非能動乏燃料水池冷卻及補水系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核電廠安全系統(tǒng)裝備領(lǐng)域，尤其涉及一種對乏燃料水池進行非能動冷卻及補水的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]核電廠堆芯中的燃料達到燃耗深度之后自反應(yīng)堆中卸出，稱為乏燃料或輻照過的燃料，由于乏燃料中包含有大量的放射性元素，因此具有很強的放射性，如不加以妥善處理，會嚴重影響環(huán)境及接觸它們的人的健康。
[0003]目前的做法是將乏燃料移到乏燃料水池(SFP)進行儲存。乏燃料水池的儲存分為兩種:一種是干式儲存，另一種是濕式儲存；目前廣泛采用的是后者。且SFP的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計可以確保水池完整性和燃料安全；覆蓋乏燃料的池水深度為工作人員提供足夠的輻射防護；而燃料格架的設(shè)計和可溶毒物(硼)可以保證乏燃料的次臨界安全；乏燃料水池冷卻和凈化系統(tǒng)(SFS)為乏燃料水池的水提供足夠的冷卻，帶走衰變熱。
[0004]自福島核事故之后，乏燃料水池的冷卻和長期補水問題受到更廣泛的關(guān)注，同時對乏燃料水池冷卻的非能動性能和有效時間均提出了更高的要求。但當前二代核電廠對于乏燃料水池的冷卻，普遍采用了依靠栗及電力提供動力的冷卻回路，當發(fā)生全廠斷電、動力栗故障或更嚴重的地震事故時，該冷卻回路不可用，從而導致乏燃料水池的冷卻功能喪失，甚至導致乏燃料組件裸露。另一種是采用空氣的非能動冷卻方式，其換熱效果受空氣溫度和風速影響，且由于風冷傳熱效果較差，導致需要的換熱面積比較大。
[0005]因此，有必要提供一種能夠?qū)Ψθ剂纤剡M行非能動的冷卻和補水的系統(tǒng)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)Ψθ剂纤剡M行非能動冷卻和補水的系統(tǒng)。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:提供一種非能動乏燃料水池冷卻及補水系統(tǒng)，用于導出乏燃料水池內(nèi)的衰變熱并能對其進行補水，其包括至少一組熱管回路及至少一組補水管線；所述熱管回路的一端容置于所述乏燃料水池內(nèi)，所述熱管回路的另一端容置于所述乏燃料水池外的海水或河水中，且所述熱管回路內(nèi)形成導熱循環(huán)通道；所述補水管線的一端密封地貫穿所述乏燃料水池，所述補水管線的另一端連通所述乏燃料水池外的海水或河水。
[0008]較佳地，所述熱管回路包括蒸發(fā)換熱器、冷凝換熱器、上升管、下降管及低沸點介質(zhì)；所述蒸發(fā)換熱器容置于所述乏燃料水池內(nèi)；所述冷凝換熱器容置于所述乏燃料水池外的海水或河水中，且所述冷凝換熱器的位置高于所述蒸發(fā)換熱器的位置；所述上升管密封地貫穿所述乏燃料水池且兩端分別連通所述蒸發(fā)換熱器的出口、所述冷凝換熱器的入口 ；所述下降管密封地貫穿所述乏燃料水池且兩端分別連通所述冷凝換熱器的出口、所述蒸發(fā)換熱器的入口 ；所述低沸點介質(zhì)在所述蒸發(fā)換熱器、所述上升管、所述冷凝換熱器、所述下降管形成的所述導熱循環(huán)通道內(nèi)流動。
[0009]較佳地，所述乏燃料水池中具有含硼水，所述蒸發(fā)換熱器淹沒于所述含硼水中。
[0010]較佳地，所述蒸發(fā)換熱器的入口位于其下端，所述蒸發(fā)換熱器的出口位于其上端。
[0011]較佳地，所述冷凝換熱器的入口位于其上端，所述冷凝換熱器的出口位于其下端。
[0012]較佳地，所述蒸發(fā)換熱器位于所述乏燃料水池內(nèi)的乏燃料組件的上方。
[0013]較佳地，所述乏燃料水池內(nèi)的水位低于所述乏燃料水池外的海水或河水的水位。
[0014]較佳地，所述補水管線包括一管道，所述管道的一端密封地貫穿所述乏燃料水池，所述管道的另一端容置于所述乏燃料水池外的海水或河水中。
[0015]較佳地，所述補水管線還包括取水過濾器，所述取水過濾器容置于所述乏燃料水池外的海水或河水中并固定于所述管道的端部。
[0016]較佳地，所述補水管線還包括補硼箱，所述補硼箱的位置高于所述管道并連通所述管道。
[0017]較佳地，所述補水管線還包括設(shè)于所述管道上的多個隔離閥。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明的非能動乏燃料水池冷卻及補水系統(tǒng)，其熱管回路的一端容置于乏燃料水池內(nèi)，熱管回路的另一端容置于乏燃料水池外的海水或河水中，且熱管回路內(nèi)形成導熱循環(huán)通道；其具有的補水管線的一端密封地貫穿乏燃料水池，補水管線的另一端連通所述乏燃料水池外的海水或河水。首先，熱管回路、補水管線均連通乏燃料水池外的海水或河水，不以其它冷卻水作為主要的排熱手段，因此無需設(shè)置較大的水箱，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單；其次，該熱管回路基于自然循環(huán)原理工作，因此能夠非能動地將乏燃料水池內(nèi)的熱量傳遞到海水或河水中，實現(xiàn)乏燃料水池的長期余熱導出，而事故工況導致乏燃料水池內(nèi)的水位下降時，補水管線能夠非能動地進行補水。因此，本發(fā)明非能動乏燃料水池冷卻及補水系統(tǒng)無需動力維持，不會因失電事故而導致不可用，系統(tǒng)可靠性高，尤其對于全場斷電工況的防護能力強，從而提高核電廠的安全性和經(jīng)濟性。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明非能動乏燃料水池冷卻及補水系統(tǒng)一角度的剖視圖。
[0020]圖2是本發(fā)明非能動乏燃料水池冷卻及補水系統(tǒng)另一角度的剖視圖。
[0021]圖3是本發(fā)明非能動乏燃料水池冷卻及補水系統(tǒng)的一狀態(tài)示意圖。
[0022]圖4是本發(fā)明非能動乏燃料水池冷卻及補水系統(tǒng)的另一狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。
[0024]首先參看圖1-2所示，本發(fā)明的非能動乏燃料水池冷卻及補水系統(tǒng)100，用于非能動地導出乏燃料水池200內(nèi)的衰變熱，能滿足乏燃料水池200的長期衰變熱導出；且在事故工況下能夠非能動地對乏燃料水池200進行補水。其中，乏燃料水池200為乏燃料組件210提供了一個貯存空間，其為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁設(shè)有不銹鋼鋼覆面；正常工況下，乏燃料水池200中具有含硼水，乏燃料組件210淹沒于含硼水的液面以下。
[0025]另外，本發(fā)明利用河流300中的河水或大海300中的海水作為排熱手段，且，乏燃料水池200內(nèi)的水位比海水或河水的水位低。由于海水或河水的溫度變化較小，因此換熱效果更好；同時，不需要建造較大的水箱，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。
[0026]具體地，所述非能動乏燃料水池冷卻及補水系統(tǒng)100包括至少一組熱管回路110及至少一組補水管線120。其中，熱管回路110的一端容置于乏燃料水池200內(nèi)，熱管回路110的另一端容置于乏燃料水池200之外的海水或河水中，且熱管回路110內(nèi)形成導熱循環(huán)通道。補水管線120的一端容置于乏燃料水池200外的海水或河水中并形成入口端，補水管線120的另一端密封地貫穿乏燃料水池200并形成出口端。且，熱管回路110及補水管線120的運行均無需動力，因此，使系統(tǒng)100不會因失去電源或因動力栗故障等事故而導致乏燃料水池200的衰變熱無法導出。
[0027]再次參看圖1所示，所述熱管回路110包括蒸發(fā)換熱器111、上升管112、冷凝換熱器113、下降管114及低沸點介質(zhì)。其中，蒸發(fā)換熱器111容置于乏燃料水池200內(nèi)，并淹沒于含硼水的液面以下，且蒸發(fā)換熱器111位于乏燃料組件210的上方；因為乏燃料水池200的上部水溫較高，蒸發(fā)換熱器111設(shè)置在乏燃料水池200內(nèi)的較高部位，可達到較好的冷卻效果。
[0028]冷凝換熱器113容置于乏燃料水池200之外的海水或河水中，且冷凝換熱器113的位置高于蒸發(fā)換熱器111的位置，以實現(xiàn)熱管回路I1的自然循環(huán)。而將冷凝換熱器113浸潤于海水或河水中，換熱系數(shù)高。
[0029]上升管112密封地貫穿乏燃料水池200且兩端分別連通蒸發(fā)換熱器111的出口、冷凝換熱器113的入口。下降管114密封地貫穿乏燃料水池200且兩端分別連通冷凝換熱器113的出口、蒸發(fā)換熱器111的入口。低沸點介質(zhì)充滿由蒸發(fā)換熱器111、上升管112、冷凝換熱器113、下降管114所形成的導熱循環(huán)通道，并在導熱循環(huán)通道內(nèi)流動。
[0030]本發(fā)明中，熱管回路110為熱管式系統(tǒng)，換熱效果可根據(jù)乏燃料水池200的狀況變化，若乏燃料水池200的溫度上升，熱管回路110的換熱效果會隨溫差的增大而變得更好，從而滿足更大換熱功率的需求。
[0031]繼續(xù)參看圖1所示，蒸發(fā)換熱器111的入口位于其下端，蒸發(fā)換熱器111的出口位于其上端。冷凝換熱器113的入口位于其上端，冷凝換熱器113的出口位于其下端。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置