閃蒸驅動的乏燃料水池非能動熱量導出系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種核電廠的安全系統(tǒng)，尤其涉及一種閃蒸驅動的乏燃料水池非能動熱量導出系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]核電的使用是人類在能源利用史上的一個重大突破，利用原子核的裂變反應，核燃料能夠產(chǎn)生其他所有傳統(tǒng)化石能源所無法比擬的高能量輸出，并且，這些高能量輸出往往只需要耗費少量的核燃料。這種低投入高產(chǎn)出的特性，使得人類日益重視對核能的利用，并不斷加大在核能領域的研究開發(fā)，時至今日，核能已經(jīng)成為世界上許多國家的重要能源組成部分。
[0003]然而，核電在具有極高利用價值的同時，其所可能帶來的危害也令人們談核色變。在使用核電的過程中，如果保護不當而致使出現(xiàn)核泄漏等重大事故，將會對核電廠周邊的環(huán)境乃至全人類帶來及其嚴重的核污染災害，因此，如何在對核能的開發(fā)利用過程中保證其安全性，是一個極其重要的研究課題。
[0004]乏燃料是指在反應堆內進行一定時間的裂變反應之后，達到了設計燃耗而被卸載出反應堆的核燃料。由于被卸載后的乏燃料仍會在相當長的時間內繼續(xù)產(chǎn)生衰變熱，因此現(xiàn)有的壓水堆核電廠通常會將乏燃料組件儲存在乏燃料水池內并利用乏燃料水池的冷卻系統(tǒng)對乏燃料進行冷卻，將其產(chǎn)生的熱量排出至最終熱阱(大氣、江河、大海等)，被冷卻后的乏燃料可以進行溶解等后處理，以提取尚有利用價值的核素。然而，現(xiàn)有技術中的乏燃料水池冷卻系統(tǒng)一般依靠能動設備運轉，而能動設備則需要依賴于核電廠的主電源或應急電源啟動，當核電廠出現(xiàn)事故而導致全面斷電時，能動設備得不到電源供應而無法啟動冷卻系統(tǒng)，乏燃料產(chǎn)生的熱量就會得不到釋放，從而導致乏燃料水池內的溫度持續(xù)升高，冷卻劑沸騰并蒸發(fā)，在乏燃料廠房內充斥高溫氣體，對事故處理造成阻礙，同時，冷卻劑的蒸發(fā)(或其他原因失水)導致液位下降，乏燃料組件因裸露出冷卻劑之外而失去冷卻，甚至發(fā)生破損，增加了放射性物質釋放的危險。
[0005]因此，急需一種非能動的乏燃料水池熱量導出系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種非能動的乏燃料水池熱量導出系統(tǒng)。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種閃蒸驅動的乏燃料水池非能動熱量導出系統(tǒng)，包括冷卻水池及閃蒸系統(tǒng)，所述冷卻水池位于所述乏燃料水池的上方，所述閃蒸系統(tǒng)包括上升通道、下降通道、第一啟動閥門及位于所述冷卻水池內的冷凝器，所述上升通道的入口設置于所述乏燃料水池內且位于冷卻劑的液面之下，所述上升通道的出口與所述冷凝器的入口連通，所述冷凝器的出口與所述下降通道的入口連通，所述下降通道的出口與所述乏燃料水池連通，所述第一啟動閥門設置于所述下降通道，所述第一啟動閥門與所述冷凝器之間的所述下降通道內注有冷卻劑。
[0008]與現(xiàn)有技術相比，由于本發(fā)明在所述乏燃料水池上方設置了所述冷卻水池，并且在所述乏燃料水池及冷卻水池之間設置了所述閃蒸系統(tǒng)，依靠閃蒸系統(tǒng)的下降通道內的冷卻劑向下流入所述乏燃料水池后產(chǎn)生的真空吸力，使所述乏燃料水池內被乏燃料組件加熱后的冷卻劑上升至所述上升通道中，冷卻劑在所述上升通道中逐漸上升且壓力不斷下降至冷卻劑在該溫度下的飽和壓力，以至冷卻劑發(fā)生閃蒸，閃蒸后的蒸汽經(jīng)由冷凝器與所述冷卻水池內的冷卻劑發(fā)生熱交換，重新液化成為水，再由所述下降通道流入所述乏燃料水池中以循環(huán)持續(xù)上述過程。整個循環(huán)的過程由重力、閃蒸及冷凝等自然現(xiàn)象組成，藉由所述上升通道及下降通道內氣體及液體存在密度差而引起的壓力差而驅動，完全不依賴外接電力，即使在事故后完全斷電時，依舊能保持所述乏燃料水池內良好的冷卻，達到了非能動熱量導出的目的。
[0009]較佳地，所述下降通道的出口位于所述上升通道的入口的下方。將所述下降通道的出口設置在所述上升通道的入口的下方，是為了讓所述下降通道的出口盡量遠離所述上升通道的入口，防止從所述下降通道中流出的低溫冷卻劑對所述上升通道入口處的高溫冷卻劑產(chǎn)生干擾，降低進入所述上升通道內的冷卻劑的溫度，影響其正常閃蒸現(xiàn)象的發(fā)生。
[0010]較佳地，所述下降通道位于所述乏燃料水池的一側，所述下降通道的出口設置在所述下降通道的下端，且所述下降通道的下端彎折并由外至內地貫穿所述乏燃料水池的側壁。將所述下降通道穿過所述乏燃料水池的側壁而與所述乏燃料水池連通，與將所述下降通道由上至下直接侵入所述乏燃料水池相比，可以避免事故后、系統(tǒng)回路啟動前，因所述下降通道內的冷卻劑被所述乏燃料水池產(chǎn)生的熱量加熱而削弱了系統(tǒng)啟動時的驅動力。
[0011]具體地，所述閃蒸系統(tǒng)還包括設置于所述下降通道的第二啟動閥門，所述第一啟動閥門及第二啟動閥門分別設置在所述乏燃料水池內外。由于所述下降通道貫穿了所述乏燃料水池的側壁，因此，為了防止造成所述乏燃料水池的泄露，將所述第一啟動閥門及第二驅動閥門分別設置在所述乏燃料水池的側壁的兩側，符合安全要求，確保了管路破口后的隔離。
[0012]較佳地，所述乏燃料水池設置在乏燃料廠房內，所述冷卻水池設置在所述乏燃料廠房外，并位于所述乏燃料廠房的房頂。將所述冷卻水池設置在所述乏燃料廠房外可以避免冷卻水池內的冷卻劑受熱蒸發(fā)后形成高溫蒸汽并充斥在乏燃料廠房內，并且通過與外界環(huán)境的直接接觸，更容易將冷卻劑的熱量帶走。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明閃蒸驅動的乏燃料水池非能動熱量導出系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合給出的說明書附圖對本發(fā)明的較佳實施例作出描述。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明閃蒸驅動的乏燃料水池非能動熱量導出系統(tǒng)I包括冷卻水池10及閃蒸系統(tǒng)11，所述冷卻水池10位于所述乏燃料水池2的上方，所述閃蒸系統(tǒng)11包括上升通道110、下降通道111、第一啟動閥門112及位于所述冷卻水池內的冷凝器113，所述上升通道110的入口設置于所述乏燃料水池2內且位于冷卻劑的液面之下，所述上升通道110的出口與所述冷凝器113的入口連通，所述冷凝器113的出口與所述下降通道111的入口連通，所述下降通道111的出口與所述乏燃料水池2連通，所述第一啟動閥門112設置于所述下降通道111，所述第一啟動閥門112與所述冷凝器113之間的所述下降通道111內注有冷卻劑。
[0016]所述乏燃料水池2用于儲存并冷卻乏燃料組件3，因此所述乏燃料水池2內注滿冷卻劑(水)，冷卻劑淹沒所述乏燃料組件3以避免乏燃料組件3的裸露并保證充分冷卻。所述乏燃料水池2設置在乏燃料廠房4內。為了避免外界因素的干擾并杜絕乏燃料組件3意外破損后對外界產(chǎn)生放射性污染，所述乏燃料廠房4應該與外界環(huán)境隔離設置。
[0017]具體地，在本實施例中，所述閃蒸系統(tǒng)11還包括設置于所述下降通道111的第二啟動閥門114。所述上升通道110及下降通道111均為設置在所述乏燃料水池2及冷卻水池10之間的管路。所述冷凝器113設置在所述冷卻水池10內并與所述冷卻水池10內的冷卻劑(水)保持充分接觸以保證良好的熱交換。所述上升通道110的入口設置在其下端，出口設置在其上端，所述上升通道110的下端(入口)沒入所述乏燃料水池2內的所述冷卻劑的液面之下，伸入冷卻劑下的深度可以不做限制，當然，為了保證更佳的循環(huán)效果，伸入的深度不宜過深，使冷卻劑液面剛剛淹沒所述上升通道110的入口即可。所述下降通道111位于所述乏燃料水池2外的一側，所述下降通道111的入口開設在其上端，出口開設在其下端，且所述下降通道111的下端彎折并由外至內地貫穿所述乏燃料水池2的側壁，伸入所述乏燃料水池2內的所述下降通道111的出口位于所述上升通道110的入口的下方并盡量遠離所述上升通道110的入口地設置。將所述下降通道111穿過所述乏燃料水池2的側壁而與所述乏燃料水池2連通，與將所述下降通道111由上至下直接侵入所述乏燃料水池2相t匕，可以