[发明专利]一种可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统

说明书

本发明提供一种可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统，包括：分离型热管换热器，分离型热管换热器包括冷凝换热管,蒸发换热管以及连接管，其中，蒸发换热管设置在乏燃料水池内，冷凝换热管设置在乏燃料水池外，并通过连接管与蒸发换热管相连接；喷淋管，喷淋管用于向冷凝换热管进行喷淋；第一阀门，第一阀门与喷淋管相连接；第二阀门，第二阀门的一端与收集水池相连接，第二阀门的另一端与第一阀门的前端相连接；以及第三阀门，第三阀门的一端与第一阀门的后端相连接，第三阀门的另一端先与喷淋泵相连接，再与收集水池相连接。通过本系统，确保其能长期进行非能动式冷却运行，也能在进行喷淋管启动时较大地提高冷却系统的冷却能力。

技术领域

本发明涉及一种可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统。

背景技术

我国引进的AP1000核电站及后续自主研发的CAP1400、CAP1700大型先进压水堆核电站属于第三代核电技术，采用了大量先进非能动安全技术，能够保证严重事故后72小时内不需要人为干预。但严重事故后仅72小时不需要人为干预是不够的，需要考虑乏燃料水池及安全壳的长期非能动冷却。

乏燃料水池事故后长期冷却时的热源温度一般在50～90℃，而空气温度一般在-40～50℃，但是需要冷却的热量很大，达到十兆瓦左右，这是一个小温差大传热量问题。

针对该问题，热管换热器是一个可行的选择。但由于最终热阱为大气，如果采用空冷塔进行冷却，热管换热器向空气散热的冷凝端对流换热系数不高，则需要采用翅片强化换热。

此外，由于AP1000及后续CAP1400、CAP1700核电站厂房及设备布置的紧凑性，采用分离式热管换热器将更为合宜。分离型热管换热器在冷却乏燃料池时，分离型热管的蒸发段布置于乏燃料池内，分离型热管的蒸发段布置于大气环境中，蒸发段和冷凝段通过连接管连接。

该系统的优点是可以采用非能动动方式长期运行。但是受体积成本等影响，其散热能力有限，主要散热热阻来自乏燃料水池内池水对热管蒸发段的对流换热热阻以及空冷侧空气与热管冷凝段对流换热热阻。运行中对后者的换热热阻降低，可有效提高热管换热器的换热能力，也能在部分一定的高负荷工况下，不需要提高水池温度，就能满足散热需求。

因此，如何提供一种确保其能长期进行非能动式冷却运行，也能比干空气空冷换热具有更高的换热能力的乏燃料池冷却系统成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统，所述系统包括：

分离型热管换热器，所述分离型热管换热器包括冷凝换热管,蒸发换热管以及连接管，其中，所述蒸发换热管设置在乏燃料水池内，所述冷凝换热管设置在所述乏燃料水池外，并通过所述连接管与所述蒸发换热管相连接；

喷淋管，所述喷淋管用于向所述冷凝换热管进行喷淋；

第一阀门，所述第一阀门与所述喷淋管相连接；

第二阀门，所述第二阀门的一端与收集水池相连接，所述第二阀门的另一端与所述第一阀门的前端相连接；以及

第三阀门，所述第三阀门的一端与所述第一阀门的后端相连接，所述第三阀门的另一端先与喷淋泵相连接，再与所述收集水池相连接。

优选地，当所述第一阀门、第二阀门以及第三阀门关闭，所述喷淋泵不工作，所述分离型热管换热器在非能动状态下将所述乏燃料池内的热量散于空气中。

优选地，当所述第三阀门和所述喷淋泵打开，所述喷淋管工作，向所述冷凝换热管进行喷淋。

优选地，当供水压力足够高，关闭所述第三阀门和所述第二阀门，打开所述第一阀门，所述喷淋管执行喷淋操作。

优选地，当所述收集水池的水位比较低时，可以打开所述第二阀门进行补水操作。