[发明专利]安全壳内置乏燃料池

摘要

本发明属于核电站乏燃料池及其安全保护措施设计技术领域，具体涉及一种安全壳内置乏燃料池。其包括乏燃料池、安全壳内置水箱、安全壳、冷凝水收集器、阀门、管道、再循环口、安全壳冷却系统；乏燃料池和安全壳内置水箱布置于安全壳内，乏燃料池与安全壳内置水箱连接，安全壳内置水箱的顶部设置有冷凝水收集器，冷凝水收集器与安全壳内壁连接，安全壳内置水箱的下端通过管道与反应堆压力容器连接，管道上设置有阀门；再循环口连接于安全壳内置水箱出口管道上；安全壳外部设置有安全壳冷却系统。本发明利用非能动的方式对乏燃料进行冷却，不依赖外电源，以提高事故下乏燃料池的安全性，保证乏燃料的放射性包容和安全冷却。

主权项

一种安全壳内置乏燃料池，其特征在于：该乏燃料池包括乏燃料池(1)、安全壳内置水箱(2)、安全壳(3)、冷凝水收集器(4)、阀门(5)、管道(6)、再循环口(7)、安全壳冷却系统(8)；乏燃料池(1)和安全壳内置水箱(2)布置于安全壳(3)内，乏燃料池(1)与安全壳内置水箱(2)连接，安全壳内置水箱(2)的顶部设置有冷凝水收集器(4)，冷凝水收集器(4)与安全壳(3)内壁连接，安全壳内置水箱(2)的下端通过管道(6)与反应堆压力容器(9)连接，管道(6)上设置有阀门(5)；再循环口(7)连接于安全壳内置水箱(2)出口管道上；安全壳(3)外部设置有安全壳冷却系统(8)；所述安全壳冷却系统(8)包括安全壳冷却水池(10)、导流板(11)、出气口(12)、反应堆厂房(13)、进气口(14)；所述安全壳(3)位于反应堆厂房(13)内，反应堆厂房(13)内且安全壳(3)上半部的四周设置有导流板(11)，反应堆厂房(13)上部开有进气口(14)，反应堆厂房(13)顶部开有出气口(12)；安全壳冷却水池(10)位于反应堆厂房(13)内，安全壳(3)上半部分浸没于安全壳冷却水池(10)中，安全壳(3)顶部淹没，安全壳冷却水池(10)水位低于地平面；所述乏燃料池(1)在安全壳(3)内的位高与反应堆堆腔相同；所述安全壳内置水箱(2)标高高于乏燃料池(1)，安全壳内置水箱(2)的下端通过管道(6)分别与乏燃料池(1)、反应堆压力容器(9)连接；所述安全壳内置乏燃料池的工作过程如下：(1)在发生非全厂断电的其它事故时，乏燃料池(1)的正常冷却系统正常工作，确保乏燃料池的安全；(2)在发生全厂断电的事故时，反应堆停堆；同时，乏燃料池(1)的正常冷却系统丧失；由于乏燃料池(1)释放衰变热，乏燃料池(1)水温度逐渐上升并开始蒸发，乏燃料池(1)水位下降；当乏燃料池(1)水位下降到一定水平时，触发连接安全壳内置水箱(2)和乏燃料池(1)的阀门(5)开启，安全壳内置水箱(2)为乏燃料池(1)进行补水；(3)在发生小破口丧失冷却剂事故并且全厂断电时，反应堆压力容器(9)内的冷却剂喷放至安全壳(3)内，反应堆停堆，反应堆压力容器(9)的卸压措施开启，反应堆压力容器(9)压力逐渐下降至与安全壳(3)压力平衡，安全壳内置水箱(2)的水开始注入压力容器，为堆芯补水，保持堆芯淹没；与此同时，乏燃料池(1)的正常冷却系统丧失，乏燃料池(1)水位下降，达到一定水位时触发阀门(5)开启，安全壳内置水箱(2)为乏燃料池补水，保持乏燃料的淹没；(4)由于堆芯和乏燃料的衰变热，堆芯和乏燃料池(1)内的水被加热为蒸汽，其中一部分上升至安全壳(3)顶部，在安全壳(3)内壁冷凝，冷凝水沿着安全壳内壁流下并由冷凝水收集器(4)收集，流至安全壳内置水箱(2)中；另一部分在安全壳(3)内其它位置冷凝的水由于重力落至安全壳(3)内地面，并通过再循环口(7)连接至安全壳内置水箱(2)出口管道，这样，所有的冷凝水最后都可以通过安全壳内置水箱(2)出口管道再次注入堆芯和乏燃料池(1)，为堆芯和乏燃料池(1)提供长期的冷却；热量通过安全壳(3)传至安全壳冷却水池(10)，安全壳冷却水池(10)水温升高并开始蒸发，将热量传递至最终热阱，安全壳冷却水池(10)水位下降，在水快蒸发完时，冷却模式开始过渡到风冷；反应堆厂房(13)内设置有导流板(11)，以形成冷却安全壳(3)的空气流道，提高空冷效率；空气由反应堆厂房(13)的进气口(14)进入，绕过导流板(11)进入导流板内部流道，为安全壳(3)表面提供空气冷却，被加热的空气从反应堆厂房(13)顶部的出气口(12)流出反应堆厂房(13)，持续冷却安全壳；安全壳内置水箱(2)的容量设计为始终能够保持反应堆堆腔和乏燃料池(1)淹没。