[发明专利]非能动乏燃料水池冷却及补水系统

说明书

技术领域

本发明涉及核电厂安全系统装备领域，尤其涉及一种对乏燃料水池进行非能动冷却及补水的系统。

背景技术

核电厂堆芯中的燃料达到燃耗深度之后自反应堆中卸出，称为乏燃料或辐照过的燃料，由于乏燃料中包含有大量的放射性元素，因此具有很强的放射性，如不加以妥善处理，会严重影响环境及接触它们的人的健康。

目前的做法是将乏燃料移到乏燃料水池(SFP)进行储存。乏燃料水池的储存分为两种：一种是干式储存，另一种是湿式储存；目前广泛采用的是后者。且SFP的抗震结构设计可以确保水池完整性和燃料安全；覆盖乏燃料的池水深度为工作人员提供足够的辐射防护；而燃料格架的设计和可溶毒物(硼)可以保证乏燃料的次临界安全；乏燃料水池冷却和净化系统(SFS)为乏燃料水池的水提供足够的冷却，带走衰变热。

自福岛核事故之后，乏燃料水池的冷却和长期补水问题受到更广泛的关注，同时对乏燃料水池冷却的非能动性能和有效时间均提出了更高的要求。但当前二代核电厂对于乏燃料水池的冷却，普遍采用了依靠泵及电力提供动力的冷却回路，当发生全厂断电、动力泵故障或更严重的地震事故时，该冷却回路不可用，从而导致乏燃料水池的冷却功能丧失，甚至导致乏燃料组件裸露。另一种是采用空气的非能动冷却方式，其换热效果受空气温度和风速影响，且由于风冷传热效果较差，导致需要的换热面积比较大。

因此，有必要提供一种能够对乏燃料水池进行非能动的冷却和补水的系统，以解决上述现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对乏燃料水池进行非能动冷却和补水的系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种非能动乏燃料水池冷却及补水系统，用于导出乏燃料水池内的衰变热并能对其进行补水，其包括至少一组热管回路及至少一组补水管线；所述热管回路的一端容置于所述乏燃料水池内，所述热管回路的另一端容置于所述乏燃料水池外的海水或河水中，且所述热管回路内形成导热循环通道；所述补水管线的一端密封地贯穿所述乏燃料水池，所述补水管线的另一端连通所述乏燃料水池外的海水或河水。

较佳地，所述热管回路包括蒸发换热器、冷凝换热器、上升管、下降管及低沸点介质；所述蒸发换热器容置于所述乏燃料水池内；所述冷凝换热器容置于所述乏燃料水池外的海水或河水中，且所述冷凝换热器的位置高于所述蒸发换热器的位置；所述上升管密封地贯穿所述乏燃料水池且两端分别连通所述蒸发换热器的出口、所述冷凝换热器的入口；所述下降管密封地贯穿所述乏燃料水池且两端分别连通所述冷凝换热器的出口、所述蒸发换热器的入口；所述低沸点介质在所述蒸发换热器、所述上升管、所述冷凝换热器、所述下降管形成的所述导热循环通道内流动。

较佳地，所述乏燃料水池中具有含硼水，所述蒸发换热器淹没于所述含硼水中。

较佳地，所述蒸发换热器的入口位于其下端，所述蒸发换热器的出口位于其上端。

较佳地，所述冷凝换热器的入口位于其上端，所述冷凝换热器的出口位于其下端。

较佳地，所述蒸发换热器位于所述乏燃料水池内的乏燃料组件的上方。

较佳地，所述乏燃料水池内的水位低于所述乏燃料水池外的海水或河水的水位。

较佳地，所述补水管线包括一管道，所述管道的一端密封地贯穿所述乏燃料水池，所述管道的另一端容置于所述乏燃料水池外的海水或河水中。

较佳地，所述补水管线还包括取水过滤器，所述取水过滤器容置于所述乏燃料水池外的海水或河水中并固定于所述管道的端部。

较佳地，所述补水管线还包括补硼箱，所述补硼箱的位置高于所述管道并连通所述管道。

较佳地，所述补水管线还包括设于所述管道上的多个隔离阀。

与现有技术相比，由于本发明的非能动乏燃料水池冷却及补水系统，其热管回路的一端容置于乏燃料水池内，热管回路的另一端容置于乏燃料水池外的海水或河水中，且热管回路内形成导热循环通道；其具有的补水管线的一端密封地贯穿乏燃料水池，补水管线的另一端连通所述乏燃料水池外的海水或河水。首先，热管回路、补水管线均连通乏燃料水池外的海水或河水，不以其它冷却水作为主要的排热手段，因此无需设置较大的水箱，系统结构简单；其次，该热管回路基于自然循环原理工作，因此能够非能动地将乏燃料水池内的热量传递到海水或河水中，实现乏燃料水池的长期余热导出，而事故工况导致乏燃料水池内的水位下降时，补水管线能够非能动地进行补水。因此，本发明非能动乏燃料水池冷却及补水系统无需动力维持，不会因失电事故而导致不可用，系统可靠性高，尤其对于全场断电工况的防护能力强，从而提高核电厂的安全性和经济性。