能動(dòng)結(jié)合非能動(dòng)的乏燃料水池噴淋冷卻系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核反應(yīng)堆安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能動(dòng)結(jié)合非能動(dòng)的乏燃料水池噴淋冷卻系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乏燃料又稱輻照核燃料，是經(jīng)受過(guò)輻射照射、使用過(guò)的核燃料，通常是由核電站的核反應(yīng)堆產(chǎn)生。乏燃料是具有高度放射性的，水在屏蔽輻射和散熱方面性能很不錯(cuò)(對(duì)于那些由乏燃料釋放出來(lái)的輻射來(lái)說(shuō)，每7厘米深的水就能把輻射量減半)，因而乏燃料被儲(chǔ)存在乏燃料水池的底部，直到其中的放射性物質(zhì)活躍程度降低到一定程度后才會(huì)從乏燃料池中轉(zhuǎn)移出來(lái)做后續(xù)的處理。
[0003]日本福島核電站事故后，多個(gè)機(jī)組的乏燃料水池在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)暫時(shí)失去冷卻的能力，并導(dǎo)致乏燃料水池水溫異常升高，因此乏燃料水池的安全性引起了國(guó)內(nèi)外核電業(yè)界的廣泛關(guān)注。而目前，乏燃料水池的冷卻主要通過(guò)能動(dòng)的補(bǔ)水系統(tǒng)和換熱器。
[0004]核電站發(fā)生事故后，可能引起喪失廠外電能等并發(fā)事故，導(dǎo)致乏燃料水池喪失冷卻，或發(fā)生泄漏，能動(dòng)的補(bǔ)水系統(tǒng)、換熱器和水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)很可能不能使用。如果在事故后長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不能得到冷卻或補(bǔ)充，會(huì)引起水池水溫上升，水分不斷蒸發(fā)，水位持續(xù)下降，甚至降至乏燃料組件以下，導(dǎo)致乏燃料組件裸露、過(guò)熱和損壞，存在放射性物質(zhì)釋放的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)目前乏燃料水池冷卻及補(bǔ)水技術(shù)的缺陷，有必要設(shè)計(jì)一種非能動(dòng)和能動(dòng)相結(jié)合的冷卻系統(tǒng)，在事故等特殊情況下(如缺少或失去外部電力供給的狀況)，可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)為乏燃料水池等設(shè)備提供持續(xù)、可靠的冷卻降溫和補(bǔ)水，避免乏燃料組件因?yàn)槔鋮s水的減少所造成的核事故。
[0006]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種能動(dòng)結(jié)合非能動(dòng)的乏燃料水池噴淋冷卻系統(tǒng)，包括取水管路，設(shè)置在所述取水管路上的噴淋頭和閥門(mén)，與所述取水管路相連的消防裝置，還包括設(shè)置在高處并與所述取水管路相連的高位水箱，與所述閥門(mén)、消防裝置相連的水位報(bào)警裝置。
[0007]進(jìn)一步，所述取水管路包括與所述高位水箱相連的第一取水管路，與所述消防裝置相連的第二取水管路。
[0008]進(jìn)一步，所述閥門(mén)包括設(shè)置在所述第一取水管路上的第一閥門(mén)，設(shè)置在所述第二取水管路上的第二閥門(mén)。
[0009]進(jìn)一步，所述水位報(bào)警裝置包括定子、浮子、報(bào)警信號(hào)發(fā)生器和蓄電池。
[0010]進(jìn)一步，所述定子、浮子可隨水位的升降互相接觸或隔離。
[0011]更進(jìn)一步，隨著所述定子、浮子的互相接觸或隔離，所述報(bào)警信號(hào)發(fā)生器能夠進(jìn)行報(bào)警或解除報(bào)警，通過(guò)報(bào)警信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)控制所述閥門(mén)和消防裝置的開(kāi)啟或關(guān)閉。
[0012]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明還公開(kāi)了一種用于以上所述的能動(dòng)結(jié)合非能動(dòng)的乏燃料水池噴淋冷卻系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0013]水位報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警，開(kāi)啟第二閥門(mén)和消防裝置；
[0014]判斷嗔淋頭是否出水，如果已經(jīng)出水，保持現(xiàn)有狀態(tài)；如果未出水，開(kāi)啟弟一闊門(mén)；
[0015]水位報(bào)警裝置解除報(bào)警，關(guān)閉已開(kāi)啟的閥門(mén)，關(guān)閉消防裝置。
[0016]本發(fā)明的效果在于:
[0017]1.具備能動(dòng)和非能動(dòng)兩種冷卻補(bǔ)水方式，電力正常和不正常情況下均可以提供冷卻和補(bǔ)水操作；
[0018]2.充分利用現(xiàn)有設(shè)備和條件，節(jié)省成本；
[0019]3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中能動(dòng)結(jié)合非能動(dòng)的乏燃料水池噴淋冷卻系統(tǒng)布置示意圖；
[0021 ] 圖中:1-高位水箱，2-消防裝置，3-燃料廠房，4-核島廠房，5-乏燃料水池，6-第一取水管路，7-第一閥門(mén)，8-乏燃料組件，9-噴淋頭，10-水位報(bào)警裝置，11-定子，12-浮子，13-第二取水管路，14-第二閥門(mén)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供的能動(dòng)結(jié)合非能動(dòng)的乏燃料水池噴淋冷卻系統(tǒng)，包括布置于核島廠房4或燃料廠房3頂部的高位水箱1，保持與乏燃料水池5之間的巨大落差(至少20米)，該落差提供非能動(dòng)噴淋的驅(qū)動(dòng)壓力。設(shè)置在乏燃料水池5側(cè)壁上部的多個(gè)噴淋頭9 (在本實(shí)施例中，噴淋頭9勻布置于乏燃料水池長(zhǎng)邊側(cè)壁，通過(guò)特定的角度，使噴淋水能夠覆蓋所有的乏燃料組件)。高位水箱I和噴淋頭9之間通過(guò)第一取水管路6連接，在第一取水管路6上設(shè)置有通過(guò)直流電源控制水路開(kāi)啟和關(guān)閉的第一閥門(mén)7。
[0024]本發(fā)明提供的能動(dòng)結(jié)合非能動(dòng)的乏燃料水池噴淋冷卻系統(tǒng)還包括消防裝置2，在本發(fā)明中所采用的是目前核電站通用的消防裝置，消防裝置2通過(guò)第二取水管路13同第一取水管路6相連，在第二取水管路13上設(shè)置有通過(guò)直流電源控制水路開(kāi)啟和關(guān)閉的第二閥門(mén)14，消防裝置2可以向噴淋頭9提供消防水對(duì)乏燃料水池5進(jìn)行冷卻和補(bǔ)水，消防裝置2的動(dòng)力來(lái)自于氣壓罐和消防栗(圖中未標(biāo)出)。
[0025]本發(fā)明提供的能動(dòng)結(jié)合非能動(dòng)的乏燃料水池噴淋冷卻系統(tǒng)還包括水位報(bào)警裝置10，水位報(bào)警裝置10包括定子11、浮子12，以及報(bào)警信號(hào)發(fā)生器和蓄電池(圖中未標(biāo)出)。在乏燃料水池5的側(cè)壁設(shè)置滑軌，定子11與浮子12置于其中；定子11固定在乏燃料水池5側(cè)壁上(高度根據(jù)乏燃料水池5所設(shè)定的警戒水位而定)，浮子12限定在滑軌中(位于定子11之上)隨乏燃料水池5中的液面高度上下移動(dòng)。定子11和浮子12上設(shè)有觸點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，其中浮子12的觸點(diǎn)高于水面，避免與水接觸，當(dāng)乏燃料水池5水位下降時(shí)，浮子12隨液面下移，當(dāng)定子11和浮子12兩者觸點(diǎn)發(fā)生接觸后可接通水位報(bào)警裝置10。水位報(bào)警裝置10同第一閥門(mén)7和第二閥門(mén)14以及消防裝置2相連，并可控制