一种用于数据中心的电力装置的制作方法

本发明涉及一种电力装置，特别涉及一种满足数据中心对电力供应要求的电力装置。

背景技术：

数据中心已经成为当今全球经济发展的基石，信息系统的使用量正在急剧放大。数据中心满足海量计算和数据存储的同时，也产生巨大的能源消耗和温室气体排放。在计算和存储技术没有突破变革前，信息生产力和能源消耗将呈现同比几何基数增长。据统计，目前全球数据中心的电力消耗总量已经占据了全球电力使用量的百分之三，预计到2020年将高达全球用电量的百分之五。数据中心的能源消耗也日益引起相关组织和机构的高度重视。数据中心要求能源具有极高的可靠性，能量密度高，占地面积小，绿色清洁，建造工期短，且具有一定的容量弹性和良好的经济性。显然，相比其他能源，核电最适合为数据中心提供电能。

国际上，美国能源部于2013年启动了小型反应堆研究，其代表型号为采用非能动技术、完全一体化、自然循环的模块化核电装置nuscale，目前该型号已经进入安全审查阶段，具备实际消除场外应急的能力，可完全胜任数据中心供电的需求。除美国政府外，美国的大型互联网公司，如谷歌、亚马逊、微软，都在投资反应堆技术研究。

目前，国内在运、在建的商用核电站，存在如下问题：

1、其反应堆系统及其厂房，与发电系统及其厂房，体积较大，且二者基本放置在地表同一水平位置，无法实现完全埋置于地下并完整淹没于地下水池中。

2、反应堆系统其功率较大，堆芯余热较大，且体积较大，高度较高，难以通过二次侧非能动余热导出系统实现堆芯余热的排出，因而主要采用能动的方式进行余热排出。

3、均采用循环换料的方式，循环换料方式需要取出燃耗深的燃料棒，换入新燃料棒，并调整其它燃料棒的位置，整个换料周期较长。

4、换料时需要拆解反应堆顶盖上的各类组件。

因此，特别需要一种用于数据中心的电力装置，以解决上述现有存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于数据中心的电力装置，针对现有技术的不足，采用核能发电系统，具有体积小、安全性高、经济性好、建造周期短和运行周期长的特点，可满足数据中心对电力供应的技术要求。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种用于数据中心的电力装置，其特征在于，它包括反应堆系统模块、发电系统模块、辅助系统模块和控制系统模块，所述反应堆系统模块分别与所述发电系统模块、所述辅助系统模块和所述控制系统模块相连接，所述发电系统模块的输出端与数据中心相连接；所述反应堆系统模块设置于地面以下，所述发电系统模块设置于地面以上。

在本发明的一个实施例中，所述反应堆系统模块与所述发电系统模块设置不在一个水平面上且中心线高差大于等于8米。

在本发明的一个实施例中，所述反应堆系统模块安装在一个水平放置的圆筒型钢制筒体内，所述圆筒型钢制筒体整体完全设置于地面以下并淹没于地下水池中。

进一步，所述地下水池的深度大于等于10米，所述地下水池的水容量大于等于1000立方米。

进一步，所述圆筒型钢制筒体的上表面设置有至少二列非能动余热导出系统。

在本发明的一个实施例中，所述反应堆系统模块上设置有一体化堆顶组件和整堆芯，实现快速换料。

本发明的用于数据中心的电力装置，与现有技术相比，反应堆系统模块的功率小，体积小，采用非能动设计，可完全置于地下并淹没于地下水池中并通过非能动余热导出系统实现非能动余热排出，采用一体化堆顶组件和整堆芯的换料方式，显著地缩短了换料时间，可以显著地提高对飞机撞击、恐怖袭击、飓风、地震等外部事件的抵御能力，实现本发明的目的。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的用于数据中心的电力装置的整体布置图；

图2为本发明的非能动余热导出系统的原理图；

图3为本发明的非能动余热导出系统的布置图；

图4为本发明的换料流程示意图。

图中：1为反应堆系统模块，11为非能动余热导出系统，12为一体化堆顶组件，13为整堆芯，14为存放搁架，15为乏燃料存放架，2为发电系统模块，3为辅助系统模块，4为控制系统模块，5为数据中心，6为地下水池。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例

如图1至图4所示，本发明的用于数据中心的电力装置，包括反应堆系统模块1、发电系统模块2、辅助系统模块3和控制系统模块4，本发明的用于数据中心的电力装置可为数据中心5进行供电，输出的电功率为0至100mwe。

反应堆系统模块1分别与发电系统模块2、辅助系统模块3和控制系统模块4相连接，发电系统模块2的输出端与数据中心5相连接；反应堆系统模块1设置于地面以下，发电系统模块2设置于地面以上。

控制系统模块4置于地面，辅助系统模块3可根据工程具体情况置于地面或地下。

在本实施例中，反应堆系统模块1与发电系统模块2设置不在一个水平面上且中心线高差大于等于8米。

在本实施例中，反应堆系统模块1安装在一个水平放置的圆筒型钢制筒体内，所述圆筒型钢制筒体整体完全设置于地面以下并淹没于地下水池6中。

地下水池6的深度大于等于10米，地下水池6的水容量大于等于1000立方米。

所述圆筒型钢制筒体的上表面设置有至少二列非能动余热导出系统11。

在本实施例中，反应堆系统模块1上设置有一体化堆顶组件12和整堆芯13，实现快速换料。

反应堆系统模块1通过可控的核能释放，加热水并产生蒸汽，通过管道与发电系统模块2相连，蒸汽驱动发电系统中的汽轮机做功并产生电力。

在非一回路破口事故条件下，反应堆系统模块1可以通过非能动余热导出系统11，将地下水池中的水作为最终热阱，反应堆系统模块1中的热蒸汽经过非能动余热导出系统11，被地下水池6冷却，凝结成水，在重力作用下回流至反应堆系统模块1中，通过冷热自然循环，实现余热排出。

在一回路破口事故条件下，反应堆系统模块1，因完整淹没在地下水池6中，可以通过专设安全系统，并最终所述圆筒型钢制筒体的壁面向水池传递热量，实现长期非能动冷却。即使发生严重的一回路放射性泄露，并导致所述圆筒型钢制筒体泄露，这些放射性物质也将被滞留在地下水池6内，不会向地下水池6外部泄露，从而实现实质消除场外应急。

为了达到95％以上的机组可利用率，有效降低反应堆停堆换料的影响，反应堆系统模块1采用一体化堆顶组件12和整堆芯13换料的方式，从而显著缩短换料时间。

如图4所示，反应堆系统模块1停堆降温降压后，取出一体化堆顶组件12，平移至存放搁架14，一次性取出整堆芯13，平移并放置入地下水池6中的乏燃料存放架15内。将新的整堆芯13装入反应堆系统模块1中，并安装一体化堆顶组件12，完成整个换料过程。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。