[发明专利]一种结合有机闪蒸循环的乏燃料贮存池冷却和净化系统

说明书

本发明提供了一种结合有机闪蒸循环的乏燃料贮存池冷却和净化系统，包括乏燃料贮存池装置、净化系统、有机闪蒸循环系统和冷凝器散热装置，其中净化系统由过滤器和除盐床组成，冷凝器散热装置由翅片式冷凝器、喷淋器、喷淋管、水泵、流量指示器和储水池组成；有机闪蒸循环系统由蒸发器、闪蒸器、汽轮机、回热器、工质泵、冷凝器、储液罐组成；有机闪蒸循环系统与ORC系统相比传热匹配性高，输出功增加，而且可根据热源变化进行调整，进而提高热源利用效率；将有机闪蒸循环系统应用到乏燃料贮存池冷却和净化系统中，可使冷却和净化一体化系统实现非能动，确保供电可靠；翅片式冷凝器采用空冷加水冷进行冷却，确保温度过高时仍可实现快速冷却。

技术领域

本发明属于能源综合应用领域，尤其涉及一种结合有机闪蒸循环的乏燃料贮存池冷却和净化系统。

背景技术

核能因其低投入高回报的特点成为当前发电领域的一大热点。

当核燃料无法维持核反应时被称为乏燃料，乏燃料仍会衰变放出大量的热量，保持规定的温度与水质，可有效降低放射性活度，因此需对乏燃料贮存池内的乏燃料进行冷却和净化工作。

2020年电力行业提出“乏燃料贮存池冷却和净化系统”这一名词。当前乏燃料贮存池的冷却和净化系统存在两个问题，一是采用两条冷却系列、一条净化回路以及水位检测装置，冷却和净化分开必然会增加成本；二是采用取水管、回水管、驱动模块、冷却模块和净化模块一体式回路，但一旦发生断电或供电不足问题，循环无法实现非能动运行，此时乏燃料贮存池内的温度迅速上升逐渐沸腾成蒸汽，同时放射物保持较高活性，池内的水位下降、水质降低，乏燃料将面临裸露在外的风险，极可能存在爆炸等风险。

本发明提出一种结合有机闪蒸循环的乏燃料贮存池冷却和净化系统，将乏燃料的冷却和净化组成一体式回路，操作简单且节约成本；乏燃料贮存池冷却和净化系统结合有机闪蒸循环可以保证系统的非能动性，即使处于断电等极端条件，乏燃料的冷却和净化过程仍可正常运行；有机闪蒸循环系统可对乏燃料贮存池内的不同衰变热进行冷却发电；采用翅片式冷凝器可实现空冷、空冷+水冷两种冷却方式，以此满足不同的冷却需求。

发明内容

一种结合有机闪蒸循环的乏燃料贮存池冷却和净化系统，包括乏燃料贮存池(1)、净化系统(2)、有机闪蒸循环系统(3)和冷凝器散热装置(4)，净化系统(2)由第二流量计(22)、第一过滤器(23)、除盐床(24)以及第二过滤器(25)组成；有机闪蒸循环系统(3)由蒸发器(30)、第一水泵(302)、闪蒸器(31)、第一汽轮机(32)、流量阀(33)、混合阀(34)、第二汽轮机(35)、回热器(36)、第三流量计(37)、储液罐(38)以及工质泵(39)组成；冷凝器散热装置(4)由翅片式冷凝器(40)、喷淋管(41)、喷淋器(43)、第二水泵(46)、第二流量指示器(44)以及储水池(48)组成。

作为本发明优选的，所述乏燃料贮存池温度指示器(12)预警时，所述乏燃料贮存池的池水在重力作用或所述第一水泵(302)驱动下进入所述有机闪蒸循环系统(3)进行冷却发电；所述乏燃料贮存池的池水在有机闪蒸循环(3)内换热后流至净化系统(2)；所述换热后的池水被净化后流回所述乏燃料贮存池(1),至此实现冷却和净化一体式循环。

作为本发明优选的，所述乏燃料贮存池(1)的出水口高于所述有机闪蒸循环系统(3)的进水口，当第一水泵(302)不能运转时，可借助重力作用完成循环，实现非能动循环。同时，所述净化系统(2)的出水端高于所述乏燃料贮存池(1)的回水口。

作为本发明优选的，所述净化系统第一过滤器(23)和第二过滤器(25)之间存在控制阀(241)，此外，所述除盐床（24）两端也存在控制阀242、243，当除盐床出现故障或定期维修时，可关闭阀门242、243，打开阀门241，这样可以在不影响系统运行的前提下对除盐床(24)进行维修。

作为本发明优选的，所述净化系统除除盐床采用混合床除盐，可最大限度的满足水质的要求，有效降低放射物活性。