CN110890163A - 乏燃料冷却*** - Google Patents

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骆邦其
秦治国
章旋
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Zhongguang Nuclear Beijing Simulation Technology Co Ltd
China General Nuclear Power Corp
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Abstract

本发明公开了一种乏燃料冷却***，包括：底部注水***、顶部抽水***以及热交换***，所述顶部抽水***和底部注水***分别连接所述热交换***，所述顶部抽水***从乏燃料水池的顶部抽水并送往热交换***进行换热，所述底部注水***将所述热交换***换热后的冷却水从所述乏燃料水池的底部注入所述乏燃料水池，如此可以预防和缓解乏燃料在乏池高温注水时发生熔化；进一步的，底部注水***包括注水管网，其包括多个出水管口，每一个乏燃料组件的底部均开设有一个安装所述出水管口的注水孔，如此注入的冷却剂通过注水管网注入到每一个乏燃料组件的底部，避免了乏燃料熔化和放射性释放到环境危害环境居民的生命与财产安全。

Description

乏燃料冷却***
技术领域
本发明涉及核电领域，尤其涉及一种预防和缓解乏燃料在乏池高温注水时发生熔化的乏燃料冷却***。
背景技术
参考图1，图1是现有核电厂使用的乏燃料冷却***的结构示意图。图1中，101表示乏燃料支架，102表示乏燃料水池，103表示乏燃料组件，104表示循环冷却注水管，105表示循环冷却注水泵，106表示热交换器，107表示补水阀，108表示抽水管。当前核电厂使用的乏燃料冷却***，是在乏燃料水池上部或者乏燃料水池的侧壁上部采用单点注入冷却剂，在燃料水池下部抽取冷却剂送回热交换器冷却后再通过循环冷却泵注入乏燃料水池。在乏燃料水池上部或者乏燃料水池的侧壁上部采用单点注入冷却剂的致命缺点是：当核电厂发生全厂断电或者循环冷却泵故障时，乏燃料水池的冷却剂被乏燃料的余热蒸发排空且乏燃料包壳温度＞800℃再向乏燃料水池时，乏燃料水池上部或者侧壁上部单点注入的冷却剂在注入点附近被快速汽化，汽化的蒸汽直接上升进入乏池厂房上部空间，不能对乏燃料进行有效的冷却。另外，其它乏燃料顶部没有注入冷却剂的乏燃料快速熔化，乏燃料水池厂房内的压力快速增加超过设计限值而导致厂房失效，放射性全部释放到环境，危害环境居民的生命和财产安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述当核电厂发生全厂断电或者循环冷却泵故障时，乏燃料水池上部或者侧壁上部单点注入的冷却剂在注入点附近被快速汽化的缺陷，提供一种可以预防和缓解乏燃料在乏池高温注水时发生熔化的乏燃料冷却***。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种乏燃料冷却***，包括：底部注水***、顶部抽水***以及热交换***，所述顶部抽水***和底部注水***分别连接所述热交换***，所述顶部抽水***从乏燃料水池的顶部抽水并送往热交换***进行换热，所述底部注水***将所述热交换***换热后的冷却水从所述乏燃料水池的底部注入所述乏燃料水池。
优选的，所述底部注水***包括注水管网，所述注水管网埋在所述乏燃料水池的底部，所述注水管网具有一个入水管口和多个出水管口，所述入水管口与所述热交换***连接，每一所述出水管口设置于相应的一个乏燃料组件的底部。
优选的，每一个乏燃料组件的底部开设有一个安装所述出水管口的注水孔。
优选的，所述热交换***包括热交换器，所述热交换器与所述入水管口连接的管路上设置有用于将热交换器内的冷却水泵往所述注水管网的循环冷却注水泵。
优选的，所述循环冷却注水泵的上游还设置有在循环冷却注水泵不可用时或者全厂断电事故情况时被投入使用的补水管，所述补水管上设置有第一阀门，所述补水管以能动或者非能动方式注水。
优选的，所述热交换***包括热交换器，顶部抽水***包括抽水管，所述热交换器与所述抽水管连接的管路上设置有第二阀门。
本发明的乏燃料冷却***，具有以下有益效果：本发明采取通过底部注水***从底部注水，通过顶部抽水***从顶部抽水的方式，实现乏燃料循环冷却与注水，如此可以预防和缓解乏燃料在乏池高温注水时发生熔化；进一步优选的，底部注水***包括注水管网，其包括多个出水管口，每一个乏燃料存放架底部均开设有一个安装所述出水管口的注水孔，如此注入的冷却剂通过注水管网注入到每一个乏燃料组件的底部，随着注水水位快速升高，先与高温乏燃料接触的冷却剂快速汽化为蒸汽并通过乏燃料棒之间的间隙和乏燃料组件之间的间隙快速上升，在间隙快速上升的蒸汽带走了乏燃料的温度。随着注入冷却剂水位的不断升高，乏燃料组件从底部到顶部被不断的被蒸汽和冷却剂冷却，直到被冷却剂淹没，避免了乏燃料熔化和放射性释放到环境危害环境居民的生命与财产安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
图1是现有核电厂使用的乏燃料冷却***的结构示意图；
图2是本发明的乏燃料冷却***的结构示意图一；
图3是本发明的乏燃料冷却***的结构示意图二。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，词语“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。
本发明总的思路是：构造一种乏燃料冷却***，包括：底部注水***、顶部抽水***以及热交换***，所述顶部抽水***和底部注水***分别连接所述热交换***，所述顶部抽水***从乏燃料水池的顶部抽水并送往热交换***进行换热，所述底部注水***将所述热交换***换热后的冷却水从所述乏燃料水池的底部注入所述乏燃料水池。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参考图2-3，图2为剖视视角，图3为俯视视角。一个具体的实施例中，乏燃料冷却***包括：底部注水***201、顶部抽水***202以及热交换***203。
其中，所述顶部抽水***202和底部注水***201分别连接所述热交换***203，所述顶部抽水***202从乏燃料水池208的顶部抽水并送往热交换***203进行换热，所述底部注水***201将所述热交换***203换热后的冷却水从所述乏燃料水池208的底部注入所述乏燃料水池208。
具体的，所述底部注水***201包括注水管网，所述注水管网埋在所述乏燃料水池208的底部，所述注水管网具有一个入水管口和多个出水管口，所述入水管口与所述热交换***203连接，每一所述出水管口设置于相应的一个乏燃料组件的底部。更具体的，乏燃料水池208中设置有多个乏燃料存放架207，每一个乏燃料存放架207存储一个或者多个乏燃料组件。本实施例中，在每一个乏燃料组件的底部均开设有一个安装注水管网的出水管口的注水孔2071。从图3中可以看到，注水管网包括一个主管线和分别连接到所述主管线的不同位置的多根支路管线，主管线上提供所述入水管口与热交换***203连接，多根支路管线并排设置且均与主管线垂直，每一根支路管线上提供多个出水管口，每一个出水管口对应连接到一个乏燃料组件底部的注水孔2071中。如此可以保证每一个乏燃料组件都能获取到冷却水。
具体的，所述热交换***203包括热交换器，所述热交换器与注水管网的入水管口连接的管路上设置有用于将热交换器内的冷却水泵往所述注水管网的循环冷却注水泵204。所述循环冷却注水泵204的上游还设置有补水管206，所述补水管206上设置有第一阀门205。补水管206在循环冷却注水泵204不可用时或者全厂断电事故情况时被投入使用，以用于从外部获取冷却水补充到整个乏燃料冷却***中，第一阀门205用于控制补水管206是否启用补水功能。其中，所述补水管206可以采用能动或者非能动方式注水。
具体的，顶部抽水***202包括抽水管，抽水管可以为一个或者多个，所述热交换器与所述抽水管连接的管路上设置有第二阀门203，当第二阀门203打开时，抽水管中的水流入热交换器。
需要说的是，本发明所言的水或者冷却水，并非限制为普通意义上的水，而是代表的所有具有冷却剂效果的液体。
综上所述，本发明的乏燃料冷却***，具有以下有益效果：本发明采取通过底部注水***从底部注水，通过顶部抽水***从顶部抽水的方式，实现乏燃料循环冷却与注水，如此可以预防和缓解乏燃料在乏池高温注水时发生熔化；进一步优选的，底部注水***包括注水管网，其包括多个出水管口，每一个乏燃料组件的底部均开设有一个安装所述出水管口的注水孔，如此注入的冷却剂通过注水管网注入到每一个乏燃料组件的底部，随着注水水位快速升高，先与高温乏燃料接触的冷却剂快速汽化为蒸汽并通过乏燃料棒之间的间隙和乏燃料组件之间的间隙快速上升，在间隙快速上升的蒸汽带走了乏燃料的温度。随着注入冷却剂水位的不断升高，乏燃料组件从底部到顶部被不断的被蒸汽和冷却剂冷却，直到被冷却剂淹没，避免了乏燃料熔化和放射性释放到环境危害环境居民的生命与财产安全。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种乏燃料冷却***，其特征在于，包括：底部注水***、顶部抽水***以及热交换***，所述顶部抽水***和底部注水***分别连接所述热交换***，所述顶部抽水***从乏燃料水池的顶部抽水并送往热交换***进行换热，所述底部注水***将所述热交换***换热后的冷却水从所述乏燃料水池的底部注入所述乏燃料水池。
2.根据权利要求1所述的乏燃料冷却***，其特征在于，所述底部注水***包括注水管网，所述注水管网埋在所述乏燃料水池的底部，所述注水管网具有一个入水管口和多个出水管口，所述入水管口与所述热交换***连接，每一所述出水管口设置于相应的一个乏燃料组件的底部。
3.根据权利要求2所述的乏燃料冷却***，其特征在于，每一个乏燃料组件的底部开设有一个安装所述出水管口的注水孔。
4.根据权利要求2所述的乏燃料冷却***，其特征在于，所述热交换***包括热交换器，所述热交换器与所述入水管口连接的管路上设置有用于将热交换器内的冷却水泵往所述注水管网的循环冷却注水泵。
5.根据权利要求4所述的乏燃料冷却***，其特征在于，所述循环冷却注水泵的上游还设置有在循环冷却注水泵不可用时或者全厂断电事故情况时被投入使用的补水管，所述补水管上设置有第一阀门，所述补水管以能动或者非能动方式注水。
6.根据权利要求1所述的乏燃料冷却***，其特征在于，所述热交换***包括热交换器，顶部抽水***包括抽水管，所述热交换器与所述抽水管连接的管路上设置有第二阀门。
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