管路由安全壳200内表面250以任何合适方式支撑并固定到内表面上。在其它实施方式中，在安全壳200的内外表面250，251之间的空间内，进入歧管和排出歧管343，344可以在安全壳200中直接形成。在另外一些实施方式中，进入歧管和排出歧管343，344可以直接连接到溢流管管道341上，但与安全壳200的内表面250隔开。
[0049]在某些实施方式中，一些溢流管管道341可以连接到进入歧管和排出歧管343，344上，而另一些溢流管管道341则可不用连接到进入歧管和排出歧管343，344上，以便各种溢流管管道341可在安全壳200的内部无源冷却方面发挥不同的作用。在示例性实施方式中，由于溢流管管道341连接到进入歧管和排出歧管343，344上，进入到进入歧管343内的任何空气、液体或流体(如下将参照图7和图9详细讨论)都将向下流过溢流管管道341，流过溢流管管道341的空气、液体或流体将热量传输到散热空间313内，从而对流过溢流管管道341的空气、液体或流体实现冷却。为此，图4所示的每个溢流管管道341的向下指向箭头都表示空气、液体或流体的流动方向，在无源乏核燃料池冷却运行期间，其流过溢流管管道341，如下将参照图7和图9详细介绍。
[0050]根据冷却流过溢流管管道341流体所需要的热量传输表面区域，可设置任何合适数量和布局形式的溢流管管道341。溢流管管道341可均匀地或非均匀地配置在安全壳200的内表面250上，且在一些实施方式中，成组地溢流管管道341簇可沿周向分布在安全壳200的周围。溢流管管道341可以具有任何合适的横截面尺寸，这取决于所述管道和热量传输所需要运载的流体流量。
[0051]现在参照图7，将介绍安全外壳300和安全壳200内部的一个实施方式。安全壳200包围并容纳核反应堆500和乏核燃料池600。无源热交换子系统340按上述方式连接到安全壳200的内表面250上，尽管如上所述无源热交换子系统340的某些管道可直接在安全壳200中形成。无源热交换子系统340也可流体连接到乏核燃料池600上，以便无源地冷却乏核燃料池600，如下将详细介绍。
[0052]乏核燃料池600包括周侧壁601和底板602，一起形成内腔603。在示例性实施方式中，乏核燃料池600的周侧壁601和底板602采用混凝土制成，尽管在其它实施方式中也可使用通常用于乏核燃料池结构的其它材料。在乏核燃料池600内部设有具有水平面606的液态水体605，以及特别是，所述液态水体605填充了乏核燃料池600的内腔603。此外，至少一个乏核燃料棒607浸入液态水体605内。所述至少一个乏核燃料棒607具有较高热量，因此在乏核燃料池600内会加热液态水体605。无源热交换子系统340用来在乏核燃料池600内无源冷却液态水体605，防止液态水体605沸腾和蒸发，因为这会引起不可预期的情况，导致乏核燃料棒607暴露于液态水体605水平面606之上。
[0053]在示例性实施方式中，乏核燃料池600用盖子610覆盖。用盖子610覆盖乏核燃料池600可在液态水体605水平面606和盖子610之间形成密封蒸汽空间611。蒸汽空间611是一个在液态水体605水平面606和盖子610之间的充气空间。在液态水体605被浸入其中的乏核燃料棒607加热时，蒸汽空间611充满来自液态水体605的蒸汽或蒸发水。盖子610的使用防止了污垢和碎肩沉淀进入液态水体605内，从而减少了使用池子清洁系统的需要或次数。此外，盖子610抵御乏核燃料池600的湿度，即防止蒸汽空间611内的水蒸汽进入到安全壳200的内腔260内，从而减少了安全壳200内腔260内的HVAC负担，提高了对于操作人员/工人而言安全壳200内腔260的适居性。此外，在某些实施方式中，盖子610可以设计成具有扁平顶部，以便使得盖子610可用作安全壳200内部的工作区域或设备配置区域。
[0054]盖子610可采用任何期望的材料制成，包括(但不限于)混凝土、金属、金属合金、木材等。在所有实施方式中，盖子610不需要屏蔽辐射，因为根据必须屏蔽的程度，通常液态水体605便可实现福射屏蔽。相反，盖子610可以用来在盖子610和液态水体605水平面606之间建立密封蒸汽空间611。能够实现这种密封蒸汽空间611的任何材料都可用于盖子610。
[0055]如上所述，无源热交换子系统340流体连接到乏核燃料池600上。特别是，无源热交换子系统340流体连接到蒸汽空间611和乏核燃料池600的液态水体605上。如上所述，无源热交换子系统340包括溢流管管道341、进入歧管343和排出歧管344。此外，在示例性实施方式中，无源热交换子系统340还包括立管370和回流管380。如下将详细介绍，无源热交换子系统340配置成可接收来自蒸汽空间611的水蒸汽，排除所收到的水蒸汽中的热能，从而冷凝成蒸汽，再将冷凝的水蒸汽返回到液态水体605中。结果，水蒸汽并不影响安全壳200内腔260内部的湿度，因为水蒸气保持处于密封蒸汽空间611内，然后流过无源热交换子系统340，并不进入到安全壳200的内腔260。此外，由于水蒸汽和冷凝的水蒸汽流过无源热交换子系统340，乏核燃料池600 (特别是，其中的液态水体605)从而被无源冷却。
[0056]正如下面将要更详细介绍的，无源热交换子系统340包括或构成闭环流体流动管路。特别是，水蒸汽从乏核燃料池700 (特别是，从乏核燃料池700的蒸汽空间611)流入立管370，从立管370流入进入歧管343，从进入歧管流入溢流管管道341，从溢流管管道341流入排出歧管344，从排出歧管流入回流管380，从回流管380流回到乏核燃料池700 (特别是，流入乏核燃料池700内的液态水体705中)。于是，无源热交换子系统340形成了闭环流体流动管路，其从乏核燃料池700中提取被加热的水蒸汽，对被加热的水蒸汽进行冷却，形成冷却的冷凝水蒸汽，以及重新将冷却的冷凝水蒸汽送回到乏核燃料池700，从而无源冷却乏核燃料池700内的液态水体700。该系统和流体流过该系统的细节将在下面详细介绍。
[0057]在示例性实施方式中，无源热交换子系统340的立管370具有位于蒸汽空间611内的进口 371。此外，无源热交换子系统340的回流管380具有位于液态水体605内的出口 381。这样，当液态水体605被乏燃料棒607加热时，蒸汽空间611便充满了热的水蒸汽。水蒸汽通过立管370的进口 371流入无源热交换子系统340。然后，水蒸汽在立管370内沿箭头A所示方向向上流动。
[0058]尽管上面已经介绍了溢流管管道341连接到安全壳200内表面250或与之表面紧密接触(即，共形表面接触(conformal surface contact))，但在某些实施方式中，立管370并不一定连接到安全壳200上。相反，可取的是，确保流过立管370的水蒸汽在立管370内时保持其热能，以便水蒸汽不会在立管370内上升时变冷。通过在水蒸汽流过立管370的同时保持水蒸汽的热能，确保热的水蒸汽在立管370内上升，然后在溢流管管道341内变冷，从而可以便于热虹吸(thermosiphon flow)。为此，在某些实施方式中，立管370与安全壳200的内表面250和其它表面隔开，以便立管370不与散热空间(即，散热空间313)进行热配合。在某些实施方式中，立管370也可包括隔热层。当水蒸汽在立管370内向上流动时，通过使水蒸汽的热能存留于立管370内，这种隔热层进一步确保水蒸汽在立管370内向上流动时不会冷凝。
[0059]然而，在所有实施方式中本发明并不限于上述情况，且在某些其它实施方式中，可以期望在水蒸汽于立管370内上升时会冷凝水蒸汽。在这些实施方式中，立管370可以连接到安全壳200内表面250上或与其表面紧密接触。或者，隔热层可不用，因为安全壳200内腔260温度小于立管370内水蒸汽的温度，随着时间推移会出现自然热能传输和自然冷却，为此，在水蒸汽上升时会冷凝。
[0060]水蒸汽会沿箭头A方向在立管370内继续流动，直到其被送入进入歧管343内。在示例性实施方式中，进入歧管343将立管370流体连接到一个或多个溢流管管道341上。这样，在进入到进入歧管343后，水蒸汽会流出进入歧管343而流入到一个或多个溢流管管道341内。如上所述，在某些实施方式中，溢流管管道341直接连接到安全壳200的内表面250上。结果，溢流管管道341与散热空间313内贮液区所建立的散热区实现热配合。由于溢流管管道341和散热区之间的这种热配合，热能从溢流管管道341所携带的水蒸汽向外传输到散热区(即，散热空间313内的贮液区)。特别是，来自水蒸汽的热能通过一个或多个溢流管管道341和通过安全壳200被传输到散热区。这样，通过将溢流管管道341内流动的水蒸汽的热量以自然蒸发形式排放到环境中，散热空间313和其内的贮液区可用作乏核燃料池6000内衰变热的散热器。当热能从水蒸汽传输到散热区时，水蒸汽在溢流管管道341内冷凝、冷却并形成冷凝的水蒸汽。
[0061]热能从水蒸汽传输到散热区促进水蒸汽自然无源地热虹吸流过无源热交换子系统340。特别是，热的水蒸汽在立管370内向上并在溢流管管道341内冷却。热的水蒸汽持续流过立管370并继续无源地推动水蒸汽流过无源热交换子系统340的闭环流体管路。
[0062]在水蒸汽在溢流管管道341内冷凝而形成冷凝的水蒸汽(即，液态水)后，冷凝的水蒸汽继续沿箭头B方向在溢流管管道341内向下流动。在一些实施方式中，冷凝水蒸汽的这种向下流动可以通过重力作用来实现。冷凝的水蒸汽从溢流管管道341流出并流入到排出歧管343。排出歧管344将溢流管管道341流体连接到回流管380上。这样，从排出歧管343处，冷凝的水蒸汽流入回流管380，经过回流管380，并从回流管380出口 381流出，进入到液态水体605中。冷凝的水蒸汽与乏核燃料池600内的液态水体605相混合。
[0063]在一些实施方式中，因为上述热能传输作用，冷凝水蒸汽的温度低于乏核燃料池600内液态水体605的平均温度。热的水蒸汽继续从乏核燃料池600被排出，并作为被冷却的冷凝水蒸汽而再次被引入乏核燃料池600中。这样，通过使用无源热交换子系统340，乏核燃料池600 (更确切地说，乏核燃料池600内的液态水体605)因为热的水蒸汽流出乏核燃料池600并将冷却的冷凝水蒸汽送回到液态水体605