CN203038678U - 一种非能动乏燃料水池冷却系统 - Google Patents

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曹建华
卢向晖
蒋晓华
傅先刚
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Abstract

本实用新型公开了一种非能动乏燃料水池冷却系统，包括一个冷却回路，该冷却回路包括：容纳有低沸点介质的蒸发器、汽轮机和包括有冷媒驱动装置的冷却设备。蒸发器放置于乏燃料水池中，用于吸收所述乏燃料衰变热，并将该乏燃料衰变热传递给低沸点介质，以产生蒸汽；汽轮机与蒸发器相连，以在蒸汽的驱动下输出旋转动力；冷却设备用于冷却对汽轮机做功后的蒸汽，该冷媒驱动装置与汽轮机之间机械地相连，以在汽轮机的输出旋转动力下工作。本实用新型属于30～200万千瓦（电功率）级别的核电站领域。本实用新型可以完全不依赖交流电源，实现事故下乏燃料水池的余热导出功能，提高电厂安全性，尤其是对于全场断电工况下的防护能力有很大提升。

Description

一种非能动乏燃料水池冷却系统
技术领域
本实用新型涉及一种冷却系统，更具体地说，涉及一种非能动乏燃料水池冷却系统。
背景技术
在目前压水堆核电厂中，乏燃料水池内乏燃料衰变热都是通过能动设备导出，缺乏对于全厂断电情况下的防护。
相关技术中，一项针对乏燃料水池的非能动余热排出系统，采用低沸点介质在乏燃料水池内受热蒸发后，推动汽轮机发电。由该电力驱动空冷塔的风扇对介质进行降温冷凝，同时该电力驱动循环泵将冷凝的低沸点介质泵回乏燃料水池内，使得该系统持续运行。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中乏燃料水池内乏燃料衰变热都是通过能动设备导出，缺乏对于全厂断电情况下的防护；而相关技术中引入的发电机、电动机和循环泵等，又会导致系统设计复杂、费用较高的缺陷，为此提供一种不借助任何外部交流电源，而实现乏燃料水池内衰变热的非能动导出的非能动乏燃料水池冷却系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种非能动乏燃料水池冷却系统，用于散发乏燃料水池中的乏燃料衰变热，包括一个冷却回路，其特征在于，该冷却回路包括：
容纳有低沸点介质的蒸发器，用于吸收所述乏燃料衰变热，并将该乏燃料衰变热传递给所述低沸点介质，以产生蒸汽；
汽轮机，与所述蒸发器相连，以在所述蒸汽的驱动下输出旋转动力；
冷却设备，用于冷却对所述汽轮机做功后的所述蒸汽，其包括冷媒驱动装置，该冷媒驱动装置与所述汽轮机之间机械地相连，以在所述的汽轮机的输出旋转动力下工作。
所述冷却设备优选为空冷装置，相应地，所述冷媒驱动装置为风扇。
所述空冷装置可以为空冷塔。
所述空冷塔包括空冷塔入口和空冷塔出口，所述空冷塔入口与所述汽轮机的汽轮机出口相连。
所述冷却回路还优选包括冷凝水箱，所述冷凝水箱包括冷凝水箱入口和冷凝水箱出口，所述冷凝水箱入口与所述冷却设备出口相连接，所述冷凝水箱出口与所述蒸发器入口相连接。
所述冷却设备的设置高度为高于所述冷凝水箱的高度。
所述冷凝水箱设置高度为高于所述蒸发器的高度。
所述冷却回路还可以包括循环泵，所述循环泵与所述汽轮机通过机械连接方式相连接，以在所述的汽轮机的输出旋转动力下工作，将冷凝后的低沸点介质泵入所述蒸发器。
本实用新型属于30～200万千瓦（电功率）级别的核电站领域。根据需要，本实用新型可以完全不依赖交流电源，实现事故下乏燃料水池的余热导出功能，提高电厂安全性，尤其是对于全场断电工况下的防护能力有很大提升，有很好的实用性。
本实用新型可实现乏燃料水池的长期余热导出至环境最终热阱，同时实现了断电情况下乏燃料水池的长期安全可控。
本实用新型同时无中间发电机和电动机环节，并进而取消了电力循环泵设计，简化了系统设计并提高了系统经济性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型实施例的工作原理图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
图1示出了本实用新型一些实施例中的非能动乏燃料水池冷却系统，该非能动乏燃料水池冷却系统可以用于散发乏燃料水池中的乏燃料衰变热，其包括容纳有低沸点介质的蒸发器1、汽轮机2、冷却设备3和冷凝水箱4，该蒸发器1放置于乏燃料水池5中，该汽轮机2设置于蒸发器1出口与冷却设备3入口之间；冷却设备3与蒸发器1之间设置有冷凝水箱4，该冷凝水箱4的出口再与蒸发器1入口相连，形成闭合循环，尤其是，冷却设备3为空冷塔31，该空冷塔31设置有风扇32，汽轮机2与风扇32相连接，并驱动风扇32运转。
该汽轮机2与风扇32之间机械地连接，直接驱动空冷塔31中的风扇32转动，对汽轮机2出口介质进行降温冷凝，从而减去了相关技术中的中间电动机的设置环节。
在一些实施例中，该汽轮机2与风扇32的机械连接方式，可以根据需要设置为齿轮传动连接、或链条传动连接、或联轴器连接等。
在一些实施例中，空冷塔31设置高度为高于冷凝水箱4，且冷凝水箱4设置高度为高于蒸发器1。此时低沸点介质冷凝后将由于重力作而返回蒸发器1，从而减去了相关技术中的循环泵的设置。最终达到了简化系统设计的目的。
在一些实施例中，空冷塔31与蒸发器1之间也可以不设置冷凝水箱4，使得空冷塔31的出口直接与蒸发器1的入口相连接。
本实用新型属于30～200万千瓦（电功率）级别的核电站领域。
工作过程中，通过放置于乏燃料水池5内的蒸发器1，利用池内乏燃料衰变热将低沸点介质（制冷剂）加热蒸发，低沸点介质的受热蒸发，推动汽轮机2，经汽轮机2做功后送入空冷塔31中，并进而带动空冷塔31的风扇32，对汽轮机2出口介质进行降温冷凝，经冷凝水箱4收集后，流回该蒸发器1，形成闭合循环，从而实现乏燃料水池5内衰变热的非能动导出。由此达到了断电情况下乏燃料水池的安全可控，进而取得了提高系统安全性、经济性的效果。
可以理解地，本实用新型一些实施例中的非能动乏燃料水池冷却系统并不局限于采用空冷塔31对做功后的蒸汽进行冷却，例如，其也可以采用液冷装置进行冷却，相应地，其冷媒可以为水，而冷媒驱动装置可以为水泵。
再可以理解地，本实用新型一些实施例中的非能动乏燃料水池冷却系统中的蒸发器1和冷凝水箱4之间也可以设置泵，以驱动冷凝水箱4中的液态介质回流到蒸发器1中，相应地，该泵可以与该汽轮机2机械地相连，以汽轮机2的旋转动力的驱动下进行工作。
上述实现过程为本实用新型的优先实现过程，本领域的技术人员在本实用新型的基础上进行的通常变化和替换包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种非能动乏燃料水池冷却系统，用于散发乏燃料水池（6）中的乏燃料衰变热，包括一个冷却回路，其特征在于，该冷却回路包括：
容纳有低沸点介质的蒸发器（1），用于吸收所述乏燃料衰变热，并将该乏燃料衰变热传递给所述低沸点介质，以产生蒸汽；
汽轮机（2），与所述蒸发器（1）相连，以在所述蒸汽的驱动下输出旋转动力；
冷却设备（3），用于冷却对所述汽轮机（2）做功后的所述蒸汽，其包括冷媒驱动装置，该冷媒驱动装置与所述汽轮机（2）之间机械地相连，以在所述的汽轮机（2）的输出旋转动力下工作。
2.根据权利要求1所述的非能动乏燃料水池冷却系统，其特征在于，所述冷却设备（3）为空冷装置，相应地，所述冷媒驱动装置为风扇（32）。
3.根据权利要求2所述的非能动乏燃料水池冷却系统，其特征在于，所述空冷装置为空冷塔（31）。
4.根据权利要求3所述的非能动乏燃料水池冷却系统，其特征在于，所述空冷塔（31）包括空冷塔入口和空冷塔出口，所述空冷塔入口与所述汽轮机（2）的汽轮机出口相连。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的非能动乏燃料水池冷却系统，其特征在于，所述冷却回路还包括冷凝水箱（4），所述冷凝水箱（4）包括冷凝水箱入口和冷凝水箱出口，所述冷凝水箱入口与所述冷却设备（3）出口相连接，所述冷凝水箱出口与所述蒸发器入口相连接。
6.根据权利要求5所述的非能动乏燃料水池冷却系统，其特征在于，所述冷凝水箱（4）的位置高于所述蒸发器（1），以使冷凝水箱（4）中收集的液态低沸点介质能够在重力的作用下回流到所述蒸发器。
7.根据权利要求5所述的非能动乏燃料水池冷却系统，其特征在于，还包括循环泵，所述循环泵设置于所述蒸发器（1）和所述冷凝水箱（4）之间，以驱动冷凝水箱（4）中的液态介质回流到蒸发器（1）中，且所述循环泵与所述汽轮机（2）机械地相连接，以在所述的汽轮机（2）的输出旋转动力下工作。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的非能动乏燃料水池冷却系统，其特征在于，所述汽轮机与所述冷媒驱动装置之间的连接方式为齿轮传动连接、链条传动连接或联轴器连接。
9.根据权利要求1所述的非能动乏燃料水池冷却系统，其特征在于，所述冷却设备（3）为液冷装置，相应地，所述冷媒驱动装置为泵。
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