閃蒸驅(qū)動(dòng)的乏燃料水池非能動(dòng)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種核電廠的安全系統(tǒng)，尤其涉及一種閃蒸驅(qū)動(dòng)的乏燃料水池非能動(dòng)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]核電的使用是人類在能源利用史上的一個(gè)重大突破，利用原子核的裂變反應(yīng)，核燃料能夠產(chǎn)生其他所有傳統(tǒng)化石能源所無法比擬的高能量輸出，并且，這些高能量輸出往往只需要耗費(fèi)少量的核燃料。這種低投入高產(chǎn)出的特性，使得人類日益重視對(duì)核能的利用，并不斷加大在核能領(lǐng)域的研究開發(fā)，時(shí)至今日，核能已經(jīng)成為世界上許多國(guó)家的重要能源組成部分。
[0003]然而，核電在具有極高利用價(jià)值的同時(shí)，其所可能帶來的危害也令人們談核色變。在使用核電的過程中，如果保護(hù)不當(dāng)而致使出現(xiàn)核泄漏等重大事故，將會(huì)對(duì)核電廠周邊的環(huán)境乃至全人類帶來及其嚴(yán)重的核污染災(zāi)害，因此，如何在對(duì)核能的開發(fā)利用過程中保證其安全性，是一個(gè)極其重要的研究課題。
[0004]乏燃料是指在反應(yīng)堆內(nèi)進(jìn)行一定時(shí)間的裂變反應(yīng)之后，達(dá)到了設(shè)計(jì)燃耗而被卸載出反應(yīng)堆的核燃料。由于被卸載后的乏燃料仍會(huì)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)繼續(xù)產(chǎn)生衰變熱，因此現(xiàn)有的壓水堆核電廠通常會(huì)將乏燃料組件儲(chǔ)存在乏燃料水池內(nèi)并利用乏燃料水池的冷卻系統(tǒng)對(duì)乏燃料進(jìn)行冷卻，將其產(chǎn)生的熱量排出至最終熱阱(大氣、江河、大海等)，被冷卻后的乏燃料可以進(jìn)行溶解等后處理，以提取尚有利用價(jià)值的核素。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的乏燃料水池冷卻系統(tǒng)一般依靠能動(dòng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，而能動(dòng)設(shè)備則需要依賴于核電廠的主電源或應(yīng)急電源啟動(dòng)，當(dāng)核電廠出現(xiàn)事故而導(dǎo)致全面斷電時(shí)，能動(dòng)設(shè)備得不到電源供應(yīng)而無法啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)，乏燃料產(chǎn)生的熱量就會(huì)得不到釋放，從而導(dǎo)致乏燃料水池內(nèi)的溫度持續(xù)升高，冷卻劑沸騰并蒸發(fā)，在乏燃料廠房?jī)?nèi)充斥高溫氣體，對(duì)事故處理造成阻礙，同時(shí)，冷卻劑的蒸發(fā)(或其他原因失水)導(dǎo)致液位下降，乏燃料組件因裸露出冷卻劑之外而失去冷卻，甚至發(fā)生破損，增加了放射性物質(zhì)釋放的危險(xiǎn)。
[0005]因此，急需一種非能動(dòng)的乏燃料水池?zé)崃繉?dǎo)出系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種非能動(dòng)的乏燃料水池?zé)崃繉?dǎo)出系統(tǒng)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種閃蒸驅(qū)動(dòng)的乏燃料水池非能動(dòng)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)，包括冷卻水池及閃蒸系統(tǒng)，所述冷卻水池位于所述乏燃料水池的上方，所述閃蒸系統(tǒng)包括上升通道、下降通道、第一啟動(dòng)閥門及位于所述冷卻水池內(nèi)的冷凝器，所述上升通道的入口設(shè)置于所述乏燃料水池內(nèi)且位于冷卻劑的液面之下，所述上升通道的出口與所述冷凝器的入口連通，所述冷凝器的出口與所述下降通道的入口連通，所述下降通道的出口與所述乏燃料水池連通，所述第一啟動(dòng)閥門設(shè)置于所述下降通道，所述第一啟動(dòng)閥門與所述冷凝器之間的所述下降通道內(nèi)注有冷卻劑。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明在所述乏燃料水池上方設(shè)置了所述冷卻水池，并且在所述乏燃料水池及冷卻水池之間設(shè)置了所述閃蒸系統(tǒng)，依靠閃蒸系統(tǒng)的下降通道內(nèi)的冷卻劑向下流入所述乏燃料水池后產(chǎn)生的真空吸力，使所述乏燃料水池內(nèi)被乏燃料組件加熱后的冷卻劑上升至所述上升通道中，冷卻劑在所述上升通道中逐漸上升且壓力不斷下降至冷卻劑在該溫度下的飽和壓力，以至冷卻劑發(fā)生閃蒸，閃蒸后的蒸汽經(jīng)由冷凝器與所述冷卻水池內(nèi)的冷卻劑發(fā)生熱交換，重新液化成為水，再由所述下降通道流入所述乏燃料水池中以循環(huán)持續(xù)上述過程。整個(gè)循環(huán)的過程由重力、閃蒸及冷凝等自然現(xiàn)象組成，藉由所述上升通道及下降通道內(nèi)氣體及液體存在密度差而引起的壓力差而驅(qū)動(dòng)，完全不依賴外接電力，即使在事故后完全斷電時(shí)，依舊能保持所述乏燃料水池內(nèi)良好的冷卻，達(dá)到了非能動(dòng)熱量導(dǎo)出的目的。
[0009]較佳地，所述下降通道的出口位于所述上升通道的入口的下方。將所述下降通道的出口設(shè)置在所述上升通道的入口的下方，是為了讓所述下降通道的出口盡量遠(yuǎn)離所述上升通道的入口，防止從所述下降通道中流出的低溫冷卻劑對(duì)所述上升通道入口處的高溫冷卻劑產(chǎn)生干擾，降低進(jìn)入所述上升通道內(nèi)的冷卻劑的溫度，影響其正常閃蒸現(xiàn)象的發(fā)生。
[0010]較佳地，所述下降通道位于所述乏燃料水池的一側(cè)，所述下降通道的出口設(shè)置在所述下降通道的下端，且所述下降通道的下端彎折并由外至內(nèi)地貫穿所述乏燃料水池的側(cè)壁。將所述下降通道穿過所述乏燃料水池的側(cè)壁而與所述乏燃料水池連通，與將所述下降通道由上至下直接侵入所述乏燃料水池相比，可以避免事故后、系統(tǒng)回路啟動(dòng)前，因所述下降通道內(nèi)的冷卻劑被所述乏燃料水池產(chǎn)生的熱量加熱而削弱了系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力。
[0011]具體地，所述閃蒸系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述下降通道的第二啟動(dòng)閥門，所述第一啟動(dòng)閥門及第二啟動(dòng)閥門分別設(shè)置在所述乏燃料水池內(nèi)外。由于所述下降通道貫穿了所述乏燃料水池的側(cè)壁，因此，為了防止造成所述乏燃料水池的泄露，將所述第一啟動(dòng)閥門及第二驅(qū)動(dòng)閥門分別設(shè)置在所述乏燃料水池的側(cè)壁的兩側(cè)，符合安全要求，確保了管路破口后的隔離。
[0012]較佳地，所述乏燃料水池設(shè)置在乏燃料廠房?jī)?nèi)，所述冷卻水池設(shè)置在所述乏燃料廠房外，并位于所述乏燃料廠房的房頂。將所述冷卻水池設(shè)置在所述乏燃料廠房外可以避免冷卻水池內(nèi)的冷卻劑受熱蒸發(fā)后形成高溫蒸汽并充斥在乏燃料廠房?jī)?nèi)，并且通過與外界環(huán)境的直接接觸，更容易將冷卻劑的熱量帶走。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明閃蒸驅(qū)動(dòng)的乏燃料水池非能動(dòng)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合給出的說明書附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作出描述。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明閃蒸驅(qū)動(dòng)的乏燃料水池非能動(dòng)熱量導(dǎo)出系統(tǒng)I包括冷卻水池10及閃蒸系統(tǒng)11，所述冷卻水池10位于所述乏燃料水池2的上方，所述閃蒸系統(tǒng)11包括上升通道110、下降通道111、第一啟動(dòng)閥門112及位于所述冷卻水池內(nèi)的冷凝器113，所述上升通道110的入口設(shè)置于所述乏燃料水池2內(nèi)且位于冷卻劑的液面之下，所述上升通道110的出口與所述冷凝器113的入口連通，所述冷凝器113的出口與所述下降通道111的入口連通，所述下降通道111的出口與所述乏燃料水池2連通，所述第一啟動(dòng)閥門112設(shè)置于所述下降通道111，所述第一啟動(dòng)閥門112與所述冷凝器113之間的所述下降通道111內(nèi)注有冷卻劑。
[0016]所述乏燃料水池2用于儲(chǔ)存并冷卻乏燃料組件3，因此所述乏燃料水池2內(nèi)注滿冷卻劑(水)，冷卻劑淹沒所述乏燃料組件3以避免乏燃料組件3的裸露并保證充分冷卻。所述乏燃料水池2設(shè)置在乏燃料廠房4內(nèi)。為了避免外界因素的干擾并杜絕乏燃料組件3意外破損后對(duì)外界產(chǎn)生放射性污染，所述乏燃料廠房4應(yīng)該與外界環(huán)境隔離設(shè)置。
[0017]具體地，在本實(shí)施例中，所述閃蒸系統(tǒng)11還包括設(shè)置于所述下降通道111的第二啟動(dòng)閥門114。所述上升通道110及下降通道111均為設(shè)置在所述乏燃料水池2及冷卻水池10之間的管路。所述冷凝器113設(shè)置在所述冷卻水池10內(nèi)并與所述冷卻水池10內(nèi)的冷卻劑(水)保持充分接觸以保證良好的熱交換。所述上升通道110的入口設(shè)置在其下端，出口設(shè)置在其上端，所述上升通道110的下端(入口)沒入所述乏燃料水池2內(nèi)的所述冷卻劑的液面之下，伸入冷卻劑下的深度可以不做限制，當(dāng)然，為了保證更佳的循環(huán)效果，伸入的深度不宜過深，使冷卻劑液面剛剛淹沒所述上升通道110的入口即可。所述下降通道111位于所述乏燃料水池2外的一側(cè)，所述下降通道111的入口開設(shè)在其上端，出口開設(shè)在其下端，且所述下降通道111的下端彎折并由外至內(nèi)地貫穿所述乏燃料水池2的側(cè)壁，伸入所述乏燃料水池2內(nèi)的所述下降通道111的出口位于所述上升通道110的入口的下方并盡量遠(yuǎn)離所述上升通道110的入口地設(shè)置。將所述下降通道111穿過所述乏燃料水池2的側(cè)壁而與所述乏燃料水池2連通，與將所述下降通道111由上至下直接侵入所述乏燃料水池2相t匕，可以