核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于核电厂乏燃料水池冷却领域，更具体地说，本实用新型涉及一种核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统。
【背景技术】
[0002]在核电厂中，乏燃料组件通常存放在辅助厂房放射性控制区的燃料贮存格架上，燃料贮存格架则浸没在乏燃料水池的水中；乏燃料水池中的水由乏燃料水池冷却系统进行冷却，温度维持在48.9°C以下。
[0003]已公开的乏燃料水池冷却系统大多是通过板式换热器对乏燃料水池中的水进行冷却，因此需要借助水栗来维持系统中冷却水的循环运行。水栗由厂外电源提供动力，在丧失厂外电源的情况下，则依靠应急柴油发电机提供电力。如果发生丧失应急电源事故工况，那么乏燃料水池冷却系统将失效，乏燃料组件的冷却就只能依靠乏燃料水池中水的热容来承担。此情况下，池水会沸腾并且不断蒸发，如果长时间得不到补水，那么乏燃料水池中的水最终会被蒸干而导致乏燃料组件升温损坏。
[0004]目前，乏燃料水池中的水装量一般可以保证乏燃料组件7天内不会裸露，如果乏燃料水池中水位的继续下降，操作员就需要通过安全壳冷却水箱对其进行补水。但是，在上述多重事故叠加的情况下，安全壳冷却水箱的水是需要用来冷却钢制安全壳的，因此，用保守的思路考虑，乏燃料水池的持续补水是得不到保障的。
[0005]有鉴于此，确有必要一种提供能够解决上述问题的核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于:提供一种核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，以便在全厂断电工况下有效地排出乏燃料组件的衰变热，解决事故后长期的乏燃料组件余热排出问题。
[0007]为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，其包括蒸发器、气体上升管、冷凝器、液体下降管和冷却介质；所述蒸发器浸入乏燃料水池的水中，冷凝器设于乏燃料水池所在厂房外部，蒸发器、气体上升管、冷凝器、液体下降管依次连接而形成闭式冷却回路；冷却介质收容在闭式冷却回路中并存在气液两种状态，其由液态和气态的密度差驱动而在闭式冷却回路中进行非能动循环，通过蒸发和冷凝对乏燃料水池进行持续冷却。
[0008]作为本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的一种改进，所述气体上升管上设置有控制冷却系统启停的气动隔尚阀，气动隔尚阀为常闭阀门，在断电时开启。
[0009]作为本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的一种改进，所述蒸发器包括与气体上升管连接的上部联箱、与液体下降管连接的下部联箱以及连接在上部联箱和下部联箱之间的多根蒸发管。
[0010]作为本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的一种改进，所述上部联箱和下部联箱均为不锈钢筒体，蒸发管为不锈钢无缝钢管。
[0011]作为本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的一种改进，所述蒸发管的顶端均连接至上部联箱的底部，上部联箱的顶部则与气体上升管相连，使得各个蒸发管内液态冷却介质汽化产生的气体通过上部联箱汇流进入气体上升管中。
[0012]作为本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的一种改进，所述蒸发管的底端均连接至下部联箱的顶部，下部联箱的侧下部与液体下降管相连，使得液体下降管中回流的液态冷却介质通过下部联箱进入各个蒸发管。
[0013]作为本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的一种改进，所述蒸发管、上部联箱和下部联箱均完全浸没在乏燃料水池的水中。
[0014]作为本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的一种改进，所述冷却介质为氨、水、甲醇或正戊烷，其在蒸发器中由液态蒸发为气态，在冷凝器中由气态冷凝成液
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[0015]作为本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的一种改进，所述冷凝器设置在大气中，其包括一组并联的带翅片的不锈钢传热管；冷凝器的入口与气体上升管连接，出口与液体下降管连接。
[0016]作为本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的一种改进，所述气体上升管在气态冷却介质的流动方向上布置有向上的坡度，液体下降管在液态冷却介质的流动方向上布置有向下的坡度。
[0017]作为本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的一种改进，所述气体上升管和液体下降管均为穿过乏燃料水池所在厂房的不锈钢无缝钢管。
[0018]作为本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的一种改进，所述蒸发器在乏燃料水池中的安装位置靠近池壁，且正下方未布置乏燃料组件。
[0019]与现有技术相比，本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统既无需外部电源或应急电源的支持，又无需持续补水，就能在事故后有效地排出乏燃料组件的衰变热，完美地解决了事故后长期的乏燃料组件余热排出问题。
【附图说明】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统及其有益效果进行详细说明。
[0021]图1为本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本实用新型的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的【具体实施方式】仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。
[0023]请参阅图1，本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统包括蒸发器10、气体上升管12、冷凝器14、液体下降管16和冷却介质。蒸发器10浸入乏燃料水池50的水52中，冷凝器14设于乏燃料水池50所在厂房60外部的大气中，蒸发器10、气体上升管12、冷凝器14和液体下降管16依次连接而形成闭式冷却回路。冷却介质优选为氨，其在蒸发器10中蒸发，在冷凝器14中冷凝，并由液态和气态的密度差驱动而在闭式冷却回路中进行非能动循环，实现对乏燃料水池50的持续冷却。
[0024]蒸发器10包括蒸发管100、上部联箱102和下部联箱104。上部联箱102和下部联箱104均为不锈钢筒体，优选为圆柱形。蒸发管100为连接在上部联箱102和下部联箱104之间的管束，包括多根不锈钢无缝钢管，是蒸发器10的热管蒸发段。所有蒸发管100的顶端均连接至上部联箱102的底部，上部联箱102的顶部则与气体上升管12相连，因此各个蒸发管100内液氨汽化产生的氨气能够通过上部联箱102汇流进入气体上升管12中。所有蒸发管100的底端均连接至下部联箱104的顶部，下部联箱104的侧下部与液体下降管16相连，因此液体下降管16中回流的液氨能够通过下部联箱104进入各个蒸发管100。为了增强冷却效果，蒸发管100、上部联箱102和下部联箱104均完全浸没在乏燃料水池50的水52中。蒸发器10在乏燃料水池50中的安装位置靠近池壁，且正下方未布置乏燃料组件54，以免影响乏燃料组件54的转运。
[0025]冷凝器14包括一组并联的带翅片的不锈钢传热管，其入口与气体上升管12连接，出口与液体下降管16连接。来自气体上升管12的氨气通过冷凝器14的不锈钢传热管将热量传递给周围的大气，同时自身被冷凝成液氨，液氨自位于低点的出口流入液体下降管16。冷凝器14的不锈钢传热管使用翅片是为了增加传热面