核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于核電站乏燃料池應(yīng)急補水領(lǐng)域，更具體地說，本實用新型涉及一種核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]核電站設(shè)計中最核心的內(nèi)容是保障核電站的安全運行。乏燃料池作為核電站儲存乏燃料的設(shè)施，池中水位要始終覆蓋乏燃料以滿足放射性屏蔽的要求。由于乏燃料會持續(xù)放出衰變熱，因此核電站正常運行時需要對乏燃料池進行持續(xù)冷卻，以抑制乏燃料池中水的蒸發(fā)，維持乏燃料池水位，防止乏燃料的裸露。
[0003]目前乏燃料池的衰變熱導(dǎo)出主要是采用能動方式，通過泵引出乏燃料池中的高溫水到達外置換熱器，并在換熱器中被外部冷鏈系統(tǒng)的冷卻水冷卻，之后低溫水再被引回到乏燃料池中，完成強制閉環(huán)換熱循環(huán)。但是，由于該種方法需要依賴外部電源對泵進行驅(qū)動，同時依賴外部冷鏈系統(tǒng)導(dǎo)出衰變熱，因此一旦發(fā)生全廠斷電或冷鏈喪失，乏燃料釋放的衰變熱就會導(dǎo)致乏燃料池內(nèi)硼水溫度逐漸上升并開始蒸發(fā)，當乏燃料池水位下降到臨界水位時，乏燃料將會因裸露而產(chǎn)生大量放射性外泄，引發(fā)安全事故。例如，日本福島第一核電廠在地震、海嘯發(fā)生后，就是由于能動設(shè)備失效引起了乏燃料池安全事故，才導(dǎo)致放射性物質(zhì)向環(huán)境大量釋放，造成了嚴重的核污染。
[0004]為了彌補能動手段的不足，提高乏燃料池的安全性，業(yè)界人士進行了大量的研宄，并提出了多種非能動乏燃料池應(yīng)急冷卻或應(yīng)急補水系統(tǒng)。但是，僅依靠應(yīng)急冷卻系統(tǒng)無法滿足乏燃料池?zé)崃颗懦龅男枨螅驗槌厮诟邷叵碌恼舭l(fā)仍舊不可避免的，最終還是會因為水位下降而導(dǎo)致乏燃料裸露。更關(guān)鍵的是，現(xiàn)有的應(yīng)急冷卻或應(yīng)急補水系統(tǒng)雖然名義上是非能動系統(tǒng)，但絕大部分都需要閥門動作才能啟動系統(tǒng)，有的還需要通過水位測量系統(tǒng)來觸發(fā)閥門的動作，這些閥門和水位測量系統(tǒng)都需要利用蓄電池等外部電力為動力。由于安全級的蓄電池在強地震情況下也存在一定的失效概率，所以上述系統(tǒng)依然存在事故中不可用的風(fēng)險。
[0005]有鑒于此，確有必要提供一種無需使用任何電源的核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于:提供一種無需使用任何電源的核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)，以彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高乏燃料池在嚴重事故中的安全性。
[0007]為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型提供了一種核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)，其包括蓄水箱、虹吸破壞管和應(yīng)急補水管；所述蓄水箱的底部不低于乏燃料池的臨界水位，箱中充滿硼水，虹吸破壞管和應(yīng)急補水管分別密封連接在蓄水箱的頂部和底部；虹吸破壞管的自由端從乏燃料池上方插入池內(nèi)的硼水中，插入深度使其管口低于乏燃料池的正常水位但不低于臨界水位；應(yīng)急補水管的下端穿過乏燃料池的池壁與乏燃料池連通；虹吸破壞管和應(yīng)急補水管中也分別充滿硼水。
[0008]作為本實用新型核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)的一種改進，所述虹吸破壞管的垂直高度為6?9米。
[0009]作為本實用新型核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)的一種改進，所述應(yīng)急補水管的下端管口位于乏燃料池的臨界水位以下。
[0010]作為本實用新型核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)的一種改進，所述應(yīng)急補水管上設(shè)置有常開隔咼閥。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)利用虹吸破壞來觸發(fā)非能動補水，完全擺脫了對核電站中的安全級蓄電池設(shè)備等電力的依賴，因此能夠有效提高乏燃料池在全廠斷電或冷鏈全部喪失的極端事故工況下的安全性，防止極端事故下核電廠的放射性外泄。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)及其有益效果進行詳細說明。
[0013]圖1為本實用新型核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實用新型核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)在嚴重事故中后期，虹吸破壞觸發(fā)非能動補水的狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及其有益技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解的是，本說明書中描述的【具體實施方式】僅僅是為了解釋本實用新型，并非為了限定本實用新型。
[0016]請參閱圖1，本實用新型核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)包括蓄水箱1、虹吸破壞管2、應(yīng)急補水管3、硼水4和常開隔離閥5。
[0017]蓄水箱I的底部不低于乏燃料池6的臨界水位B，且箱中充滿硼水4。
[0018]虹吸破壞管2的第一端密封連接在蓄水箱I的頂部，第二端從乏燃料池6上方插入池內(nèi)的硼水7中，插入深度使其管口低于乏燃料池6的正常水位A但不低于臨界水位B。虹吸破壞管2的垂直高度為6?9米。
[0019]應(yīng)急補水管3的上端密封連接在蓄水箱I的底部，下端穿過乏燃料池6的池壁與乏燃料池6連通，且管口位于臨界水位B以下。
[0020]常開隔離閥5設(shè)置在應(yīng)急補水管3上，在核電站運行時始終保持全開。
[0021]使用本實用新型核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)進行補水的步驟為:
[0022]I)在核電站正常運行期間，通過正常工作的乏燃料池冷卻系統(tǒng)對乏燃料池6中的硼水7進行冷卻，確保乏燃料池6的安全；此時，本實用新型非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)的虹吸破壞管2和應(yīng)急補水管3中都充滿硼水，但因處于平衡狀態(tài)，不會向乏燃料池6中補水；
[0023]2)當發(fā)生全廠斷電或冷鏈全部喪失的事故時，乏燃料池6的正常冷卻系統(tǒng)喪失，由于乏燃料8釋放衰變熱，使得乏燃料池6內(nèi)的硼水7溫度逐漸上升并開始蒸發(fā)，乏燃料池6水位逐漸下降；當水位下降到虹吸破壞管2的第二端管口之前，虹吸破壞管2、蓄水箱1、應(yīng)急補水管3與乏燃料池6之間能夠在溫差產(chǎn)生的密度差作用下形成封閉的自然循環(huán)，對乏燃料池6進行非能動冷卻；
[0024]3)請參閱圖2，當乏燃料池6中的水位下降到虹吸破壞管2的第二端管口時，虹吸作用因虹吸破壞管2的第二端管口與空氣接觸而被破壞，從而自動觸發(fā)非能動應(yīng)急補水動作；此時，空氣進入虹吸破壞管2，同時，蓄水箱I中的硼水4在重力作用下自動通過應(yīng)急補水管3注入到乏燃料池6中，有效保證乏燃料8的安全冷卻和放射性包容，提高事故下乏燃料池的安全性。
[0025]通過以上描述可知，本實用新型核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)利用虹吸破壞來觸發(fā)非能動補水，完全擺脫了對核電站中的安全級蓄電池設(shè)備等電力的依賴，因此能夠有效提高乏燃料池6在全廠斷電或冷鏈全部喪失的極端事故工況下的安全性，防止極端事故下核電廠的放射性外泄。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)至少具有以下優(yōu)點:
[0027]I)利用虹吸破壞來觸發(fā)非能動補水，機械結(jié)構(gòu)簡單且動作可靠，完全不依賴任何外電源就能夠有效實現(xiàn)在極端條件下(全廠斷電或冷鏈全部喪失)及時對乏燃料池6進行非能動補水；
[0028]2)在全廠斷電或冷鏈全部喪失的極端事故初期，乏燃料池6的水位下降到臨界水位之前，能夠在溫差產(chǎn)生的密度差作用下形成封閉的自然循環(huán)，對乏燃料池6進行非能動冷卻；
[0029]3)在事故中后期，當乏燃料池6的水位下降到臨界水位時，利用虹吸破壞方式自動觸發(fā)應(yīng)急補水系統(tǒng)對乏燃料池進行非能動補水，保證乏燃料8的安全冷卻和放射性包容，提高事故下乏燃料池的安全性；
[0030]4)隔離閥5在核電站運行時一直處于全開狀態(tài)，發(fā)生事故后無需進行調(diào)節(jié)，因此也就不存在失去動力無法開啟或人工操作難以到達的問題；
[0031]5)在乏燃料池6的水位降低到虹吸破壞管2時，虹吸作用在空氣壓力下自動破壞，再利用重力進行補水，因此本實用新型無需設(shè)置專門的水位測量裝置，也就不存在因失去動力源而導(dǎo)致水位測量出錯，使得應(yīng)急補水系統(tǒng)無法啟動的問題。
[0032]根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本實用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方式進行適當?shù)淖兏托薷?。因此，本實用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本實用新型的一些修改和變更也應(yīng)當落入本實用新型的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本實用新型構(gòu)成任何限制。
【主權(quán)項】
1.一種核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)，其特征在于:包括蓄水箱、虹吸破壞管和應(yīng)急補水管；所述蓄水箱的底部不低于乏燃料池的臨界水位，箱中充滿硼水，虹吸破壞管和應(yīng)急補水管分別密封連接在蓄水箱的頂部和底部；虹吸破壞管的自由端從乏燃料池上方插入池內(nèi)的硼水中，插入深度使其管口低于乏燃料池的正常水位但不低于臨界水位；應(yīng)急補水管的下端穿過乏燃料池的池壁與乏燃料池連通；虹吸破壞管和應(yīng)急補水管中也分別充滿硼水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)，其特征在于:所述虹吸破壞管的垂直高度為6?9米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)，其特征在于:所述應(yīng)急補水管的下端管口位于乏燃料池的臨界水位以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)，其特征在于:所述應(yīng)急補水管上設(shè)置有常開隔離閥。
【專利摘要】本實用新型公開了一種核電站非能動乏燃料池應(yīng)急補水系統(tǒng)，其包括蓄水箱、虹吸破壞管和應(yīng)急補水管；所述蓄水箱的底部不低于乏燃料池的臨界水位，箱中充滿硼水，虹吸破壞管和應(yīng)急補水管分別密封連接在蓄水箱的頂部和底部；虹吸破壞管的自由端從乏燃料池上方插入池內(nèi)的硼水中，插入深度使其管口低于乏燃料池的正常水位但不低于臨界水位；應(yīng)急補水管的下端穿過乏燃料池的池壁與乏燃料池連通；虹吸破壞管和應(yīng)急補水管中也分別充滿硼水。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型利用虹吸破壞來觸發(fā)非能動補水，完全擺脫了對安全級蓄電池等電力的依賴，因此能夠有效提高乏燃料池在全廠斷電或冷鏈全部喪失的極端事故工況下的安全性。
【IPC分類】G21C15-18
【公開號】CN204407021
【申請?zhí)枴緾N201520068677
【發(fā)明人】劉永
【申請人】中廣核工程有限公司, 中國廣核集團有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年1月30日