CN108492899A - 核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置，其包括：动力设备、循环冷却泵以及冷却设备；其中，动力设备、循环冷却泵以及冷却设备依次连接，并设置在同一移动运载平台上，循环冷却泵的入口通过入口管线与乏燃料水池的原冷却***的取水口连接的引水管线连接，循环冷却泵的出口与冷却设备的入口连接，冷却设备的出口通过出口管线与回水管线连接向乏燃料水池回送冷却后的池水；出口管线与入口管线之间连接有回流管线。相对于现有技术，本发明将动力设备、循环冷却泵和冷却设备集成在一个移动运载平台上，可提高移动式应急冷却装置的设备集成度和可用性，通过在出口管线与入口管线之间连接回流管线，冷却设备不容易结垢，冷却效果好。

Description

核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置

技术领域

本发明属于核电领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置和乏燃料水池应急冷却***。

背景技术

乏燃料水池指的是用于存放核电厂在历次换料中从堆芯卸出的乏燃料组件。由于乏燃料组件在乏燃料水池中一定的衰变热，因此，乏燃料水池需要乏燃料水池冷却***对其进行冷却，以维持水池水温在一定温度以下，进而实现正常工况下防止乏燃料水池温度过高损坏设备，事故工况下抑制乏燃料水池沸腾、防止乏燃料水池池水蒸干以及燃料组件裸露融化，从而避免造成大量放射性物质外泄。

目前，现有技术提供的乏燃料水池应急冷却装置如图1所示，该冷却装置由模块1和模块2组成，其中，模块1为由柴油发电机组、循环冷却泵、冷却水贮存箱等集成的移动平台，模块2为水-空气冷却装置集成的另外一个移动平台，集成平台之间设置各种接口，根据需要运输至核电厂进行组装，进而由模块1和模块2配合执行冷却功能。

然而，由于模块1和模块2分别运载，任何一个模块都不能单独具备冷却功能，平台之间需要现场连接才能实现***功能，***集成度低、协调运行性差，并且平台之间需要现场完成复杂的连接并进行相应的调试才能实现***功能，投运速度慢；此外，由于任何一个模块都不能单独具备冷却功能，当其中任何一个模块出现故障时，整个装置即不可用，装置可用性较低。

有鉴于此，确有必要提供一种核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置和乏燃料水池应急冷却***，以解决现有的核电站乏燃料水池应急冷却装置集成度低、装置可用性低、协调运行性差、投运速度慢、设备容易结垢以及冷却效果差的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：克服现有技术的不足，提供一种核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置和乏燃料水池应急冷却***，以解决现有的核电站乏燃料水池应急冷却装置集成度低、装置可用性低、协调运行性差、投运速度慢、设备容易结垢以及冷却效果差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置，包括：动力设备、循环冷却泵以及冷却设备；其中，所述动力设备、循环冷却泵以及冷却设备依次连接，并设置在同一移动运载平台上，所述循环冷却泵的入口通过入口管线与乏燃料水池的原冷却***的取水口连接的引水管线连接，所述循环冷却泵的出口与所述冷却设备的入口连接，所述冷却设备的出口通过出口管线与所述回水管线连接向所述乏燃料水池回送冷却后的池水；所述出口管线与所述入口管线之间连接有回流管线；当所述乏燃料水池的原冷却***发生故障时，所述动力设备驱动所述循环冷却泵和所述冷却设备工作，所述循环冷却泵将引入的乏燃料水池的池水输送至所述冷却设备，所述冷却设备对所述池水进行冷却后一部分通过回流管线回送至所述入口管线，剩余部分回送至所述乏燃料水池。

作为本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置的一种改进，所述动力设备包括：备用油箱和发电机组；所述备用油箱与所述发电机组连接，用于向所述发电机组提供燃料，所述发电机组与所述循环冷却泵以及所述冷却设备连接，用于驱动所述循环冷却泵和所述冷却设备工作。

作为本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置的一种改进，所述冷却设备包括：闭式冷却塔；所述闭式冷却塔入口为所述冷却设备的入口，所述闭式冷却塔的出口为所述冷却设备的出口；所述闭式冷却塔对所述循环冷却泵输送的乏燃料水池的池水进行冷却后的池水部分通过回流管线回送至所述循环冷却泵入口前的入口管线，剩余部分池水通过出口管线与回水管线连接回送至所述乏燃料水池。

作为本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置的一种改进，所述冷却设备还包括喷淋水补给箱；所述喷淋水补给箱与闭式冷却塔连接，用于向所述闭式冷却塔提供喷淋水。

作为本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置的一种改进，所述回流管线上设置有回流调节阀，用于调节回流管线上回流水的流量。

作为本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置的一种改进，所述入口管线通过金属软管和所述引水管线连接，所述出口管线通过金属软管或橡胶软管与所述回水管线连接。

作为本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置的一种改进，所述核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置还包括屏蔽箱体，所述屏蔽箱体覆盖所述动力设备和循环冷却泵，且所述屏蔽箱体上设置有控制盘。

作为本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置的一种改进，所述发电机组连接有照明设备。

作为本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置的一种改进，所述循环冷却泵与闭式冷却塔之间的管线外部至少部分设置有保温层。

本发明的另一个目的在于：提供一种核电站乏燃料水池应急冷却***，所述核电站乏燃料水池应急冷却***包括乏燃料水池和至少一个上述的核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置。

相对于现有技术，本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置具有以下有益技术效果：

1)本发明通过将动力设备、循环冷却泵和冷却设备均安装在一个移动运载平台上，设备集成度更高，各设备协调运行便利，投运速度快；而且可作为一个独立冷却装置对乏燃料水池产生排热作用，提高了实用性；

2)当原乏燃料水池冷却***发生故障时，动力设备驱动循环冷却泵和冷却设备工作，循环冷却泵将引入的乏燃料水池的池水输送至冷却设备，冷却设备对池水进行冷却后回送至乏燃料水池，以实现对乏燃料水池的冷却；

3)通过在出口管线和入口管线之间设置回流管线，能够保证进入冷却设备的池水控制在合适温度，避免了乏燃料水池中的高温水直接进入冷却设备，防止冷却设备产生结垢现象，提高了冷却效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置和乏燃料水池应急冷却***进行详细说明，其中：

图1为现有技术提供的另一乏燃料水池应急冷却装置的结构示意图。

图2为本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置的结构示意图。

图3为本发明闭式冷却塔回流管线工艺设计的结构示意图。

图4为本发明核电站乏燃料水池应急冷却***的结构示意图。

附图标记：

10-动力设备；100-备用油箱；102-发电机组；12-循环冷却泵；14-冷却设备；140-闭式冷却塔；142-喷淋水补给箱；144-喷淋泵；15-移动运载平台；16-入口管线；18-引水管线；19-连接管线；20-出口管线；22-回水管线；23-连接管线；24-回流管线；25-回流调节阀；26-控制盘；1-核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置；2-乏燃料水池；3-原乏燃料水池冷却***；4-核电站乏燃料水池应急冷却***。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明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发明，并非为了限定本发明。

请参阅图2至图4所示，本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置包括：动力设备10、循环冷却泵12以及冷却设备14；

其中，动力设备10、循环冷却泵12以及冷却设备14依次连接，并设置在同一移动运载平台15上，循环冷却泵12的入口通过入口管线16与乏燃料水池的原冷却***的取水口连接的引水管线18连接，循环冷却泵12的出口与冷却设备14的入口连接，冷却设备14的出口通过出口管线20与回水管线22连接向乏燃料水池回送冷却后的池水；

出口管线20与入口管线16之间连接有回流管线24；

当乏燃料水池的原冷却***发生故障时，动力设备10驱动循环冷却泵12和冷却设备14工作，循环冷却泵12将引入的乏燃料水池的池水输送至冷却设备14，冷却设备14对池水进行冷却后一部分通过回流管线24回送至入口管线16，剩余部分回送至乏燃料水池。

动力设备10包括备用油箱100和与备用油箱100连接的发电机组102，备用邮箱100用于向发电机组102提供燃料，发电机组102分别与循环冷却泵12和冷却设备14连接，用于驱动循环冷却泵12和冷却设备14工作。

作为优选的一种实施方式，发电机组102还设置有自动补油装置(图未示出)，当发电机组102自带油箱油位低时，自动补油装置可从备用油箱100向发电机组102自动补油，实现发电机组102的长期连续运行。为便于工作人员夜间作业，发电机组102还设置有照明装置(图未示出)，通过发电机组自带的蓄电池供电。

冷却设备14包括闭式冷却塔140，闭式冷却塔140的入口为冷却设备14的入口，并通过管线与循环冷却泵12出口连接，闭式冷却塔140的出口为冷却设备14的出口。

闭式冷却塔140设置有喷淋泵144，喷淋泵144将闭式冷却塔140底部水盆(图未示出)中的喷淋水，循环输送到闭式冷却塔140换热盘管(图未示出)上部，通过喷淋管网(图未示出)均匀喷洒到换热盘管外表面，冷却换热盘管中流动的乏燃料水池水，喷淋水由于重力重新落入闭式冷却塔底部水盆，再通过喷淋泵144输送到换热盘管上部，如此循环反复对换热盘管中流动的乏燃料水池水进行冷却。

请参阅图3所示，闭式冷却塔140热侧流体入口温度如果长期高达100℃，会造成闭式冷却塔140换热盘管外表面快速结垢，最终会使闭式冷却塔140的换热性能降低。为防止进入闭式冷却塔140的流体温度长时间高达100℃，在闭式冷却塔140的出口管线20上设置有与循环冷却泵12入口的入口管线16连接的回流管线24，将闭式冷却塔140冷却后的部分池水通过回流管线24回流至循环冷却泵12前的入口管线16，与尚未冷却的高达100℃的乏燃料水池的池水混合，回流管线24上设置有回流调节阀25，用于调节回流管线24上回流水的流量，同时通过出口管线20上设置的调节阀21协同调节回流流量，最终确保进入闭式冷却塔140的热池水温度不高于70℃。

与现有技术提供的另一种移动式应急冷却装置高温乏燃料水池水直接进入闭式冷却塔，在闭式冷却塔换热管外壁快速结垢，导致冷却效果降低的情况相比，本发明采用回流设计，能够保证闭式冷却塔140前热侧入口流体在合适温度，闭式冷却塔140换热盘管外壁不容易结垢，冷却效果好。

进一步地，作为本发明一个优选的实施方式，冷却设备14还包括喷淋水补给箱142，喷淋水补给箱142与闭式冷却塔140连接，喷淋水补给箱142通过自动补给方式向闭式冷却塔140补水，用于补充闭式冷却塔140喷淋水受热蒸发和飘散到外界的损失水量。闭式冷却塔140内还设置有风机(图未示出)，用于输送空气对需冷却的池水进行辅助冷却。

请参阅图2和图4所示，移动运载平台15可为独立移动的装置，也可为汽车等工具；此外，核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1入口与引水管线18之间通过连接管线19连接，出口与回水管线22之间通过连接管线23连接，将闭式冷却塔140冷却后的剩余的池水回送至乏燃料水池2。从乏燃料水池2出来的池水温度较高，连接管线19一般采用金属软管实现，经过冷却设备冷却后的池水温度较低，连接管线23可采用金属软管，也可采用橡胶软管。

现有的乏燃料水池应急冷却装置的动力设备和冷却装置分别在两到三辆拖车上，运行时需要在各车辆间进行管道、电缆连接，***集成度低、协调运行性差。在本发明实施例中，核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1将动力设备10、循环冷却泵12以及冷却设备14及其它配件均安装在一辆半挂拖车上，设备集成度更高，各设备协调运行便利。

此外，本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1为独立冷却模块，单独一个冷却模块投运，即可对乏燃料水池2产生排热作用，其相对于现有技术提供的另一种移动式应急冷却装置而言，独立性更强，提高了移动式应急冷却装置的可用性。

另外，在本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1中，动力设备10、循环冷却泵12以及冷却设备14之间采用管道、电缆固定连接，并且在备用时，装置内充满水。因此，在需要投运时，较现有技术提供的另一种移动式应急冷却装置投运前需完成模块间连接及充、排水操作而言，本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1可快速投运，装置应急性能得以更好体现。

进一步地，作为本发明一个优选的实施方式，核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置还包括屏蔽箱体(图未示出)，屏蔽箱体设置在动力设备10和循环冷却泵12的外部，并覆盖动力设备10和循环冷却泵12，用于保护设备，降低外部环境对设备的腐蚀，在本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置投运前，屏蔽箱体可以打开，便于装置运行操作。屏蔽箱体上设置有控制盘26，控制盘26与发电机组102、循环冷却泵12、闭式冷却塔风机(图未示出)和喷淋泵144连接，并控制发电机组102、循环冷却泵12、闭式冷却塔风机(图未示出)和喷淋泵144的运行。

进一步地，作为本发明一种优选的实施方式，循环冷却泵12和闭式冷却塔140之间的操作人员容易接触的管线和阀门等设备外部设置有保温层，用于防止烫伤操作人员。如整段管线都容易***作人员接触，可在整段管线的外部都设置保温层。

进一步地，作为本发明一种优选的实施方式，发电机组102还设置有照明设备(图未示出)，并通过发电机组102自动的蓄电池供电，便于操作人员夜间作业。

以下结合图2和图4对本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1的工作原理进行说明，详述如下：

当核电厂发生全厂丧失交流电和/或丧失最终热阱时，原乏燃料水池冷却***3的冷却功能丧失，此时本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1可投入使用。

具体的，发电机组102为循环冷却泵12和闭式冷却塔140提供动力，以驱动循环冷却泵12和闭式冷却塔140工作，温度高达100℃的乏燃料水池水，从循环冷却泵12的入口管线16引入，经过循环冷却泵12动力输送，送入闭式冷却塔140进行冷却，经过冷却后的池水通过闭式冷却塔140的出口管线20一部分沿着回流管线24回流至入口管线16，用于对进入闭式冷却塔140的高温池水进行稀释冷却，另一部分经闭式冷却塔140冷却后的池水通过出口管线20与回水管线22连接返回乏燃料水池2，以此实现对乏燃料水池2的冷却。

请参阅图4所示，本发明还提供了一种包括上述核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1的核电站乏燃料水池应急冷却***4。

本发明的核电站乏燃料水池应急冷却***4包括乏燃料水池2、原乏燃料水池冷却***3，以及本发明实施例提供的核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1，其中，本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1与原乏燃料水池冷却***3并联设置，两者均是用于对乏燃料水池2进行冷却，不同的是，本发明实施例提供的核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1在核电厂发生丧失交流电超设计基准事故引发原乏燃料水池冷却***3发生故障时工作。

需要说明的是，在本发明实施例中，核电站乏燃料水池应急冷却***4可包括至少一个核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1，当核电站乏燃料水池应急冷却***4包括多个核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1时，多个核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1之间并联设置，并且由于本发明的移动式应急冷却装置1为独立冷却模块，因此，根据乏燃料水池2的热负荷需求，可选择一个核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1单独运行，或多个核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置1并列运行。

相对于现有技术，本发明核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置具有以下有益技术效果：

1)本发明通过将动力设备10、循环冷却泵12和冷却设备14均安装在一个移动运载平台15上，设备集成度更高，各设备协调运行便利，投运速度快；而且可作为一个独立冷却装置对乏燃料水池2产生排热作用，提高了实用性；

2)当原乏燃料水池冷却***3发生故障时，动力设备10驱动循环冷却泵12和冷却设备14工作，循环冷却泵12将引入的乏燃料水池2的池水输送至冷却设备14，冷却设备14对池水进行冷却后回送至乏燃料水池2，以实现对乏燃料水池2的冷却；

3)通过在出口管线20和入口管线16之间设置回流管线24，能够保证进入冷却设备14的池水控制在合适温度，避免了乏燃料水池2中的高温水直接进入冷却设备14，防止冷却设备14产生结垢现象，提高了冷却效果。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明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，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置，其特征在于，包括：动力设备、循环冷却泵以及冷却设备；其中，所述动力设备、循环冷却泵以及冷却设备依次连接，并设置在同一移动运载平台上，所述循环冷却泵的入口通过入口管线与乏燃料水池的原冷却***的取水口连接的引水管线连接，所述循环冷却泵的出口与所述冷却设备的入口连接，所述冷却设备的出口通过出口管线与所述回水管线连接向所述乏燃料水池回送冷却后的池水；所述出口管线与所述入口管线之间连接有回流管线；当所述乏燃料水池的原冷却***发生故障时，所述动力设备驱动所述循环冷却泵和所述冷却设备工作，所述循环冷却泵将引入的乏燃料水池的池水输送至所述冷却设备，所述冷却设备对所述池水进行冷却后一部分通过回流管线回送至所述入口管线，剩余部分回送至所述乏燃料水池。

2.根据权利要求1所述的核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置，其特征在于，所述动力设备包括：备用油箱和发电机组；所述备用油箱与所述发电机组连接，用于向所述发电机组提供燃料，所述发电机组与所述循环冷却泵以及所述冷却设备连接，用于驱动所述循环冷却泵和所述冷却设备工作。

3.根据权利要求1所述的核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置，其特征在于，所述冷却设备包括：闭式冷却塔；所述闭式冷却塔入口为所述冷却设备的入口，所述闭式冷却塔的出口为所述冷却设备的出口；所述闭式冷却塔对所述循环冷却泵输送的乏燃料水池的池水进行冷却后的池水部分通过回流管线回送至所述循环冷却泵入口前的入口管线，剩余部分池水通过出口管线与回水管线连接回送至所述乏燃料水池。

4.根据权利要求3所述的核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置，其特征在于，所述冷却设备还包括喷淋水补给箱；所述喷淋水补给箱与闭式冷却塔连接，用于向所述闭式冷却塔提供喷淋水。

5.根据权利要求3所述的核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置，其特征在于，所述回流管线上设置有回流调节阀，用于调节回流管线上回流水的流量。

6.根据权利要求1所述的核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置，其特征在于，所述入口管线通过金属软管和所述引水管线连接，所述出口管线通过金属软管或橡胶软管与所述回水管线连接。

7.根据权利要求1所述的核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置，其特征在于，所述核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置还包括屏蔽箱体，所述屏蔽箱体覆盖所述动力设备和循环冷却泵，且所述屏蔽箱体上设置有控制盘。

8.根据权利要求2所述的核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置，其特征在于，所述发电机组连接有照明设备。

9.根据权利要求3所述的核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置，其特征在于，所述循环冷却泵与闭式冷却塔之间的管线外部至少部分设置有保温层。

10.一种核电站乏燃料水池应急冷却***，包括乏燃料水池，其特征在于，所述核电站乏燃料水池应急冷却***还包括至少一个如权利要求1至9任一项所述的核电站乏燃料水池的移动式应急冷却装置。