核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于核電廠乏燃料水池冷卻領(lǐng)域，更具體地說，本實(shí)用新型涉及一種核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在核電廠中，乏燃料組件通常存放在輔助廠房放射性控制區(qū)的燃料貯存格架上，燃料貯存格架則浸沒在乏燃料水池的水中；乏燃料水池中的水由乏燃料水池冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，溫度維持在48.9°C以下。
[0003]已公開的乏燃料水池冷卻系統(tǒng)大多是通過板式換熱器對乏燃料水池中的水進(jìn)行冷卻，因此需要借助水栗來維持系統(tǒng)中冷卻水的循環(huán)運(yùn)行。水栗由廠外電源提供動力，在喪失廠外電源的情況下，則依靠應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)提供電力。如果發(fā)生喪失應(yīng)急電源事故工況，那么乏燃料水池冷卻系統(tǒng)將失效，乏燃料組件的冷卻就只能依靠乏燃料水池中水的熱容來承擔(dān)。此情況下，池水會沸騰并且不斷蒸發(fā)，如果長時間得不到補(bǔ)水，那么乏燃料水池中的水最終會被蒸干而導(dǎo)致乏燃料組件升溫?fù)p壞。
[0004]目前，乏燃料水池中的水裝量一般可以保證乏燃料組件7天內(nèi)不會裸露，如果乏燃料水池中水位的繼續(xù)下降，操作員就需要通過安全殼冷卻水箱對其進(jìn)行補(bǔ)水。但是，在上述多重事故疊加的情況下，安全殼冷卻水箱的水是需要用來冷卻鋼制安全殼的，因此，用保守的思路考慮，乏燃料水池的持續(xù)補(bǔ)水是得不到保障的。
[0005]有鑒于此，確有必要一種提供能夠解決上述問題的核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于:提供一種核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)，以便在全廠斷電工況下有效地排出乏燃料組件的衰變熱，解決事故后長期的乏燃料組件余熱排出問題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供了一種核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)，其包括蒸發(fā)器、氣體上升管、冷凝器、液體下降管和冷卻介質(zhì)；所述蒸發(fā)器浸入乏燃料水池的水中，冷凝器設(shè)于乏燃料水池所在廠房外部，蒸發(fā)器、氣體上升管、冷凝器、液體下降管依次連接而形成閉式冷卻回路；冷卻介質(zhì)收容在閉式冷卻回路中并存在氣液兩種狀態(tài)，其由液態(tài)和氣態(tài)的密度差驅(qū)動而在閉式冷卻回路中進(jìn)行非能動循環(huán)，通過蒸發(fā)和冷凝對乏燃料水池進(jìn)行持續(xù)冷卻。
[0008]作為本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述氣體上升管上設(shè)置有控制冷卻系統(tǒng)啟停的氣動隔尚閥，氣動隔尚閥為常閉閥門，在斷電時開啟。
[0009]作為本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述蒸發(fā)器包括與氣體上升管連接的上部聯(lián)箱、與液體下降管連接的下部聯(lián)箱以及連接在上部聯(lián)箱和下部聯(lián)箱之間的多根蒸發(fā)管。
[0010]作為本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述上部聯(lián)箱和下部聯(lián)箱均為不銹鋼筒體，蒸發(fā)管為不銹鋼無縫鋼管。
[0011]作為本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述蒸發(fā)管的頂端均連接至上部聯(lián)箱的底部，上部聯(lián)箱的頂部則與氣體上升管相連，使得各個蒸發(fā)管內(nèi)液態(tài)冷卻介質(zhì)汽化產(chǎn)生的氣體通過上部聯(lián)箱匯流進(jìn)入氣體上升管中。
[0012]作為本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述蒸發(fā)管的底端均連接至下部聯(lián)箱的頂部，下部聯(lián)箱的側(cè)下部與液體下降管相連，使得液體下降管中回流的液態(tài)冷卻介質(zhì)通過下部聯(lián)箱進(jìn)入各個蒸發(fā)管。
[0013]作為本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述蒸發(fā)管、上部聯(lián)箱和下部聯(lián)箱均完全浸沒在乏燃料水池的水中。
[0014]作為本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述冷卻介質(zhì)為氨、水、甲醇或正戊烷，其在蒸發(fā)器中由液態(tài)蒸發(fā)為氣態(tài)，在冷凝器中由氣態(tài)冷凝成液
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[0015]作為本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述冷凝器設(shè)置在大氣中，其包括一組并聯(lián)的帶翅片的不銹鋼傳熱管；冷凝器的入口與氣體上升管連接，出口與液體下降管連接。
[0016]作為本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述氣體上升管在氣態(tài)冷卻介質(zhì)的流動方向上布置有向上的坡度，液體下降管在液態(tài)冷卻介質(zhì)的流動方向上布置有向下的坡度。
[0017]作為本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述氣體上升管和液體下降管均為穿過乏燃料水池所在廠房的不銹鋼無縫鋼管。
[0018]作為本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)的一種改進(jìn)，所述蒸發(fā)器在乏燃料水池中的安裝位置靠近池壁，且正下方未布置乏燃料組件。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)既無需外部電源或應(yīng)急電源的支持，又無需持續(xù)補(bǔ)水，就能在事故后有效地排出乏燃料組件的衰變熱，完美地解決了事故后長期的乏燃料組件余熱排出問題。
【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)及其有益效果進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]圖1為本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及其有益技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的【具體實(shí)施方式】僅僅是為了解釋本實(shí)用新型，并非為了限定本實(shí)用新型。
[0023]請參閱圖1，本實(shí)用新型核電廠乏燃料水池非能動熱管冷卻系統(tǒng)包括蒸發(fā)器10、氣體上升管12、冷凝器14、液體下降管16和冷卻介質(zhì)。蒸發(fā)器10浸入乏燃料水池50的水52中，冷凝器14設(shè)于乏燃料水池50所在廠房60外部的大氣中，蒸發(fā)器10、氣體上升管12、冷凝器14和液體下降管16依次連接而形成閉式冷卻回路。冷卻介質(zhì)優(yōu)選為氨，其在蒸發(fā)器10中蒸發(fā)，在冷凝器14中冷凝，并由液態(tài)和氣態(tài)的密度差驅(qū)動而在閉式冷卻回路中進(jìn)行非能動循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對乏燃料水池50的持續(xù)冷卻。
[0024]蒸發(fā)器10包括蒸發(fā)管100、上部聯(lián)箱102和下部聯(lián)箱104。上部聯(lián)箱102和下部聯(lián)箱104均為不銹鋼筒體，優(yōu)選為圓柱形。蒸發(fā)管100為連接在上部聯(lián)箱102和下部聯(lián)箱104之間的管束，包括多根不銹鋼無縫鋼管，是蒸發(fā)器10的熱管蒸發(fā)段。所有蒸發(fā)管100的頂端均連接至上部聯(lián)箱102的底部，上部聯(lián)箱102的頂部則與氣體上升管12相連，因此各個蒸發(fā)管100內(nèi)液氨汽化產(chǎn)生的氨氣能夠通過上部聯(lián)箱102匯流進(jìn)入氣體上升管12中。所有蒸發(fā)管100的底端均連接至下部聯(lián)箱104的頂部，下部聯(lián)箱104的側(cè)下部與液體下降管16相連，因此液體下降管16中回流的液氨能夠通過下部聯(lián)箱104進(jìn)入各個蒸發(fā)管100。為了增強(qiáng)冷卻效果，蒸發(fā)管100、上部聯(lián)箱102和下部聯(lián)箱104均完全浸沒在乏燃料水池50的水52中。蒸發(fā)器10在乏燃料水池50中的安裝位置靠近池壁，且正下方未布置乏燃料組件54，以免影響乏燃料組件54的轉(zhuǎn)運(yùn)。
[0025]冷凝器14包括一組并聯(lián)的帶翅片的不銹鋼傳熱管，其入口與氣體上升管12連接，出口與液體下降管16連接。來自氣體上升管12的氨氣通過冷凝器14的不銹鋼傳熱管將熱量傳遞給周圍的大氣，同時自身被冷凝成液氨，液氨自位于低點(diǎn)的出口流入液體下降管16。冷凝器14的不銹鋼傳熱管使用翅片是為了增加傳熱面