CN103000236A - 废燃料贮存池的被动式冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在发生供电中断等事故时向废燃料贮存池供给冷却水的装置，根据上述本发明，提供一种无另外供电也可以将冷却水供给废燃料贮存池的冷却装置，从而具有可以延迟或防止因冷却水耗尽导致核燃料包壳损伤等的效果。另外，提供一种多用途废燃料贮存池冷却装置，其在正常情况下，执行冷却废燃料贮存池的功能，在发生事故时，没有供电也可以将冷却水供给废燃料贮存池，从而可以延迟或防止发生事故时放射性物质的放出。

Description

废燃料贮存池的被动式冷却装置

技术领域

本发明涉及一种向废燃料贮存池供给冷却水的装置，更具体涉及一种废燃料贮存池的被动式应急冷却装置，其在因发生事故而导致中断向供给冷却水的泵等的供电，从而丧失对废燃料贮存池进行冷却的能力，进而冷却水耗尽的情况下，即使无另外供电，也可以根据废燃料贮存池中的冷却水水位，将冷却水供给废燃料贮存池，从而可以延迟或防止废燃料损伤。

背景技术

在贮存核燃料时，特别是将废燃料最终废弃之前进行贮存的情况下，贮存核燃料必需满足以下要求：所贮存的核燃料维持临界(criticality)安全性，去除衰变热(decay heat)，维持放射性物质封闭，充分保护人及环境免受放射线的危害。

将废燃料贮存到贮存水池的湿式贮存方式，迄今各国有很多操作经验，是已经被认可的废燃料贮存技术。

一般来说，将废燃料组件堆积在水泥材质的贮存池内贮存架上，贮存池的内部主要由不锈钢或环氧涂层形成。

一般现有的废燃料贮存水池的冷却方法是通过使用热交换器的强制冷却方式来去除废燃料产生的放射性衰变热，可将运行中的核燃料包壳管温度维持在30～40℃，从而具有贮存密度比干式贮存时高的优点。但是，在因事故导致供电中断时，现有的使用热交换器的强制冷却方式丧失冷却功能，存在因冷却水耗尽导致核燃料露出的严重问题。

另外，有关废燃料的贮存，有美国授权专利第5488642号(COOLING SYSTEM FOR SPENT FUEL，废燃料冷却***，公开日期1996年1月30日)，所述美国授权专利是关于废燃料贮存池的冷却***，但需要运转热交换器、泵等，因此存在仍然需要备用电源等问题，没有公开如本发明的在发生冷却装置供电中断的应急情况时，无任何供电也能够供给冷却水的冷却装置。

发明内容

要解决的技术问题

本发明是为了解决上述现有技术问题而提出的。

本发明的目的在于提供一种废燃料贮存池冷却装置，其在发生事故导致供电中断，用于冷却废燃料贮存池的热交换器丧失功能，导致冷却水耗尽时，为了延迟或防止因冷却水耗尽而核燃料包壳损伤等导致放射性物质放出等，而在无另外供电的情况下，也可以将冷却水供给废燃料贮存池。

另外，本发明的另一目的在于提供一种多用途废燃料贮存池冷却装置，其在供电顺畅的正常情况下，执行冷却废燃料贮存池的功能，在发生供电中断的情况下，即使无另外供电，也能将冷却水供给废燃料贮存池。

技术方案

为了实现上述目的，本发明的废燃料贮存池冷却装置中，废燃料贮存池上设有热交换器，该废燃料贮存池冷却装置包括：冷却水贮存池，其位于所述废燃料贮存池的上方；浮动部件，其跟随所述废燃料贮存池的冷却水水位升降；应急冷却水供给管，其形成了将所述冷却水贮存池的冷却水移动到所述废燃料贮存池的路径，安装有与所述浮动部件的升降联动并开闭冷却水流动的浮动阀。

另外，本发明的废燃料贮存池冷却装置包括：废燃料贮存池；冷却水贮存池，其设有热交换器并位于所述废燃料贮存池上方；冷却水回收管，其安装有将所述废燃料贮存池的冷却水回收到所述冷却水贮存池的冷却水循环泵；冷却水供给管，将所述冷却水贮存池的冷却水移动到所述废燃料贮存池。

所述废燃料贮存池冷却装置可以设有跟随冷却水水位升降的浮动部件；并可以包括应急冷却水供给管，其安装有与所述浮动部件的升降联动并开闭冷却水流动的浮动阀。

可以包括移动式冷却水循环管，其连接所述冷却水回收管和所述冷却水供给管并安装有移动式泵、移动式热交换器以及阀。

可以包括应急冷却水循环管，其使所述废燃料贮存池和所述冷却水贮存池的冷却水循环。

所述冷却水贮存池可以包括空冷管。

所述冷却水贮存池200、200’可以包括冷却水补充管210、210’。

有益效果

根据上述本发明，提供一种冷却装置，其在发生供电中断等冷却装置不能执行其功能的事故时，即使无另外供电或操作员不采取追加措施，也可以将冷却水供给废燃料贮存池，从而具有可以延迟或防止因冷却水耗尽导致核燃料损伤等的效果。

另外，提供一种多用途废燃料贮存池冷却装置，其在供电顺畅的正常情况下，执行冷却废燃料贮存池的功能，在发生供电中断等事故时，没有供电也可以将冷却水供给废燃料贮存池，从而具有可以延迟或防止发生事故时放射性物质放出的效果。

附图说明

图1为图示本发明废燃料贮存池冷却装置的具体结构的结构图。

图2为代替了现有技术中设置在核燃料贮存池上的热交换器功能的冷却水贮存池、冷却水回收管、冷却水供给管的结构图。

图3为图示本发明的另一实施例的废燃料贮存池冷却装置的具体结构的结构图。

图4为表示本发明的另一实施例的废燃料贮存池冷却装置上设有移动式冷却水循环管的结构图。

图5为表示本发明的另一实施例的废燃料贮存池冷却装置上设有应急冷却水循环管和空冷管的结构图。

图6为表示本发明的另一实施例的废燃料贮存池冷却装置上设有移动式冷却水循环管、应急冷却水循环管和空冷管的结构图。

附图标记说明

1：本发明的废燃料贮存池冷却装置

2：本发明的另一实施例的废燃料贮存池冷却装置

10：废燃料                  20、30：热交换器

100、100’：废燃料贮存池    110、110’：冷却水

200、200’：冷却水贮存池    210、210’：冷却水补充管

220、220’：冷却水水位计    230、230’：冷却水

240、250：阀                300、300’：应急冷却水供给管

310、310’：浮动阀          320、320’：浮动部件

400：冷却水回收管           410：冷却水循环泵

420：阀

500：冷却水供给管           510：阀

600：移动式冷却水循环管     610：移动式泵

620：移动式热交换器         630、640、650、660：阀

700：应急冷却水循环管       800：空冷管

具体实施方式

下面根据附图详细说明本发明的优选实施例。首先，对各个附图的组成部分附上附图标记时，对于同一组成部分，即使出现在不同附图上，也尽可能使用同一附图标记。另外，在以下说明本发明时，认为有关公知功能或结构的具体说明会不必要地混淆本发明要旨时，省略其详细说明。

如图1至图3所示，本发明的废燃料冷却装置1、2主要由以下部件构成：废燃料贮存池100、100’；冷却水贮存池200、200’；应急冷却水供给管300、300’，其安装有与浮动部件320、320’联动开闭的浮动阀310、310’；冷却水回收管400，其安装有冷却水循环泵410；冷却水供给管500。

如图1具体所示，本发明的废燃料冷却装置1中，冷却水贮存池200位于设有热交换器20的废燃料贮存池100的上方。另外，设有跟随废燃料贮存池100中的冷却水水位升降的浮动部件320；并包括应急冷却水供给管300，其安装有与所述浮动部件320联动并开闭冷却水流动的浮动阀310。

在正常情况下，即在供电顺畅的情况下，通过使用所述热交换器20的强制冷却方式，维持冷却所述废燃料贮存池100的功能。但是，在供电中断且操作员不能采取追加措施的事故发生时，丧失使用所述热交换器20来冷却废燃料贮存池100的功能，因废燃料贮存池100中贮存的废燃料10产生的衰变热等，废燃料贮存池100中贮存的冷却水温度上升，其结果冷却水耗尽。在此情况下，废燃料贮存池100中的冷却水水位降低至一定水位以下时，所述浮动部件320跟随冷却水水位下降，与所述浮动部件320联动的应急冷却水供给管300上安装的浮动阀310被打开，从而所述冷却水贮存池200中贮存的冷却水受重力而供给所述废燃料贮存池100。因此，完全没有供电且操作员没有采取追加措施的情况下，也能在一定时间段内将冷却水供给到废燃料贮存池100中，从而可以延迟或防止因冷却水耗尽导致废燃料10包壳损伤等。

另外，如图2和图3具体所示，本发明的另一实施例的所述废燃料冷却装置2中，设置有热交换器30的冷却水贮存池200’位于所述废燃料贮存池100’的上方，所述废燃料贮存池100’与设置有所述热交换器30的冷却水贮存池200’通过安装有冷却水循环泵410的冷却水回收管400及冷却水供给管500连接。另外，可以设有跟随所述废燃料贮存池100’中的冷却水水位升降的浮动部件320’，并可以包括应急冷却水供给管300’，其安装有与所述浮动部件320’联动并开闭冷却水流动的浮动阀310’。

在用于贮存废燃料10的冷却功能顺畅的正常情况下，即用于执行冷却功能的供电没有差错的情况下，打开所述冷却水回收管400上设有的阀420，运行所述冷却水回收管400上安装的冷却水循环泵410，将废燃料贮存池100’中温度上升的冷却水移动到设有所述热交换器30的冷却水贮存池200’中，从而降低冷却水温度，如果打开所述冷却水供给管500上设置的阀510，则将冷却水供给所述废燃料贮存池100’。另外，在所述冷却水贮存池200’设置有热交换器30而导致冷却水温度上升，或因供给冷却水导致冷却水贮存池200’水位下降的情况下，通过所述冷却水贮存池200’上设置的阀240、250，使低温冷却水循环，从而不仅可以降低冷却水贮存池200’中贮存的冷却水温度，还可以补充所消耗的冷却水。

另一方面，在发生供电中断且操作员不能采取追加措施的事故时，丧失了通过设有所述热交换器30的冷却水贮存池200’来冷却废燃料贮存池100’的功能，因废燃料贮存池100’中贮存的废燃料10产生的衰变热等，废燃料贮存池100’中的冷却水温度上升，其结果冷却水耗尽。在此情况下，废燃料贮存池100’中的冷却水水位降低至一定水位以下时，所述浮动部件320’跟随冷却水水位下降，与所述浮动部件320’联动的安装在应急冷却水供给管300’上的浮动阀310’被打开，从而所述冷却水贮存池200’中贮存的冷却水受重力而供给所述废燃料贮存池100’。即，设有所述热交换器30的冷却水贮存池200’，在正常情况下，执行冷却废燃料贮存池100’的功能，在发生应急情况而供电中断等情况下，也通过所述应急冷却水供给管300’将冷却水供给到废燃料贮存池100’中，从而可以执行多种功能。因此，在完全没有供电且操作员没有采取追加措施的情况下，也可以在一定时间段内将冷却水供给废燃料贮存池100’，从而可以延迟或防止因冷却水耗尽导致废燃料包壳损伤等。

另外，如图4具体图示，上述本发明的另一实施例的所述废燃料冷却装置2可以包括连接所述冷却水回收管400和所述冷却水供给管500的移动式冷却水循环管600。

因发生供电中断事故，在所述热交换器30或所述冷却水循环泵410不能执行其功能，但操作员可以接近的情况下，可以设置移动式冷却水循环管600，所述移动式冷却水循环管600连接所述冷却水回收管400和所述冷却水供给管500并安装有移动式泵610、移动式热交换器620以及阀630、640、650、660。在热交换器30维持功能，但冷却水循环泵410不运行的情况下，关闭图4的阀650，打开阀630及阀640之后，运转移动式泵610，使废燃料贮存池100’中贮存的冷却水110’循环，从而可以正常执行冷却功能。另外，所述热交换器30和所述冷却水循环泵410都不能执行其功能的情况下，关闭图4中安装于所述移动式冷却水循环管500上的阀640，打开阀630、650、660之后，全部运转移动式泵610和移动式热交换器620，就可以正常执行冷却功能。

另外，如图5具体所示，所述本发明的另一实施例的所述废燃料冷却装置2可以包括应急冷却水循环管700或空冷管600。

在供电顺畅而冷却功能正常的情况下，废燃料贮存池100’中贮存的冷却水110’维持低温，因此不会通过所述应急冷却水循环管700进行冷却水循环。但是，冷却装置因发生供电中断等事故而不能正常执行功能，废燃料贮存池100’中贮存的冷却水110’的温度上升时，所述应急冷却水循环管700被加热，发生自然对流。因此，供给冷却水贮存池200’的低温冷却水230’在应急冷却水循环管700中循环，从而可以防止或延迟废燃料贮存池100’中贮存的冷却水110’温度上升。另外，为了使导热面积最大，所述应急冷却水循环管700的设置于所述废燃料贮存池100’中的部分可以形成为螺旋结构。

另外，所述冷却水贮存池200’可以包括一个以上的空冷管800。所述空冷管800的作用为空气冷却所述冷却水贮存池200’中贮存的冷却水230’，空冷管800内部的空气被加热上升时，内部压力减小，外部的冷空气流入空冷管800下部。空冷管800的下端部可连接，在可以连接应急电源或移动式电源的情况下，运转送风机，增加空冷效果，在冷却管800上安装冷却片，可以尽可能提高冷却效率。

另外，所述冷却水贮存池200、200’可以设有用于补充所耗尽的冷却水的冷却水补充管210、210’、以及用于确认所述冷却水贮存池200、200’中剩余的冷却水230、230’的冷却水水位计220、220’。所述冷却水补充管210、210’与核反应堆外部连接，在因发生供电中断等事故，所述冷却水贮存池200、200’中贮存的冷却水通过应急冷却水供给管300、300’供给废燃料贮存池100、100’而耗尽的情况下，也不需要人亲自进入发生事故的核反应堆内部，通过连接到核反应堆外部的冷却水补充管210、210’，可以用简便、安全的方法将冷却水补充到冷却水贮存池200、200’中。另外，在操作员可以接近废燃料贮存池100、100’的情况下，通过设置在所述冷却水贮存池200、200’中的冷却水水位计220、220’，确认冷却水贮存池200、200’中剩余的冷却水230、230’，从而可以在合适的时机将冷却水供给冷却水贮存池200、200’，以顺畅地维持废燃料贮存池冷却装置1、2的冷却功能。

以上详细说明了本发明内容的特征部分，对于本领域的技术人员来说，这样的具体技术只是优选实施方式，显然本发明的范围并不限于此。因此，本发明的实质保护范围由权利要求书及其等同物定义。

Claims (7)

1.一种废燃料贮存池冷却装置，其特征在于，在废燃料贮存池(100)上设有热交换器(20)，所述废燃料贮存池冷却装置包括：

冷却水贮存池(200)，其位于所述废燃料贮存池(100)的上方；

浮动部件(320)，其跟随所述废燃料贮存池(100)的冷却水水位升降；

应急冷却水供给管(300)，其形成了将所述冷却水贮存池(200)的冷却水移动到所述废燃料贮存池(100)的路径，安装有与所述浮动部件(320)的升降联动并开闭冷却水流动的浮动阀(310)。

2.一种废燃料贮存池冷却装置，其特征在于，包括：

废燃料贮存池(100’)；

冷却水贮存池(200’)，其设有热交换器(30)并位于所述废燃料贮存池(100’)上方；

冷却水回收管(400)，其安装有将所述废燃料贮存池(100’)的冷却水回收到所述冷却水贮存池(200’)的冷却水循环泵(410)；

冷却水供给管(500)，其将所述冷却水贮存池(200’)的冷却水移动到所述废燃料贮存池(100’)。

3.如权利要求2所述的废燃料贮存池冷却装置，其特征在于，所述废燃料贮存池冷却装置设有跟随所述废燃料贮存池(100’)中的冷却水水位升降的浮动部件(320’)；

并包括应急冷却水供给管(300’)，其安装有与所述浮动部件(320’)的升降联动并开闭冷却水流动的浮动阀(310’)。

4.如权利要求2或3所述的废燃料贮存池冷却装置，其特征在于，包括：

移动式冷却水循环管(600)，其连接所述冷却水回收管(400)和所述冷却水供给管(500)并安装有移动式泵(610)、移动式热交换器(620)以及阀(630、640、650、660)。

5.如权利要求3所述的废燃料贮存池冷却装置，其特征在于，包括：

应急冷却水循环管(700)，其使所述废燃料贮存池(100’)和所述冷却水贮存池(200’)中的冷却水循环。

6.如权利要求3或5所述的废燃料贮存池冷却装置，其特征在于，

所述冷却水贮存池(200’)包括空冷管(800)。

7.如权利要求1至3中任一项所述的废燃料贮存池冷却装置，其特征在于，

所述冷却水贮存池(200、200’)包括冷却水补充管(210、210’)。

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