积。
[0026]气体上升管12和液体下降管16均为穿过乏燃料水池50所在厂房60的不锈钢无缝钢管。气体上升管12在气体介质的流动方向上布置有一定的向上坡度，以便于密度较低的氨气向上流动。液体下降管16在液体介质的流动方向上布置有一定的向下坡度，以便于密度较大的液氨向下流动。气体上升管12上还设置有一个控制冷却系统启停的气动隔离阀120，气动隔离阀120为常闭阀门，在断电时失效开启。
[0027]蒸发管100、气体上升管12和液体下降管16均选择不锈钢无缝钢管的原因，一是为了保证冷却回路的密封，二是因为不锈钢材料耐腐蚀，与冷却介质氨相容，能够保证冷却系统长期运行的可靠性。
[0028]在核电厂正常工况下，本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统的气动隔离阀120关闭，使得氨气不能通过气体上升管12上升，因此当冷却介质在闭式冷却回路中达到气液平衡状态时，液氨就基本不再吸热，整个冷却系统处于停运状态。当事故后全厂断电工况发生后，气动隔离阀120因断电而失效开启，冷却系统开始进入运行状态。
[0029]本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统运行时，蒸发管100与乏燃料水池50中的水52热交换，蒸发管100内的液氨吸热蒸发形成氨气，实现对乏燃料水池50中水52的冷却，将水52的温度保持在沸点以下；氨气沿蒸发管100上升并汇流到上部联箱102内，通过气体上升管12穿过厂房60，进入室外的冷凝器14 ;由于冷凝器14的温度为常温，因此氨气会在冷凝器14内凝结为液氨并放热(氨气的逐渐增多使得冷却回路中的压力增大，直至达到氨气的凝结气压才逐渐达到新的气液平衡)，放出的热量通过冷凝器14传递到周围空气中，液氨则依靠重力通过液体下降管16回流到下部联箱104内，然后再次进入蒸发管100，形成一个闭式冷却循环。在整个循环过程中，冷却介质由液态和气态的密度差驱动，依靠重力实现了非能动循环，使乏燃料水池50中的水52得到了持续冷却。
[0030]易于理解的是，在不同的实施方式中，本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统可以有以下一种或几种变化:1)蒸发器10和冷凝器14的结构形式可以有所变化，例如蒸发管100的数量以及汇流方式、冷凝器14的翅片等；2)冷却介质不一定是氨，还可以是其他各种可用的中温热管用介质，如水、甲醇、正戊烷等，只要冷却介质的工作温度范围能涵盖48.9°C?100°C，并且冷却介质本身与不锈钢相容即可。
[0031]综上所述，本实用新型核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统能在事故后全厂断电的情况下，通过系统内冷却介质的蒸发和冷凝对乏燃料水池50进行持续冷却，从而将乏燃料组件54的余热非能动地传递给厂房60外部的大气，将乏燃料水池50的水52温度维持在沸点以下，避免乏燃料水池50因沸腾而失水，保证乏燃料组件54能够得到长期可靠地冷却。
[0032]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54的衰变热，完美地解决了事故后长期的乏燃料组件54余热排出问题。
[0033]根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
【主权项】
1.一种核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，其特征在于: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。2.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，其特征在于: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。3.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，其特征在于: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。4.根据权利要求3所述的核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，其特征在于: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。5.根据权利要求3所述的核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，其特征在于: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。6.根据权利要求3所述的核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，其特征在于: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。7.根据权利要求3所述的核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，其特征在于: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。8.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，其特征在于: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态。9.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，其特征在于: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。10.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，其特征在于: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。11.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，其特征在于: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。12.根据权利要求1所述的核电厂乏燃料水池非能动热管冷却系统，其特征在于: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。
【专利摘要】本实用新型公开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。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。
【IPC分类】G21C15/18
【公开号】CN205177415
【申请号】CN201520881510
【发明人】王一恒, 佟莉, 欧国勇, 张建普
【申请人】中广核工程有限公司, 中国广核集团有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年11月6日