[发明专利]一种基于“外部干预”设计的乏燃料水池

说明书

技术领域

本发明涉及反应堆设计技术，具体涉及一种乏燃料水池的设计。

背景技术

典型的非能动核电厂乏燃料水池的设计仍然沿用传统设计，对于类似于福岛核电站这样的长期断电事件，其应对策略在于：

在丧失交流电源（厂外电和两台柴油发电机）时，池中水的热容量能维持燃料的冷却。水池表面蒸发的水汽通过专设释放栅板排到厂外大气中。厂址边界的释放浓度为规定限值的很小部分。电厂长期断电时乏燃料水池的补水从非能动安全壳冷却系统的抗震鉴定的安全相关补水接头获得，该接头位于辅助厂房内，在水池沸腾时运行人员可接近的区域。

在延续丧失正常乏燃料水池冷却这种不大可能的事件时，安全相关的水位仪表使主控室报警，并通知运行人员启动补水，补水使水池水位保持在燃料组件以上至少7天。在开始72小时内，由安全相关的水源补水，在72小时到7天期间，由非能动安全壳冷却系统辅助水箱补水。

在类似于福岛核电站事故情况下，乏燃料水池的长期冷却寄希望于非能动安全壳冷却系统的辅助水箱。

乏燃料水池冷却系统中的乏燃料水池补水，以及非能动安全壳冷却系统的补水都需要人员手动操作相关阀门。当发生事故时，阀门操作区也有可能放射性过高而使人员不宜接近，造成补水困难。

如果在72小时到7天之间补水水量要求超过了安全相关水源，乏燃料水池补水由非能动安全壳冷却系统的辅助储存水箱提供。但是非能动安全壳冷却系统辅助储水箱是需要能动的泵提供动力。虽然泵有应急柴油机供电，但在全厂失电事故下，很可能无法运行。

在事故72小时后，如果发生超设计基准事故，备用柴油机和辅助柴油机都无法启动，非能动安全壳冷却系统循环泵将会因为失电而无法工作，非能动安全壳冷却系统将失去冷却安全壳和向乏燃料水池补水的功能，随着事故进程的推进，一旦发生燃料组件熔毁和氢气释放，相对封闭却没有设置消氢设施的燃料厂房极有可能出现氢气聚集，继而发生氢气爆炸。

上述问题的存在与日本福岛事故之前业界对于核电厂事故的认识水平有关，鉴于日本福岛核电厂四号机组事故的严重性，必须对这些问题进行重新评估、针对性分析，并提出有效的解决方案。

“外部干预”是指能够利用核电厂人力物力之外的各种资源对核电厂进行干预从而缓解事故后果的能力。基于“外部干预”思想的核电厂设计就是要在核电站设计之初就预先建立起更充分的核电厂与外部资源的联系渠道，通过这些渠道在事故发生时实现更加有效的“外部干预”。

本发明基于“外部干预”思想，为乏燃料水池应对严重事故提出了切实可行的方案。

发明内容

本发明的目的是在现有乏燃料水池设计的基础上，结合“非能动”和“外部干预”的设计思想，提供一种新型的乏燃料水池结构，以保证严重事故下乏燃料贮存系统的安全性。

本发明的技术方案如下：一种基于“外部干预”设计的乏燃料水池，包括用于贮存新卸出的乏燃料的热池、用于贮存已贮存过一段时间的乏燃料的冷池、用于收集冷凝水的集液池，所述的热池、冷池和集液池依次通过隔板分离，冷池和集液池的冷却水通过两池之间的隔板下部开口连通，冷池和热池的冷却水漫过两池之间的隔板连通；在热池、冷池和集液池上方倾斜设置第一传热板，第一传热板位于热池上方的一端高于位于集液池上方的一端，在集液池的外侧倾斜设置第二传热板，第一传热板和第二传热板将乏燃料水池与外部干预池分开。

进一步，如上所述的基于“外部干预”设计的乏燃料水池，其中，所述的冷池中贮存的乏燃料为已贮存了一个换料周期的乏燃料。

进一步，如上所述的基于“外部干预”设计的乏燃料水池，其中，所述的外部干预池中的冷却水的水位高于第一传热板的上表面高度。第一传热板与热池和冷池液面之间的高度由燃料类型和贮存的总量并结合热工计算决定。

进一步，如上所述的基于“外部干预”设计的乏燃料水池，其中，所述的第一传热板和第二传热板为钢板。

进一步，如上所述的基于“外部干预”设计的乏燃料水池，其中，在所述的热池和冷池内分别设有乏燃料贮存格架，乏燃料贮存格架底部设有冷却水入口，上部设有冷却水出口。

另外，反应堆正常工况下所需的由泵和热交换器组成的乏燃料水池冷却水系统保留，分池储存以及传热板设置仅在乏燃料水池冷却系统失效且人员无法接近时，使乏燃料水池自发形成自然循环而采取的措施。