CN103761994A - 基于水冷热管的乏燃料池非能动余热导出系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于水冷热管的乏燃料池非能动余热导出系统，包括：热管蒸发段、热管冷凝段、热管下降段、滴水布液器、安全壳顶部水塔、乏燃料池、乏燃料组件和隔板，隔板设置在乏燃料池内部，且隔板底部设置有隔板孔；乏燃料组件设置在乏燃料池内位于隔板内侧；热管蒸发段设置在隔板和乏燃料池之间且出口部分延伸至乏燃料池外部，热管冷凝段设置在乏燃料池外部上方，且热管冷凝段进口与热管蒸发段出口连接，热管下降段设置在乏燃料池外侧，且热管下降段进口与热管冷凝段出口连接，热管下降段出口与热管蒸发段进口连接，滴水布液器设置在热管冷凝段上方，且滴水布液器与安全壳顶部水塔连接。本发明具有可靠性高、杜绝安全隐患且结构简单的优点。

Description

基于水冷热管的乏燃料池非能动余热导出系统
技术领域
本发明属于核电站安全技术领域，具体地，涉及一种利用水冷却的热管低温差高效率导出核电站乏燃料池余热的基于水冷热管的乏燃料池非能动余热导出系统。
背景技术
保障核电站的安全运行是影响核电站设计的关键因素之一。目前乏燃料池的余热导出主要是通过泵驱动冷却系统实现。由乏燃料池流出的水到达外置换热器，在此换热器中被冷却水冷却，从而排出热量。由于该种方法依赖电源驱动泵，一旦动能设备失效，将会引发安全事故。福岛核电站就曾发生过由于能动设备的失效引起的乏燃料水池安全事故，因此，迫切需要采用非能动冷却技术冷却乏燃料水池，提高乏燃料水池的安全性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于水冷热管的乏燃料池非能动余热导出系统，本发明采用安全壳顶部水塔中的水冷却分离式热管的冷凝段，然后基于分离式热管技术，实现低温差高效率的导出乏燃料池余热，仅靠自然循环驱动系统，无需外界驱动力，具有运行可靠的优点。
为达到上述目的，本发明提供一种基于水冷热管的乏燃料池非能动余热导出系统，包括：热管蒸发段、热管冷凝段、热管下降段、滴水布液器、安全壳顶部水塔、乏燃料池、乏燃料组件和隔板，隔板设置在乏燃料池内部，且隔板底部设置有隔板孔；乏燃料组件设置在乏燃料池内位于隔板内侧；热管蒸发段设置在隔板和乏燃料池之间且出口部分延伸至乏燃料池外部，热管冷凝段设置在乏燃料池外部上方，且热管冷凝段进口与热管蒸发段出口连接，热管下降段设置在乏燃料池外侧，且热管下降段进口与热管冷凝段出口连接，热管下降段出口与热管蒸发段进口连接，滴水布液器设置在热管冷凝段上方，且滴水布液器与安全壳顶部水塔连接，安全壳顶部水塔设置在安全壳顶部。
优选地，本发明的系统还包括截止阀，截止阀设置在滴水布液器与安全壳顶部水塔之间的管路上。
优选地，热管蒸发段和热管冷凝段均包括多根换热管。
本发明基于水冷热管的乏燃料池非能动余热导出系统的工作原理如下：本发明通过隔板将乏燃料池分为内外两个区域，内部区域的水首先获得乏燃料组件释放的余热，温度升高，向上运动，从隔板上方进入乏燃料池外部区域。而热管蒸发段布置于外部区域，该区域的水被冷却，向下流动，并通过隔板孔进入内部区域，这样内外区域一起形成自然循环，将乏燃料释放的热量带到热管蒸发段。热管蒸发段工质吸收热量后向上运动进入热管冷凝段，然后在热管冷凝端被滴水布液形成的冷却水膜冷却。之后，热管工质通过热管下降段回流到热管蒸发段。通过这个循环，热量传递到水中，部分水蒸发，而未蒸发的水进入乏燃料水池中，有效的利用了安全壳顶部的水。
本发明采用了水冷热管冷却乏燃料池，热管工质相变换热实现低温差高效换热，依靠密度差自然循环驱动系统，从根本上消除了对电源和操作人员的依赖，实现了乏燃料池的长期非能动高效换热冷却，具有很高的可靠性，消除了因动能设备失效造成乏燃料池安全事故的隐患，并且，采用水冷热管与空冷热管相比具有结构简单紧凑的优点。因此，本发明的系统具有可靠性高、杜绝乏燃料池安全隐患且结构简单的优点。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明基于水冷热管的乏燃料池非能动余热导出系统的结构示意图；
图中：1为乏燃料组件，2为隔板孔，3为乏燃料池，4为热管蒸发段，5为热管下降段，6为隔板，7为热管冷凝段，8为滴水布液器，9为截止阀，10为安全壳顶部水塔，11为安全壳。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
请参阅图1，一种基于水冷热管的乏燃料池非能动余热导出系统，包括：乏燃料组件1、乏燃料池3、热管蒸发段4、热管下降段5、隔板6、热管冷凝段7、滴水布液器8、截止阀9、安全壳顶部水塔10和安全壳11。乏燃料池3内设置隔板6，乏燃料池3内、隔板6内侧区域放置乏燃料组件1，而乏燃料池3内、隔板6外侧区域设置热管蒸发段4。隔板6布置于乏燃料组件1外侧、热管的蒸发段4内侧，且隔板6底部布置隔板孔2为水的流动提供通道，隔板6高度低于乏燃料池3高度。热管冷凝段7设置在乏燃料池3外部上方，热管下降段5设置在乏燃料池3外侧，热管蒸发段4和热管冷凝段7均由多根换热管组成。具体地，热管蒸发段4出口一侧与与热管冷凝段7进口一侧连接，而冷凝段7出口一侧与热管下降段5进口一侧连接，热管下降段5出口一侧与热管蒸发段4进口一侧连接，由此构成乏燃料水池冷却回路滴水布液器8布置于热管冷凝段7上方。截止阀9进口一端连接安全壳顶部水塔10的底部，截止阀出口一端连接滴水布液器8。安全壳顶部水塔10安装在安全壳11顶部。滴水布液器8形成的水膜对热管冷凝段7的工质进行冷却，安全壳顶部水塔10提供给的滴水布液器8的水通过截止阀9关闭和调节。
本发明的工作原理为：隔板6将乏燃料池3分为内外两个区域，内部区域的水首先获得乏燃料组件1释放的衰变热，温度升高，向上运动，从隔板6顶部进入外部区域。而热管蒸发段4布置于外部区域，该区域的水被冷却，向下流动，并通过隔板孔2进入内部区域，这样内外区域一起形成自然循环，将乏燃料组件1释放的热量带到热管蒸发段4。热管蒸发段4工质吸收热量后向上运动进入连接箱，然后在热管冷凝段7被安全壳顶部水塔10中流出的水冷却凝结，然后通过热管下降段回流到热管蒸发段4。通过这个循环，热量传递到安全壳顶部水塔10提供的水中。部分水蒸发，而未蒸发的水滴进入乏燃料池3。
综上所述，本发明采用水冷热管技术冷却乏燃料池，结构简单紧凑，能够实现乏燃料池的非能动高效换热冷却，稳定性高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种基于水冷热管的乏燃料池非能动余热导出系统，其特征在于，包括：热管蒸发段、热管冷凝段、热管下降段、滴水布液器、安全壳顶部水塔、乏燃料池、乏燃料组件和隔板，所述隔板设置在所述乏燃料池内部，且所述隔板底部设置有隔板孔；所述乏燃料组件设置在所述乏燃料池内位于所述隔板内侧；所述热管蒸发段设置在所述隔板和乏燃料池之间且出口部分延伸至所述乏燃料池外部，所述热管冷凝段设置在所述乏燃料池外部上方，且所述热管冷凝段进口与所述热管蒸发段出口连接，所述热管下降段设置在所述乏燃料池外侧，且所述热管下降段进口与所述热管冷凝段出口连接，所述热管下降段出口与所述热管蒸发段进口连接，所述滴水布液器设置在所述热管冷凝段上方，且所述滴水布液器与所述安全壳顶部水塔连接，所述安全壳顶部水塔设置在安全壳顶部。
2.根据权利要求1所述的基于水冷热管的乏燃料池非能动余热导出系统，其特征在于，还包括截止阀，所述截止阀设置在所述滴水布液器与所述安全壳顶部水塔之间的管路上。
3.根据权利要求1所述的基于水冷热管的乏燃料池非能动余热导出系统，其特征在于，所述热管蒸发段和热管冷凝段均包括多根换热管。
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