一种安全壳内置乏燃料水池冷却系统的制作方法

本发明属于核安全控制技术领域，涉及一种安全壳内置乏燃料水池冷却系统。

背景技术

在核电厂，乏燃料水池用于贮存新燃料和从堆芯卸出的达到一定燃耗深度的乏燃料组件。由于乏燃料具有放射性，因此乏燃料水池需要保证屏蔽水位来实现放射性包容。同时，由于乏燃料具有一定的衰变热，因此需要保证乏燃料水池的冷却，以避免乏燃料水池的水位由于蒸发而下降，导致乏燃料裸露，甚至发生乏燃料熔毁事故，从而引起放射性大量释放。

目前，大多数核电厂，例如我国的二代m310型核电厂和三代acp核电厂的沸水堆和压水堆都采用外置乏燃料水池。外置乏燃料水池在丧失冷却，又得不到补水的情况下，将可能引发乏燃料水池严重事故；而内置乏燃料水池在丧失冷却的情况下，只要保证安全壳冷却，可以收集安全壳内冷凝水导入其中，以保证乏燃料水池的补水。

中国专利申请201310011902.0公开了一种安全壳内置乏燃料池，其局限于由内置换料水箱同时为堆芯和乏燃料水池提供冷却，这有可能导致堆芯和乏燃料水池同时丧失冷却。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种安全壳内置乏燃料水池冷却系统，以能够收集安全壳内的冷凝水，同时保证安全壳内置乏燃料水池和反应堆堆芯的冷却。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种安全壳内置乏燃料水池冷却系统，所述的乏燃料水池冷却系统包括乏燃料水池、换料水箱、安全壳、连接管线、第一集水器、第二集水器、第一排水管线、第二排水管线、安全壳冷却系统、水池冷却系统，

所述的乏燃料水池和所述的换料水箱置于所述的安全壳内，并通过所述的连接管线连接，所述的乏燃料水池用于贮存新燃料和一定燃耗程度的乏燃料，所述的换料水箱用于为堆芯注水或堆腔淹没提供所需要的水量；

在所述的安全壳的内侧壁上设置有所述的第一集水器和所述的第二集水器，分别用于通过所述的第一排水管线和所述的第二排水管线为下方的所述的乏燃料水池和所述的换料水箱提供安全壳内冷凝水；

所述的安全壳连接有所述的安全壳冷却系统，所述的乏燃料水池连接有所述的水池冷却系统。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种安全壳内置乏燃料水池冷却系统，其中所述的连接管线包括连接所述的乏燃料水池和所述的换料水箱上部的溢流管线。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种安全壳内置乏燃料水池冷却系统，其中所述的连接管线包括连接所述的乏燃料水池和所述的换料水箱下部的平衡管线，以及设置在所述的平衡管线上的逆止阀。

在一种优选的实施方案中，本发明提供一种安全壳内置乏燃料水池冷却系统，其中所述的乏燃料水池冷却系统还包括位于所述的安全壳内的，用于收集所述的第一集水器和所述的第二集水器收集不到冷凝水区域的安全壳内冷凝水的第三排水管线，其连接所述的换料水箱。

本发明的有益效果在于，利用本发明的安全壳内置乏燃料水池冷却系统，能够收集安全壳内的冷凝水，同时保证安全壳内置乏燃料水池和反应堆堆芯的冷却。

本发明的安全壳内置乏燃料水池冷却系统具有2个独立的集水器和3条排水管线，用于在反应堆或乏燃料水池发生事故的情况下，收集安全壳内的冷凝水为安全壳内的乏燃料水池和换料水箱补充水量。一般系统完好的情况下，2个独立的集水器都可以收集安全壳的冷凝水，并通过溢流管线或平衡管线实现乏燃料水池与换料水箱间的水量调配。如果第一集水器或第一排水管线发生故障，同时乏燃料水池发生事故导致水位下降，在这样的情况下，第二集水器及其他不可收集区域收集的冷凝水可以经第二排水管线、第三排水管线、平衡管线由换料水箱进入乏燃料水池，保证乏燃料组件处于淹没状态，不会对反应堆造成不利影响。如果第二集水器或第二排水管线发生故障，同时反应堆发生事故，在这样的情况下，第一集水器及其他不可收集区域收集的冷凝水可以经第一排水管线、第三排水管线、溢流管线进入换料水箱，为反应堆堆芯提供冷却，并且不会对乏燃料组件造成不利影响。综上所述，本发明的安全壳内置乏燃料水池冷却系统能够同时保证安全壳内置乏燃料水池和反应堆堆芯的冷却，并且避免乏燃料水池或反应堆中的一方发生事故时对另一方产生影响，防止事故时两者同时丧失冷却，引起更严重的后果。

附图说明

图1为示例性的本发明的安全壳内置乏燃料水池冷却系统的组成结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。

示例性的本发明的安全壳内置乏燃料水池冷却系统的组成结构如图1所示，包括安全壳、乏燃料水池1、换料水箱2、第一集水器3、第一排水管线4、第二集水器5、第二排水管线6、溢流管线7、平衡管线8、逆止阀9、不可收集区域10、第三排水管线11、水池冷却系统12、安全壳冷却系统13。

乏燃料水池1和换料水箱2置于安全壳内，其中乏燃料水池1用于贮存新燃料和一定燃耗程度的乏燃料，换料水箱2用于为堆芯注水或堆腔淹没提供所需要的水量。安全壳的内侧壁上设置有第一集水器3和第二集水器5，第一集水器3用于通过第一排水管线4为下方的乏燃料水池1提供安全壳内冷凝水，第二集水器5用于通过第二排水管线6为下方的换料水箱2提供安全壳内冷凝水。

乏燃料水池1和换料水箱2的上部连接有溢流管线7，下部连接有平衡管线8，平衡管线8上设置有逆止阀9。溢流管线7可以将乏燃料水池1中多余的冷凝水引入换料水箱2；平衡管线8可以在乏燃料水池1内水量不足时，将换料水箱2内的水引入乏燃料水池1中为其补水，而其上的逆止阀9可以防止乏燃料水池1中的水流出。

在安全壳内，第一集水器3和第二集水器5收集不到冷凝水的不可收集区域10设置有第三排水管线11，其连接换料水箱2，这样可以尽可能将第一集水器3和第二集水器5收集不到的安全壳内冷凝水导入换料水箱2。

乏燃料水池1连接有水池冷却系统12，安全壳连接有安全壳冷却系统13。

上述示例性的本发明的安全壳内置乏燃料水池冷却系统的原理如下。

在水池冷却系统12正常的情况下，如果反应堆发生事故，将由换料水箱2提供堆芯注水或堆腔淹没所需要的水量，而事故导致的大量质能释放及停堆后的衰变热引起的淹没堆芯或堆腔的水分蒸发进入安全壳中，会导致安全壳升温升压，此时可通过安全壳冷却系统13使安全壳大气里的水蒸气冷凝，并由两个集水器收集冷凝水补充到乏燃料水池1和换料水箱2中，同时即使第二集水器5故障或提供的冷凝水不足，进入乏燃料水池1的多余冷凝水仍可通过溢流管线7流入换料水箱2。

在水池冷却系统12丧失冷却功能的情况下，乏燃料的衰变热将使乏燃料水池1内的水分不断蒸发，此时安全壳冷却系统13能够使安全壳大气里的水蒸气冷凝，并由两个集水器收集冷凝水补充到乏燃料水池1和换料水箱2中，同时即使第一集水器3故障或提供的冷凝水不足，进入换料水箱2的多余冷凝水仍可通过平衡管线8流入乏燃料水池1中，保证乏燃料组件处于淹没状态。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。