CN105355244A - 乏燃料贮存及冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及乏燃料贮存及冷却系统，贮存系统包括乏燃料水池、设置在乏燃料水池一侧的燃料转运仓、设置在乏燃料水池另一侧的燃料装载井和燃料冲洗井，乏燃料水池、燃料转运仓、燃料装载井以及燃料冲洗井均为两堆共用；贮存系统还包括两个换料水池，两个换料水池分别设置在燃料转运仓的两侧；每个相邻的水体之间设有水闸门，水闸门上设有气密性装置。冷却系统包括冷却系列，该冷却系列与乏燃料水池相连接，实现对乏燃料水池的冷却。采用本发明的贮存及冷却系统，可靠性更高、冷却能力更强、运行方式更为灵活；同时该系统为事故工况下乏燃料水池的冷却和反应堆气体的排放提供了相应的手段。

Description

乏燃料贮存及冷却系统
技术领域
本发明属于贮存及冷却系统，具体涉及一种乏燃料贮存及冷却系统。
背景技术
乏燃料贮存是核燃料循环的重要阶段，核电厂在整个寿期内需不断更换新的核燃料并卸出已使用过的乏燃料。乏燃料具有持续放出衰变热，有放射性，在特定情况下可能重返临界等特点，因此，对于任何形式的核电厂，乏燃料的贮存安全都是无法回避的问题。乏燃料水池具有核电厂换料期间衰变热高，正常运行期间衰变热低的特点。乏燃料水池冷却系统设计中需要统筹考虑安全性与经济性。
本发明旨在构建一种适用于模块化小型堆的可靠性高、冷却能力强、运行方式灵活的乏燃料贮存及冷却系统。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种乏燃料水池冷却系统，可靠性更高、冷却能力更强、运行方式更灵活；同时该系统为事故工况下安全壳内气体的排放提供了一种手段。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种乏燃料贮存及冷却系统，所述贮存系统包括乏燃料水池、设置在乏燃料水池一侧的燃料转运仓、设置在乏燃料水池另一侧的燃料装载井以及设置在燃料转运仓的两侧两个换料水池，其特征是：每个相邻的水体之间设有水闸门，该水闸门上设有在失气状态下保证水闸门密封性的气密性装置；所述冷却系统包括冷却系列，该冷却系列与乏燃料水池相连接，实现对乏燃料水池的冷却。
进一步，所述气密性装置包括抗震的压缩空气储罐。
进一步，所述乏燃料水池与燃料转运仓之间的气密性装置以及乏燃料水池与燃料装载井之间的气密性装置均设有带保险的放气口。
进一步，所述乏燃料水池、燃料转运仓、燃料装载井均为两堆共用；两个换料水池分别为每堆独自享有。
进一步，所述冷却系列均通过设置在安全壳内的换料水箱取水；每条冷却系列包括冷却泵和热交换器。
进一步，所述冷却泵和热交换器的上游和下游均设有截止阀。
进一步，每条冷却系列上设有净化回路，所述净化回路包括除盐器、设在除盐器上游的除盐进口过滤器、以及设在在除盐器下游的除盐出口过滤器。
进一步，所述贮存及冷却系统在燃料操作大厅设有自动温度熔断面板，该面板由低熔点的金属材料闭锁。
进一步，所述乏燃料水池上设有两个补水箱，两个所述补水箱设在安全厂房顶部。
本发明的有益技术效果在于：
(1)本发明贮存系统通过在相邻水体之间设有水闸门，水闸门上设有气密性装置，从而保证系统运行方式的灵活性和可靠性；同时该系统为事故工况下安全壳内气体的排放提供了一种手段；
(2)本发明冷却系统通过设有至少两个并列的冷却系列，冷却能力强，从而保证系统的安全性和经济性。
附图说明
图1是本发明相邻水体之间的连接示意图；
图2是非能动补水箱补水和加药回路的示意图；
图3是冷却系列示意图；
图4是单机组与乏燃料水池连接的示意图；
图5是净化回路示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示，是本发明乏燃料贮存及冷却系统的连接示意图。贮存系统包括乏燃料水池001PL、设置在乏燃料水池一侧的燃料转运仓004PL、设置在乏燃料水池另一侧的燃料装载井005PL和燃料冲洗井006PL。乏燃料水池、燃料转运仓、燃料装载井以及燃料冲洗井均为两堆共用。贮存系统还包括两个换料水池002PL、007PL，两个换料水池分别设置在燃料转运仓004PL的两侧，为两堆独自享有。每个相邻的水体之间设有水闸门，水闸门上设有气密性装置，该气密性装置包括一个抗震的压缩空气储罐，保证失气状态下水闸门的密封性。
乏燃料水池001PL与燃料转运仓004PL以及燃料装载井005PL之间的水闸门气密性装置设有带保险的放气口。可以保证在乏燃料水池液位下降工况下，通过连通乏燃料水池和燃料转运仓以及燃料装载井水体，达到为乏燃料水池补水的目的；还可以通过换料水池至燃料转运仓至乏燃料水池的路径，在事故后安全壳超压时，排出安全壳内的气体，防止安全壳破坏。
如图2所示，本发明乏燃料贮存系统还包括两个非能动乏燃料水池补水箱1、2，两个补水箱位于安全厂房顶部，每个补水箱容积介于400m3至600m3之间。其中一个补水箱可通过阀门101VB、102VB手动控制为乏燃料水池001PL补水；另一个补水箱可通过阀门103VB、104VB手动控制为乏燃料水池001PL补水。两个补水箱的流量介于4m3/h至10m3/h间。其中，两个补水箱共用一条化学加药回路，该化学加药回路上设有化学加药泵3和化学试剂箱4，该化学加药泵3利用化学试剂箱中的化学试剂加入到非能动补水箱中。两个补水箱的进液口分别设有阀门106VB、107VB，两个补水箱共用的进液管线上设有阀门105VB。
如图3所示，本发明的冷却系统包括至少两条以上的冷却系列，本发明以两条冷却系列为例进行说明。两条冷却系列包括第一冷却系列以及第二冷却系列，第一冷却系列为节点N01至N04间，第二冷却系列为节点N02至N05间。第一冷却系列包括冷却泵001PO、泵前截止阀001VB、泵后止回阀002VB、泵后截止阀003VB、热交换器前截止阀010VB、板式热交换器003RF、换热器后截止阀011VB。第二冷却系列包括冷却泵002PO、泵前截止阀004VB、泵后止回阀005VB、泵后截止阀006VB、换热器前截止阀013VB、板式热交换器002RF、换热器后截止阀014VB。
其中，两条冷却系列端部连接的管线之间分别设有截止阀017VB和截止阀021VB。两个冷却系列均从安全壳内置换料水箱001BA取水，内置换料水箱001BA的出水管线上设有截止阀027VB。该内置换料水箱001BA容积介于1500m3至3000m3之间。
冷却系列上设有净化回路，该净化回路包括除盐器001DI、除盐器进口过滤器001FI以及除盐器出口过滤器002FI，如图5所示。其中，净化回路的出水端设有截止阀026VB，进水端设有截止阀019VB、023VB、020VB、024VB。
如图3、4所示，冷却系列上设有换料水池进水管线和其他隔室充水管线，换料水池进水管线用于向两个换料水池002PL、007PL及堆内构件贮存池003PL充水，其他隔室进水管线用于向燃料转运仓004PL及容器装载井005PL充水。其中，换料水池进水管线的出水端和进水端分别设有截止阀031VB和037VB；充水管线的出水端和进水端分别设有截止阀030VB和033VB。
反应堆换料水池002PL和堆内构件贮存池003PL的底部分别设有排水管线N13-N15、N14-N15，每条排水管线上设有截止阀042VB、040VB。
燃料转运仓004PL以及容器装载井005PL的底部均设有排水管线N17-N18、N20-N18，两条排水管线均与内置换料水箱001BA连接。每条排水管线上设有截止阀043VB、044VB。
冷却系列上还设有余排备用管线，该余排备用管线的进水端和出水端分别设有截止阀101VB和102VB。
由此，两个并联冷却系列均可通过控制系统中相关阀门的启闭，与净化回路连接，独立实现对乏燃料水池001PL的冷却及净化。
在第一冷却系列节点N01至N04间持续运行，冷却净化乏燃料水池001PL的情况下，可通过关闭乏燃料水池净化回水隔离阀026VB，同时打开内置换料水箱净化回水隔离阀023VB，将过滤除盐回路从第一冷却系列节点N01至N04间切换至第二冷却系列节点N03至N06间，实现对内置换料水箱001BA的净化而不影响第一冷却系列节点N01至N04间对乏燃料水池的冷却。
在第一冷却系列节点N01至N04间持续运行，冷却净化乏燃料水池001PL，一二冷却系列隔离阀017VB、019VB、021VB处于关闭状态的情况下，第二冷却系列节点N02至N05间可从内置换料水箱取水，并充入反应堆换料水池、堆内构件存放池、燃料转运通道或容器装载井实现系统的充水功能而不影响第一冷却系列节点N01至N04间对乏燃料水池的冷却。
在乏燃料水池内乏燃料组件热负荷较大的工况下，通过一二冷却系列隔离阀017VB、019VB、021VB相应启闭组合，两列可同时运行，冷却和净化乏燃料水池。
两个并联的冷却系列中的任意一个系列可在需要时对内置换料水箱实施冷却，以实现对安全壳内热量的导出。需要说明的是，本系统不限于两个并列的冷却系列，还可以设有三个或四个以上并联的冷却系列。
冷却泵001PO、002PO流量介于100m3/h至200m3/h间，扬程介于0.2MPa至0.8MPa间；板式热交换器001RF、002RF热侧流量介于100m3/h至200m3/h间，冷侧流量介于100m3/h至200m3/h间，冷侧与热侧流量之差不大于50m3/h；除盐器001DI为混床除盐器，最大流量限制介于20m3/h至60m3/h间，最大运行压力介于0.2MPa至0.8MPa之间，最高运行温度介于50℃至60℃间；除盐器进口过滤器001FI，最大流量限制介于20m3/h至60m3/h间，最大运行压力介于0.2MPa至0.8MPa之间，最高运行温度介于50℃至60℃间；过滤精度介于5μm至20μm间，截污容量介于3kg至5kg间；除盐器进口过滤器002FI，最大流量限制介于20m3/h至60m3/h间，最大运行压力介于0.2MPa至0.8MPa之间，最高运行温度介于50℃至60℃间；过滤精度介于15μm至30μm间，截污容量介于3kg至5kg间。
本系统在燃料操作大厅设置有自动温度熔断面板，该面板由低熔点的金属材料闭锁。当事故发生后，乏燃料水池沸腾蒸发导热，环境温度上升达到58摄氏度时，面板的金属闭锁材料自动熔断，从而打开面板，相应的乏燃料水池蒸汽通过面板后的通道进行排放。
本发明的乏燃料贮存及冷却系统并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (9)

1.一种乏燃料贮存及冷却系统，所述贮存系统包括乏燃料水池、设置在乏燃料水池一侧的燃料转运仓、设置在乏燃料水池另一侧的燃料装载井以及设置在燃料转运仓的两侧两个换料水池，其特征是：每个相邻的水体之间设有水闸门，该水闸门上设有在失气状态下保证水闸门密封性的气密性装置；所述冷却系统包括至少两个并联的冷却系列，每条冷却系列与乏燃料水池相连接，实现对乏燃料水池的冷却。
2.如权利要求1所述的乏燃料贮存及冷却系统，其特征是：所述气密性装置包括抗震的压缩空气储罐。
3.如权利要求1或2所述的乏燃料贮存及冷却系统，其特征是：所述乏燃料水池与燃料转运仓之间的气密性装置以及乏燃料水池与燃料装载井之间的气密性装置均设有带保险的放气口。
4.如权利要求3所述的乏燃料贮存及冷却系统，其特征是：所述乏燃料水池、燃料转运仓、燃料装载井均为两堆共用；两个换料水池分别为每堆独自享有。
5.如权利要求4所述的乏燃料贮存及冷却系统，其特征是：所述冷却系列均通过设置在安全壳内的换料水箱取水；每条冷却系列包括冷却泵和热交换器。
6.如权利要求5所述的乏燃料贮存及冷却系统，其特征是：所述冷却泵和热交换器的上游和下游均设有截止阀。
7.如权利要求6所述的乏燃料贮存及冷却系统，其特征是：每条冷却系列上设有净化回路，所述净化回路包括除盐器、设在除盐器上游的除盐进口过滤器、以及设在在除盐器下游的除盐出口过滤器。
8.如权利要求4-7任一项所述的乏燃料贮存及冷却系统，其特征是：所述贮存及冷却系统在燃料操作大厅设有自动温度熔断面板，该面板由低熔点的金属材料闭锁。
9.如权利要求8所述的乏燃料贮存及冷却系统，其特征是：所述乏燃料水池上设有两个补水箱，两个所述补水箱设在安全厂房顶部。
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