CN106782713B - 非能动乏燃料冷却储存装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种乏燃料储存装置。为解决现有乏燃料储存方式存在的不足，本发明提供了一种非能动乏燃料冷却储存装置。该非装置包括压力密封壳，所述压力密封壳内部的部分空间充有冷却剂。本发明的非能动乏燃料冷却储存装置属于非能动设备，无需外加动力，具有结构简单，冷却效果好，运行成本低等优点，适用于各种衰变热水平乏燃料的储存。

Description

非能动乏燃料冷却储存装置
技术领域
本发明涉及一种乏燃料储存装置，特别涉及一种非能动乏燃料冷却储存装置。
背景技术
核燃料是核反应堆能量的来源，随着核反应堆能量的不断输出，核燃料会被逐渐消耗。当核燃料的燃耗达到一定程度后就成为乏燃料，此时需要将其从核反应堆中拆卸出来并置于合适的环境中进行储存。
由于乏燃料不但具有很强的放射性，而且还会释放大量的衰变热，因此对储存设备的性能提出了非常高的要求。
目前，乏燃料的储存主要有两种，一种为湿式储存(也称水池储存)，另一种为干式储存。
湿式储存是将乏燃料储存在乏燃料水池里，水池内的冷却水以动力进行循环，带走乏燃料释放的衰变热。然而，湿式储存的冷却水循环需要动力，所需设备较为复杂，运行成本高。
干式储存是依靠空气流动的方式对衰变热较低的乏燃料进行冷却，这种储存方法往往需要先将乏燃料进行湿式储存若干年之后才能采用。干式储存不适于对衰变热较高的乏燃料进行储存。
发明内容
为解决现有乏燃料储存方式存在的上述不足，本发明提供了一种非能动乏燃料冷却储存装置。
该非能动乏燃料冷却储存装置包括压力密封壳，所述压力密封壳内部的部分空间充有冷却剂。
进一步地，所述部分空间占压力密封壳内部总空间的5-25％为优选。
进一步地，所述冷却剂可以采用冷却水。
进一步的，所述压力密封壳的材质可以采用钢。
进一步地，所述压力密封壳外部设有冷却翅片为优选。
进一步地，所述压力密封壳内部设有翅片为优选，以便冷凝后的冷却剂的回流和导流。
进一步地，所述压力密封壳内部设有乏燃料支架为优选。
进一步地，所述压力密封壳的内部除冷却剂占据的空间以外，其余空间以所述冷却剂的蒸汽充满为优选。
采用本发明的非能动乏燃料冷却储存装置对乏燃料进行储存，其步骤如下：首先，在压力密封壳封闭前，将冷却剂充入压力密封壳内部；然后，将待储存的乏燃料浸没在冷却剂中，最后，封闭压力密封壳进行储存。
本发明通过采用部分空间装有冷却剂的压力密封壳对乏燃料进行储存，储存过程中，乏燃料不断释放出衰变热，并将衰变热传递给冷却剂，使得冷却剂升温。升温的冷却剂一方面通过与压力密封壳的接触将热量直接传递给压力密封壳，使得部分衰变热得以散失。另一方面，亦即最重要的冷却过程就在于：升温的冷却剂通过其液面蒸发出冷却剂蒸汽，带走另一部分衰变热；冷却剂蒸汽接触到压力密封壳内壁后会发生冷凝，释放出热量并将热量传递给压力密封壳，散失掉其余衰变热，而后冷凝的冷却剂回流，形成持续的蒸发-冷凝的冷却循环。
实际上，由于乏燃料会释放出大量的衰变热，因此会令压力密封壳内的冷却剂大量蒸发而形成高压，并使冷却剂工作在较高的温度下，加之压力密封壳的限制，使得该工作温度能够远远高于常压下的冷却剂的沸点。在高温下，蒸发-冷凝的冷却循环具有良好的传热效果，起到向压力密封壳传热的主导作用。良好的传热效果有利于压力密封壳温度的提高，使其与外部温差显著增加，大大提升了其向外部释放热量的能力。故此，本发明的非能动乏燃料冷却储存装置具有很高的散热效率，冷却效果好。与此同时，所采用的压力密封壳可有效防止放射性物质向环境释放。
与湿式储存相比，本发明的非能动乏燃料冷却储存装置无需外加动力，所需设备简单，运行成本低；而与干式储存相比，本发明的非能动乏燃料冷却储存装置可以实现高衰变热乏燃料的储存。
综上所述，本发明的非能动乏燃料冷却储存装置属于非能动设备，无需外加动力，具有结构简单，冷却效果好，运行成本低等优点，适用于各种衰变热水平乏燃料的储存。
附图说明
图1本发明的非能动乏燃料冷却储存装置示意图。
图2本发明的非能动乏燃料冷却储存装置工作原理图。
附图标记：1.乏燃料，2.冷却剂，3.压力密封壳。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1
采用本发明的非能动乏燃料冷却储存装置对某核反应堆卸出的乏燃料进行储存，其步骤如下：
(一)将完成下封头焊接的压力密封壳3置于热室中，向压力密封壳3内注入约占其容积20％的冷却剂2；
(二)将待储存的乏燃料1置于冷却剂2中的乏燃料支架上，所述冷却剂2采用水；
(三)焊接压力密封壳3的上封头，检漏后进行储存。
对实施例1储存有乏燃料的非能动乏燃料冷却储存装置外壁温度进行监测，监测数据显示该温度在3天内持续上升。3天后，压力密封壳外壁的温度不再升高，表明该非能动乏燃料冷却储存装置达到热量产生与散失的平衡，此时压力密封壳外壁各处的温度处于210-225℃之间。

Claims (6)

1.一种非能动乏燃料冷却储存装置，其特征在于：该非能动乏燃料冷却储存装置包括压力密封壳，所述压力密封壳内部的部分空间充有冷却剂；所述部分空间占压力密封壳内部总空间的5-25％；所述压力密封壳的内部除冷却剂占据的空间以外，其余空间以所述冷却剂的蒸汽充满；升温的冷却剂一方面通过与压力密封壳的接触将热量直接传递给压力密封壳，使得部分衰变热得以散失；另一方面，升温的冷却剂通过其液面蒸发出冷却剂蒸汽，带走另一部分衰变热，冷却剂蒸汽接触到压力密封壳内壁后会发生冷凝，释放出热量并将热量传递给压力密封壳，散失掉其余衰变热。
2.如权利要求1所述的非能动乏燃料冷却储存装置，其特征在于：所述冷却剂采用冷却水。
3.如权利要求1所述的非能动乏燃料冷却储存装置，其特征在于：所述压力密封壳的材质采用钢。
4.如权利要求1所述的非能动乏燃料冷却储存装置，其特征在于：所述压力密封壳外部设有冷却翅片。
5.如权利要求1所述的非能动乏燃料冷却储存装置，其特征在于：所述压力密封壳内部设有翅片。
6.如权利要求1所述的非能动乏燃料冷却储存装置，其特征在于：所述压力密封壳内部设有乏燃料支架。
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