核电厂乏燃料水池应急冷却装置及应急冷却系统的制作方法

本实用新型属于核电领域，更具体地说，本实用新型涉及一种核电厂乏燃料水池应急冷却装置及应急冷却系统。

背景技术：

核电厂中的乏燃料组件在乏燃料水池中有一定的衰变热，需要乏燃料水池冷却系统对其进行冷却，维持水池水温在一定温度以下，进而实现正常工况下防止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、燃料组件裸露融毁，防止造成大量放射性物质外泄。

现有百万千瓦级压水堆核电厂中，核辅助厂房内的乏燃料水池冷却系统 (PTR)流程示意图如图1所示，主要由循环冷却泵和换热器及配套管线组成。在核电厂正常运行工况及设计基准事故下，PTR系统运行，保持乏燃料水池水温低于某一限定值。

然而，在发生全厂失电甚至全厂丧失交流电超设计基准事故下，现有PTR 系统电动设备将因失去动力电源而停运，乏燃料水池冷却即告中断，乏燃料组件衰变热会导致乏燃料水池水在数小时内达到沸腾。若乏燃料水池池水长期沸腾，蒸汽携带放射性物质向乏燃料水池上部空间及邻近厂房弥散，恶化操作人员工作环境；另一方面，沸腾导致乏燃料水池水快速蒸发，如不能持续补充足够的水，将导致水池液位逐渐下降，乏燃料组件裸露并发生熔毁，造成大规模放射性物质不可控制的向外部释放。

现有技术中提供了一些能够解决上述问题的核电厂乏燃料水池应急冷却装置，但冷却设备为闭式冷却塔，需要有喷淋水持续供应才能实现乏燃料水池池水的冷却功能，造成了水资源的浪费，而且占用空间。

有鉴于此，确有必要提供一种无需喷淋水进行冷却、结构简单、操作方便、能快速投运的核电厂乏燃料水池应急冷却装置及应急冷却系统。

技术实现要素：

本实用新型的实用新型目的在于，克服现有技术的不足，提供一种无需喷淋水进行冷却、结构简单、操作方便、能快速投运的核电厂乏燃料水池应急冷却装置及应急冷却系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种核电厂乏燃料水池应急冷却装置，包括：设置于同一移动运载平台上的发电机组、循环冷却泵和空冷器；所述发电机组通过供电电缆与所述循环冷却泵和所述空冷器连接，用于为循环冷却泵和空冷器提供动力，所述循环冷却泵的入口通过引水管线与乏燃料水池的原冷却系统的取水口连接，所述循环冷却泵的出口通过连接管线与所述空冷器的入口连接，所述空冷器的出口通过回水管线向所述乏燃料水池输送冷却后的池水；

当所述乏燃料水池的原冷却系统发生故障时，所述发电机组驱动所述循环冷却泵和空冷器工作，循环冷却泵将引入的乏燃料水池的池水通过连接管线输送至空冷器进行冷却，所述空冷器对所述池水进行冷却后输送回所述乏燃料水池。

作为本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置的一种改进，所述发电机组为柴油发电机组，且连接有备用油箱和自动补油装置，通过自动补油装置从备用油箱向发电机组的自带油箱自动补油。

作为本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置的一种改进，所述发电机组为柴油发电机组，且连接有备用油箱，所述备用油箱与发电机组的自带油箱集成一体。

作为本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置的一种改进，所述连接管线上设置有保温层。

作为本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置的一种改进，所述核电厂乏燃料水池应急冷却装置还包括照明设备，并通过发电机组自带的蓄电池进行供电。

作为本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置的一种改进，所述核电厂乏燃料水池应急冷却装置还包括屏蔽箱体，所述屏蔽箱体覆盖在所述发电机组和循环冷却泵的外部。

作为本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置的一种改进，所述屏蔽箱体上设置有控制盘，所述空冷器设置有风机，所述控制盘与所述发电机组、循环冷却泵、空冷器的风机和照明设备连接。

作为本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置的一种改进，所述连接管线上设置有调节阀。

为了实现上述目的，本实用新型还提供了一种核电厂乏燃料水池应急冷却系统，包括乏燃料水池，所述核电厂乏燃料水池应急冷却系统还包括上述所述的核电厂乏燃料水池应急冷却装置。

相对于现有技术，本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置及应急冷却系统具有以下有益技术效果：

1)通过将发电机组、循环冷却泵和空冷器集成在一个移动运载平台上，各设备间固定连接，设备集成度更高，各设备协调运行便利且投运速度快；

2)只需采用空冷器作为冷却设备，无需喷淋水，节省了水资源，同时节省了移动运载平台上的空间，提高了装置的可用性；

3)通过将发电机组、循环冷却泵和空冷器集成在一个移动运载平台上，可作为独立的冷却模块进行异地存储和投运，提高了装置的机动性，并能保证装置不受电厂事故的影响，提高了装置的使用范围；

4)结构简单、使用方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置及应急冷却系统进行详细说明，其中：

图1为现有乏燃料水池冷却系统的结构示意图。

图2为本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置的结构示意图；

图3为本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却系统的结构示意图。

附图标记：

10-移动运载平台；12-发电机组；13-供电电缆；120-备用油箱；14-循环冷却泵；15-供电电缆；16-空冷器；18-控制盘；L1-引水管线；L2-连接管线；L3- 回水管线；L4-入口管道；L5-出口管线；L6-金属软管；L7-金属软管；4-核电厂乏燃料水池应急冷却装置；5-乏燃料水池；6-原冷却系统；7-核电厂乏燃料水池应急冷却系统。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、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，对本实用新型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实用新型，并非为了限定本实用新型。

请参阅图2和图3所示，本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置包括：设置于同一移动运载平台10上的发电机组12、循环冷却泵14和空冷器16；发电机组12通过供电电缆13与循环冷却泵14连接，发电机组12通过供电电缆 15与空冷器16连接，用于为循环冷却泵14和空冷器16提供动力，循环冷却泵14的入口通过取水管线L1与乏燃料水池5的原冷却系统6的取水口连接，循环冷却泵14的出口通过连接管线L2与空冷器16的入口连接，空冷器16的出口通过回水管线L3向乏燃料水池5输送冷却后的池水；

当乏燃料水池5的原冷却系统6发生故障时，发电机组12驱动循环冷却泵 14和空冷器16工作，循环冷却泵14将引入的乏燃料水池5的池水通过连接管线L2输送至空冷器16进行冷却，空冷器16对池水进行冷却后输送回乏燃料水池5。

具体地，当核电厂发生全厂失电甚至全厂丧失交流电和/或丧失最终热阱时，乏燃料水池5的原冷却系统6冷却功能丧失，本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置4可投入使用，此时，温度高达100℃的乏燃料水池5中的池水，从循环冷却泵14的入口管道L4引入，经过循环冷却泵14动力输送，进入空冷器16进行冷却，温度降低到合适温度后，从空冷器16的出口管线L5 返回乏燃料水池5，快速实现对乏燃料水池5中池水的冷却。

移动运载平台10采用可独立移动的装置实现，例如半挂拖车，满足道路通行条件，可实现异地存储和支援，提高了装置的机动性。

发电机组12为柴油发电机组，连接有备用油箱120和自动补油装置(图未示出)，自动补油装置为自动控制的油泵，当柴油发电机的自带油箱油位低时，自动补油装置(图未示出)可从备用油箱120(储油量可供柴油发电机额定功率下运行16小时)向柴油发电机的自带油箱自动补油。

作为本实用新型的另一种实施方式，备用油箱120也可与发电机组12的自带油箱集成一体，当集成为一体时，无需设置自动补油装置，便于携带。

空冷器16为常规的空冷器，设置有风机和管束，乏燃料水池5中的高温池水经过管束时，通过风机不断转动，产生的涡流不断将空气吸入，冷空气与管束接触后传递热量，将管束内的热池水不断冷却，待管束内的热池水冷却到合适温度后通过空冷器16的出口管线L5与回水管线L3重新输送回乏燃料水池 5，以此实现对事故工况下乏燃料水池5中的池水的冷却。循环冷却泵14和空冷器16之间的连接管线L2通常为不锈钢固定连接管线，在空冷器16热侧入口段，由于运行时温度较高，为防止运行时烫伤操作人员，对这部分连接管线 L2包裹保温层(图未示出)，在连接管线L2的其他位置也可根据需要包裹保温层，连接管线L2上设置有调节阀(图未标号)，用于调整进入空冷器16中的热池水的流量。

进一步地，本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置还包括照明设备(图未示出)，照明设备设置在屏蔽箱体(图未示出)内侧顶棚上，由柴油发电机组自带的蓄电池进行供电，方便操作人员夜间作业。

本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置还包括屏蔽箱体(图未示出)，屏蔽箱体(图未示出)覆盖在发电机组12和循环冷却泵14的外部，用于保护发电机组12和循环冷却泵14，防止外部环境对发电机组12和循环冷却泵14的腐蚀。

屏蔽箱体(图未示出)上还设置有控制盘18，控制盘18与发电机组12、循环冷却泵14、空冷器16的风机(图未示出)和照明设备(图未示出)连接，并通过开关控制发电机组12、循环冷却泵14、空冷器16的风机(图未示出)和照明设备(图未示出)的运行。通过设置控制盘18，可迅速对整个装置进行操作，无需在各个部件之间走动就能开启相关设备，节省了操作时间，提高了工作效率。

请继续参阅图2和图3所示，本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置 4的循环冷却泵14的入口管道L4通过金属软管L6和引水管线L1连接，空冷器16的出口管线L5通过金属软管L7和回水管线L3连接，金属软管L7可用橡胶软管替换。

本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置4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5产生排热作用，其相对于现有技术提供的动力源和冷却设备分别安装在不同移动车载平台上，投运时需要现场对接的应急冷却装置而言，独立性更强，提高应急冷却装置的可用性。同时，本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置4只需通过空冷器16进行冷却，无需采用喷淋水，提升了装置的可用性。

基于上述核电厂乏燃料水池应急冷却装置4的应用优势，本实用新型还提供了一种包括上述核电厂乏燃料水池应急冷却装置4的核电厂乏燃料水池应急冷却系统7(请参考图3)。

如图3所示，本实用新型的核电厂乏燃料水池冷却系统7包括乏燃料水池 5、乏燃料水池5的原冷却系统6部分管线，以及本实用新型实施例提供的核电厂乏燃料水池应急冷却装置4，其中，核电厂乏燃料水池应急冷却装置4与原冷却系统6并联设置，两者均是用于对乏燃料水池5进行冷却，不同的是，本实用新型实施例提供的核电厂乏燃料水池应急冷却装置4在核电厂发生超设计基准事故引发原冷却系统6发生故障时工作。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，核电厂乏燃料水池冷却系统7可包括一个或多个核电厂乏燃料水池应急冷却装置4，当该核电厂乏燃料水池冷却系统7包括多个核电厂乏燃料水池应急冷却装置4时，多个核电厂乏燃料水池应急冷却装置4之间并联设置，并且由于本实用新型的核电厂乏燃料水池应急冷却装置4为独立冷却模块，因此，根据乏燃料水池5的热负荷需求，可选择一个核电厂乏燃料水池应急冷却装置4单独运行，或两个、甚至多个核电厂乏燃料水池应急冷却装置4并列运行。

相对于现有技术，本实用新型核电厂乏燃料水池应急冷却装置及应急冷却系统具有以下有益技术效果：

1)通过将发电机组12、循环冷却泵14和空冷器16集成在一个移动运载平台10上，各设备间固定连接，设备集成度更高，各设备协调运行便利且投运速度快；

2)只需采用空冷器16作为冷却设备，无需喷淋水，节省了水资源，同时节省了移动运载平台10上的空间，提高了装置的可用性；

3)通过将发电机组12、循环冷却泵14和空冷器16集成在一个移动运载平台10上，可作为独立的冷却模块进行异地存储和投运，提高了装置的机动性，并能保证装置不受电厂事故的影响，提高了装置的使用范围；

4)结构简单、使用方便。

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