應(yīng)堆廠房(13)內(nèi)且安全殼(3)上半部的四周設(shè)置 有導(dǎo)流板(11)，反應(yīng)堆廠房(13)上部開有進(jìn)氣口(14)，反應(yīng)堆廠房(13)頂部開有出氣口(12);安全殼冷卻水池(10)位于反應(yīng)堆廠房(13)內(nèi)，安全殼(3)上半部分浸沒于安全殼冷 卻水池(10)中，安全殼(3)頂部淹沒，安全殼冷卻水池(10)水位低于地平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的安全殼內(nèi)置乏燃料池，其特征在于:所述乏燃料池(I)在 安全殼(3)內(nèi)的位高與反應(yīng)堆堆腔相同；所述安全殼內(nèi)置水箱(2)標(biāo)高高于乏燃料池(1)， 安全殼內(nèi)置水箱(2 )的下端通過管道(6 )分別與乏燃料池(I)、反應(yīng)堆壓力容器(9 )連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的安全殼內(nèi)置乏燃料池，其特征在于:所述安全殼冷卻系統(tǒng)(8) 包括導(dǎo)流板(11)、出氣口(12);反應(yīng)堆廠房(13)、進(jìn)氣口(14)、噴淋水箱(15)、噴淋器(16); 所述安全殼(3)位于反應(yīng)堆廠房(13)內(nèi)，反應(yīng)堆廠房(13)頂部設(shè)置有噴淋水箱(15)，噴淋 水箱(15)的底部設(shè)置有噴淋器(16),噴淋器(16)位于安全殼(3)上方；反應(yīng)堆廠房(13)內(nèi) 且安全殼(3)四周設(shè)置有導(dǎo)流板(11)，反應(yīng)堆廠房(13)上部開有進(jìn)氣口( 14)，反應(yīng)堆廠房(13)頂部開有出氣口(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的安全殼內(nèi)置乏燃料池，其特征在于:所述安全殼內(nèi)置水箱(2) 內(nèi)下部集成有乏燃料池(I)。
專利摘要
本實(shí)用新型屬于核電站乏燃料池及其安全保護(hù)措施設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種安全殼內(nèi)置乏燃料池。其包括乏燃料池、安全殼內(nèi)置水箱、安全殼、冷凝水收集器、閥門、管道、再循環(huán)口、安全殼冷卻系統(tǒng)；乏燃料池和安全殼內(nèi)置水箱布置于安全殼內(nèi)，乏燃料池與安全殼內(nèi)置水箱連接，安全殼內(nèi)置水箱的頂部設(shè)置有冷凝水收集器，冷凝水收集器與安全殼內(nèi)壁連接，安全殼內(nèi)置水箱的下端通過管道與反應(yīng)堆壓力容器連接，管道上設(shè)置有閥門；再循環(huán)口連接于安全殼內(nèi)置水箱出口管道上；安全殼外部設(shè)置有安全殼冷卻系統(tǒng)。本實(shí)用新型利用非能動的方式對乏燃料進(jìn)行冷卻，不依賴外電源，以提高事故下乏燃料池的安全性，保證乏燃料的放射性包容和安全冷卻。
文檔編號G21C15/18GKCN203070791SQ201320016676
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月14日
發(fā)明者司勝義, 廖亮, 林千, 申屠軍 申請人:上海核工程研究設(shè)計院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan