[发明专利]一种基于热管的乏燃料池非能动余热导出系统

说明书

技术领域

本发明属于核电站安全技术领域，涉及一种利用热管低温差高效率导出核电站乏燃料池余热的非能动冷却系统。

背景技术

核电站的安全性是核电站设计运行的重要组成部分。继三里岛核事故和切尔诺贝利核事故后，福岛核电站事故再次给世界的核电发展敲响警钟。我国从美国引进的第三代反应堆AP1000采用了非能动安全系统思路，依靠重力、温差和压缩气体膨胀等自然力来驱动安全系统，不需要依赖泵、交流电源和1E级应急柴油发电机组等，在发生严重事故后72小时内可不依赖外界操作而保证核电站的安全。AP1000的非能动安全系统设计是一种创新型设计。然而严重事故72小时后，乏燃料池和安全壳等部件内仍然持续不断地释放热量，此类部件的不间断非能动余热排出是保障核电站长期安全面临的挑战。

目前乏燃料池的余热导出主要是通过乏燃料池余热导出系统实现，在泵的作用下，水由乏燃料池抽出后到达外置换热器，在此换热器中被冷却水冷却，从而排出热量。该种方法依赖电源驱动泵，且需要持续地提供冷却水源，严重事故下该冷却系统可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种基于热管的乏燃料池非能动冷却系统，其采用分离式热管技术，实现低温差高效率的导出乏燃料池余热，仅靠自然循环驱动系统，无需外界驱动力，具有运行可靠的优点。

实现本发明目的技术方案：一种基于热管的乏燃料池非能动余热导出系统，其中乏燃料组件设置在乏燃料池内；其在乏燃料池内的四周布置若干块隔板，且若干块隔板的高度均低于乏燃料池的高度；在每块隔板的下部开设多个隔板孔；

在隔板的外侧与乏燃料池内壁之间布置多根蒸发端热管，这些蒸发端热管被分成若干组；每组蒸发端热管的顶端出口延伸出乏燃料池并且连接一路上升管的入口，该路上升管的出口连接包括多根冷凝端热管的一组冷凝端热管的顶部入口，该组冷凝端热管的底部出口连接一路下降管的入口，该路下降管的出口向下延伸至乏燃料池内、连接一组蒸发端热管的底部入口；

工作介质依次流经蒸发端热管、上升管、冷凝端热管和下降管，再返回蒸发端热管，形成闭合余热导出回路；所述的每组冷凝端热管均设置在烟囱的下部内；每组冷凝端热管的高度均高于每组蒸发端热管的高度。

如上所述的一种基于热管的乏燃料池非能动余热导出系统，其所述的每组蒸发端热管包括的所有蒸发端热管的出口汇集在同一连接箱内，该连接箱的出口连通一路上升管的入口；所述的每组蒸发端热管包括的所有蒸发端热管的入口汇集在同一连接箱内，该连接箱的入口连通一路下降管的出口。

如上所述的一种基于热管的乏燃料池非能动余热导出系统，其所述的每组冷凝端热管包括的所有冷凝端热管的入口汇集在同一连接箱内，该连接箱的入口连通一路上升管的出口；所述的每组冷凝端热管包括的所有冷凝端热管的出口汇集在同一连接箱内，该连接箱的出口连通一路下降管的入口。

如上所述的一种基于热管的乏燃料池非能动余热导出系统，其所述的多根蒸发端热管以2～4层的形式布置在隔板的外侧与乏燃料池内壁之间。

如上所述的一种基于热管的乏燃料池非能动余热导出系统，其所述的工作介质为水、甲醇、乙醇、丙酮或氨水。

如上所述的一种基于热管的乏燃料池非能动余热导出系统，其若干块隔板的高度为乏燃料池的高度的1/3～4/5。

本发明的效果在于：本发明所述的一种基于热管的乏燃料池非能动冷却系统，其采用了热管冷却乏燃料池，热管工作介质相变换热实现低温差高效换热，依靠密度差自然循环驱动系统，且采用烟囱提供空气冷源，从根本上消除了对电源和操作人员的依赖，实现了乏燃料池的长期非能动高效换热冷却，具有很高的可靠性。

附图说明

图1是本发明所述的一种基于热管的乏燃料池非能动余热导出系统结构示意图；

图2是蒸发端热管在乏燃料池内的布置截面图。

图中：1.乏燃料组件；2.隔板孔；3.乏燃料池；4.蒸发端热管；5.下降管；6.隔板；7.冷凝端热管；8.烟囱；9.连接箱；10.上升管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种基于热管的乏燃料池非能动余热导出系统作进一步描述。

如图1所示，本发明所述的一种基于热管的乏燃料池非能动余热导出系统，主要包括乏燃料池3、乏燃料组件1、隔板6、蒸发端热管4、冷凝端热管7、下降管5、连接箱9和烟囱8。