[发明专利]环境隔离的乏燃料池

说明书

在一个实施例中，一种环境隔离的核乏燃料池包括限制蓄水的侧壁和底板。所述池包括含有乏燃料组件的燃料架，所述乏燃料组件通过放射性衰变来加热水。围绕池的双重衬套系统形成不透水的屏障，为防止污染的池水泄漏到环境中提供冗余措施。在衬套之间形成间隙空间，其可以通过抽空空间的真空泵系统保持在低于大气压的压力下。通过将空间中的压力保持在相对应的沸点低于池水温度的负压下，任何通过最内的衬套进入间隙空间的泄漏将蒸发并通过泵抽空，用于指示衬套系统中的潜在泄漏。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年10月7日提交的第62/061,089号美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

本发明一般地涉及核燃料组件的储存，更具体地涉及用于这些燃料组件的湿储存的改进的乏燃料池。

乏燃料池(有时两个或更多)是每个核电厂的组成部分。在某些场合，还建造了单独的湿储存设施，以为反应堆排出的多余燃料提供额外的储存能力。用于一个或多个反应堆单元的自主湿储存设施有时由缩写AFR表示“离堆”。虽然大多数国家通过建设干燥储存设施增加了其在核电厂内使用的燃料储存能力，但法国的核计划一直是非常重要的AFR储存用户。

顾名思义，乏燃料池(SFP)将在核电厂反应堆中辐照的燃料储存在深水池中。池通常为40英尺深，立式燃料架位于其底板上。在正常的储存条件下，在燃料顶部覆盖有至少25英尺的水，以确保池甲板水平面的剂量低到对于核电厂工人是可接受的。大多数(但不是全部)核电厂的燃料池处于的等级级别对于形成深水池的钢筋混凝土结构的结构能力是可取的。为了确保池的水不会通过池板或墙壁的空隙和不连续处渗漏出去，自20世纪70年代建成的核电厂的燃料池总是衬有薄的单层不锈钢衬套(通常在3/16英寸至5/16英寸厚的范围内)。衬套由不锈钢板(通常为ASTM240-304或304L)制成，沿着它们相邻的边缘接缝焊接以在池的水和底层混凝土之间形成不透水的屏障。在大多数情况下，通过在它们下面定位泄漏追踪通道来监测焊接的衬套接缝的完整性(参见，例如图1)。然而，泄漏追踪通道的检测能力仅限于焊接区域；在接缝以外的衬套的基体金属区域仍然未被监视。

大多数核电厂的衬套一般工作可靠，但据报已有水池渗水的个别案例。因为池中的水含有放射性污染物(其大部分是由反应堆中“燃烧”期间沉积在燃料上的杂质所携带的)，这些污染物从池水中浸出到核电厂的基板，并可能进入地下水中，这显然不利于公共卫生和安全。为了降低池水到达地下水的可能性，当地的环境和因而一些AFR池已经采用了池中池设计，其中燃料池由充满干净水的二级外池围住。在双池设计中，任何来自受污染池的水的泄漏将进入外池中，其作为防止地下水污染的屏障。然而，双池设计有几个不利的方面，即：(1)除了固定其间距的弹簧和阻尼器之外，储存系统的结构能力受到两个彼此分离的钢筋混凝土容器的不利影响；(2)有可能外池与内池同时泄漏，两个屏障失效，使得受污染的水到达外部环境；以及(3)双池设计显著增加了储存系统的成本。

由于目前设计的缺陷，需要一个新的乏核燃料池的设计，其将保证完全限制池的水和对包括接缝和基体金属区域的整个衬套结构的监测。

发明内容

本发明提供了一种环境隔离的乏燃料池系统，其具有双重不透水的衬套系统和泄漏检测/排出系统，其被配置为收集和识别在衬套之间形成的间隙空间中的泄漏。池的内部腔具有不是一个，而是两个层叠在彼此顶部的衬套，每个衬套为池水的迁出(移出)提供独立的屏障。每个衬套包围了水占用的空间的整个范围，并进一步延伸到池的“高水位”之上。池的顶部可以配备有厚的嵌入板(在一个非限制性实施例中优选为最小2英寸厚)，所述嵌入板沿着池的操作平台在其最顶端包围池腔的周边。每个衬套可以独立地焊接到顶部嵌入板。顶部嵌入板具有至少一个指示孔，其提供与两个衬套层之间的间隙空间的直接连通。在一个实施方案中，蒸汽抽取系统用于通过所述指示孔将内衬套空间中的压力降低到相对高的真空状态，所述蒸汽抽取系统包括在单向阀下游的真空泵。如本文进一步描述的，内衬套空间中的绝对压力(“设定压力”)优选地应该使得池的主体水温高于设定压力下的水的沸腾温度。