CN103440887A - 乏燃料水池的低温负压热管 - Google Patents

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陆道纲
梁敏
钟昊良
段骁晗
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Abstract

本发明属于核电站乏燃料水池的循环冷却技术领域，特别涉及一种乏燃料水池的低温负压热管。受热管固定安装在乏燃料水池内，受热管的顶部伸出乏燃料水池并安装集汽箱，冷凝管的一端与集汽箱连接，另一端通过下降管与受热管的底端连接；受热管内填充冷却剂。该系统可应用于核电厂所有湿式储存的乏燃料水池中，利用自然蒸发的密度差推动冷却循环的进行，不需要电力推动或人为干预，很大程度上降低了失去厂外电源和发生全场断电事故时的风险，极大地提高核电厂的安全性。

Description

乏燃料水池的低温负压热管
技术领域
本发明属于核电站乏燃料水池的循环冷却技术领域，特别涉及一种乏燃料水池的低温负压热管。
背景技术
乏燃料水池分为两种，一种干式储存，一种湿式储存。目前的压水堆核电厂内多数为湿式储存，冷却剂为低浓度含硼水。湿式储存的乏燃料池以AP1000为例进行介绍。
AP1000乏燃料池/贮存格架（Spent Fuel Pool/Racks）为乏燃料提供贮存空间，长度约为11.6m、宽约为5.9m、深度约为52.4ft(13m)，由钢筋混凝土和混凝土填充结构模块构成，与池水接触的部分由不锈钢衬板制成，如结构为钢筋混凝土，则其表面需要镶嵌不锈钢衬板。正常情况下，池水容积约181000gal(685160L)，含硼水浓度为2500ppm。
乏燃料运输的操作均在水下进行，其上方至少有3m的水层以保证足够的屏蔽能力。乏燃料池和燃料运输通道之间的闸门为带密封组件的金属门，从而可以在不降低乏燃料池水位的情况下将燃料运输通道的水排干。除非要排干燃料运输通道的水，在正常运行期间水闸门始终开启。在燃料运输通道的底部设有排水口，它跟安全相关管道和隔离阀连接，以保证在地震事故工况下不发生意外排水。乏燃料冷却系统是与燃料操作系统既紧密联系有相对独立的一个系统。
AP1000的乏燃料池冷却系统是一个非安全相关的系统，用来排出储存的乏燃料产生的衰变热，从而将乏燃料池中的水温维持在一个可接受的温度范围内。该系统还有水净化功能，以及在堆芯内置换料水箱(IRWST)、安全壳内换料堆坑和其他与乏燃料有关的水池及通道之间输送流体的功能。
乏燃料池冷却系统(SFS)有两个系列组成。每一个系列包含一台水泵、一台热交换器、一台树脂床和一台过滤器。两个系列共用进口管和出口管。一个系列持续地进行地冷却和净化乏燃料池水，另一个系列可以用来进行水的输送、IRWST的净化或作为运行系列的备用。安全相关的乏燃料冷却和屏蔽的功能由乏燃料池中的水来完成。
正常运行时，系统一般投入一个系列的设备来冷却乏燃料池中的乏燃料以及净化乏燃料池，另一系列留作备用，或者执行水的输送、IRWST内水的冷却和净化等功能。
换料运行期间，两个系列都处于运行状态，其中一个系列在整个换料运行期间用于乏燃料池的冷却和净化，另一个系列用来执行换料期间的其他功能。
AP1000乏燃料池冷却系统是一个非安全相关的系统，因此它不需要在事故后运行一缓解设计基准事故。在乏燃料池冷却系统不可用的情况下，乏燃料的冷却有池中水的热容量承担。在长期失去乏燃料池冷却的事故情况下，池水会开始沸腾并且水位下降。主控室中乏燃料池低水位报警器将警告操纵员需要向池中补水。有乏燃料池中安全相关的水位计来报警。在补给水投入的情况下，水位可维持在乏燃料组件以上至少7d。最初的乏燃料池水位按技术规范书进行控制。在最初的72h到7d的补水如果超过安全相关水源补给能力，则由非能动安全壳冷却辅助水箱供应。
但是当发生像日本福岛核事故时，在全厂断电或者更严重的地震事故下，泵动力不足导致乏燃料水池现有的冷却系统失效，冷却能力丧失，乏燃料不断放出衰变热，导致乏燃料水池水位下降，乏燃料棒裸露，造成公众恐慌，危害公众安全。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种乏燃料水池的低温负压热管。
本发明采用的技术方案为：
受热管固定安装在乏燃料水池内，受热管的顶部伸出乏燃料水池并安装集汽箱，冷凝管的一端与集汽箱连接，另一端通过下降管与受热管的底端连接；受热管内填充冷却剂。
所述各部分之间密封连接，且低温负压热管内为真空环境。
所述冷却剂为水。
本发明的有益效果为：
（1）与已有的核电厂内乏燃料水池的冷却设备相独立，采用非能动安全技术（即自然力——蒸发动力、密度差、毛细力等），使乏燃料水池温度回到正常值，使核电厂系统自动回复到安全状态，而不需要外部动力或人为干预，能极大地提高核电厂的安全性。
（2）利用乏燃料水池内的衰变热加热新型冷却系统密封管内的低压水，使其达到沸点或受热形成自然循环，不断地对乏燃料水池进行冷却。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中标号：
1-受热管；2-集汽箱；3-冷凝管；4-下降管。
具体实施方式
本发明提供了一种乏燃料水池的低温负压热管，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1所示，受热管1固定安装在乏燃料水池内，受热管1的顶部伸出乏燃料水池并安装集汽箱2，冷凝管3的一端与集汽箱2连接，另一端通过下降管4与受热管1的底端连接；受热管1内填充冷却剂，本实施例中采用水。低温负压热管的各部分之间密封连接，且低温负压热管内为真空环境。
处于乏燃料水池内的部分材料由钢或其他对乏燃料池水无影响的材质制成。首先在低温负压热管内注入一定量的纯水并抽真空、密封，保证低温负压热管始终是低压、密封的管道。整个冷却系统密封并抽真空使密封管内的水的沸点小于100℃，以下以密封低压热管内的水的沸点为80℃来说明。当乏燃料水池内的水高于80℃时，处于乏燃料池水内的热管段内的水受热蒸发，在新型的冷却系统内循环冷凝，带出乏燃料水池内的热量，保证乏燃料池水温度低于80℃，乏燃料池水不会达到其沸点，保证在乏燃料水池冷却系统失效时，乏燃料水池水位维持在正常值，保证乏燃料水池的安全。
当乏燃料水池冷却系统失效时，乏燃料池水温度升高，当温度高于低温负压热管内低压水的沸点时，低压水在受热管段受热蒸发，上升至集汽箱，在冷凝管冷凝后流向下降管后回到受热管段，继续被加热蒸发，不断循环吸热，带出乏燃料水池内衰变热产生的热量，使乏燃料水池冷却并抑制了乏燃料水池内的冷却剂低于其沸点而引起乏燃料水池水位下降、乏燃料裸露等一系列严重事故。

Claims (3)

1.乏燃料水池的低温负压热管，其特征在于，受热管（1）固定安装在乏燃料水池内，受热管（1）的顶部伸出乏燃料水池并安装集汽箱（2），冷凝管（3）的一端与集汽箱（2）连接，另一端通过下降管（4）与受热管（1）的底端连接；受热管（1）内填充冷却剂。
2.根据权利要求1所述的乏燃料水池的低温负压热管，其特征在于，所述各部分之间密封连接，且低温负压热管内为真空环境。
3.根据权利要求1所述的乏燃料水池的低温负压热管，其特征在于，所述冷却剂为水。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106653106A (zh) * 2017-01-19 2017-05-10 华南理工大学 一种核电站乏燃料水池多级长距离非能动热管冷却系统
CN108766596A (zh) * 2018-04-25 2018-11-06 中国核电工程有限公司 一种安全壳内置乏燃料水池冷却系统
CN110030859A (zh) * 2019-05-09 2019-07-19 南京工业大学 用于乏燃料池的非能动旗型热管交换器及乏燃料池装置
CN111508624A (zh) * 2020-04-28 2020-08-07 中国原子能科学研究院 冷却系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102280155A (zh) * 2011-06-24 2011-12-14 华北电力大学 一种非能动乏燃料贮存池水位控制及余热排出装置
CN202855320U (zh) * 2012-10-08 2013-04-03 中科华核电技术研究院有限公司 一种压水核电站乏燃料水池的热管冷却装置
CN203038678U (zh) * 2013-01-16 2013-07-03 中科华核电技术研究院有限公司 一种非能动乏燃料水池冷却系统
EP2835609A1 (en) * 2012-04-06 2015-02-11 Fujikura Ltd. Loop thermosiphon emergency cooling system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102280155A (zh) * 2011-06-24 2011-12-14 华北电力大学 一种非能动乏燃料贮存池水位控制及余热排出装置
EP2835609A1 (en) * 2012-04-06 2015-02-11 Fujikura Ltd. Loop thermosiphon emergency cooling system
CN202855320U (zh) * 2012-10-08 2013-04-03 中科华核电技术研究院有限公司 一种压水核电站乏燃料水池的热管冷却装置
CN203038678U (zh) * 2013-01-16 2013-07-03 中科华核电技术研究院有限公司 一种非能动乏燃料水池冷却系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MIN LIANG, DAOGANG LU, HUINING XIA AND YUHAO ZHANG: "Thermal Hydraulics Analysis on a Simplified Model of Spent Fuel Pool", 《2013 21ST INTERNATIONAL CONFERENCE ON NUCLEAR ENGINEERING》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106653106A (zh) * 2017-01-19 2017-05-10 华南理工大学 一种核电站乏燃料水池多级长距离非能动热管冷却系统
CN108766596A (zh) * 2018-04-25 2018-11-06 中国核电工程有限公司 一种安全壳内置乏燃料水池冷却系统
CN108766596B (zh) * 2018-04-25 2021-06-25 中国核电工程有限公司 一种安全壳内置乏燃料水池冷却系统
CN110030859A (zh) * 2019-05-09 2019-07-19 南京工业大学 用于乏燃料池的非能动旗型热管交换器及乏燃料池装置
CN111508624A (zh) * 2020-04-28 2020-08-07 中国原子能科学研究院 冷却系统

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