能动结合非能动的乏燃料水池喷淋冷却系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于核反应堆安全技术领域，具体涉及一种能动结合非能动的乏燃料水池喷淋冷却系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]乏燃料又称辐照核燃料，是经受过辐射照射、使用过的核燃料，通常是由核电站的核反应堆产生。乏燃料是具有高度放射性的，水在屏蔽辐射和散热方面性能很不错(对于那些由乏燃料释放出来的辐射来说，每7厘米深的水就能把辐射量减半)，因而乏燃料被储存在乏燃料水池的底部，直到其中的放射性物质活跃程度降低到一定程度后才会从乏燃料池中转移出来做后续的处理。
[0003]日本福岛核电站事故后，多个机组的乏燃料水池在相当长的一段时间内暂时失去冷却的能力，并导致乏燃料水池水温异常升高，因此乏燃料水池的安全性引起了国内外核电业界的广泛关注。而目前，乏燃料水池的冷却主要通过能动的补水系统和换热器。
[0004]核电站发生事故后，可能引起丧失厂外电能等并发事故，导致乏燃料水池丧失冷却，或发生泄漏，能动的补水系统、换热器和水位监测系统很可能不能使用。如果在事故后长时间内不能得到冷却或补充，会引起水池水温上升，水分不断蒸发，水位持续下降，甚至降至乏燃料组件以下，导致乏燃料组件裸露、过热和损坏，存在放射性物质释放的风险。
【发明内容】
[0005]针对目前乏燃料水池冷却及补水技术的缺陷，有必要设计一种非能动和能动相结合的冷却系统，在事故等特殊情况下(如缺少或失去外部电力供给的状况)，可以在较长时间内为乏燃料水池等设备提供持续、可靠的冷却降温和补水，避免乏燃料组件因为冷却水的减少所造成的核事故。
[0006]为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种能动结合非能动的乏燃料水池喷淋冷却系统，包括取水管路，设置在所述取水管路上的喷淋头和阀门，与所述取水管路相连的消防装置，还包括设置在高处并与所述取水管路相连的高位水箱，与所述阀门、消防装置相连的水位报警装置。
[0007]进一步，所述取水管路包括与所述高位水箱相连的第一取水管路，与所述消防装置相连的第二取水管路。
[0008]进一步，所述阀门包括设置在所述第一取水管路上的第一阀门，设置在所述第二取水管路上的第二阀门。
[0009]进一步，所述水位报警装置包括定子、浮子、报警信号发生器和蓄电池。
[0010]进一步，所述定子、浮子可随水位的升降互相接触或隔离。
[0011]更进一步，随着所述定子、浮子的互相接触或隔离，所述报警信号发生器能够进行报警或解除报警，通过报警信号发生器产生的信号控制所述阀门和消防装置的开启或关闭。
[0012]为达到以上目的，本发明还公开了一种用于以上所述的能动结合非能动的乏燃料水池喷淋冷却系统的控制方法，包括以下步骤:
[0013]水位报警装置发出报警，开启第二阀门和消防装置；
[0014]判断嗔淋头是否出水，如果已经出水，保持现有状态；如果未出水，开启弟一阔门；
[0015]水位报警装置解除报警，关闭已开启的阀门，关闭消防装置。
[0016]本发明的效果在于:
[0017]1.具备能动和非能动两种冷却补水方式，电力正常和不正常情况下均可以提供冷却和补水操作；
[0018]2.充分利用现有设备和条件，节省成本；
[0019]3.结构简单，可靠性高。
【附图说明】
[0020]图1是为本发明【具体实施方式】中能动结合非能动的乏燃料水池喷淋冷却系统布置示意图；
[0021 ] 图中:1-高位水箱，2-消防装置，3-燃料厂房，4-核岛厂房，5-乏燃料水池，6-第一取水管路，7-第一阀门，8-乏燃料组件，9-喷淋头，10-水位报警装置，11-定子，12-浮子，13-第二取水管路，14-第二阀门。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步描述。
[0023]如图1所示，本发明提供的能动结合非能动的乏燃料水池喷淋冷却系统，包括布置于核岛厂房4或燃料厂房3顶部的高位水箱1，保持与乏燃料水池5之间的巨大落差(至少20米)，该落差提供非能动喷淋的驱动压力。设置在乏燃料水池5侧壁上部的多个喷淋头9 (在本实施例中，喷淋头9匀布置于乏燃料水池长边侧壁，通过特定的角度，使喷淋水能够覆盖所有的乏燃料组件)。高位水箱I和喷淋头9之间通过第一取水管路6连接，在第一取水管路6上设置有通过直流电源控制水路开启和关闭的第一阀门7。
[0024]本发明提供的能动结合非能动的乏燃料水池喷淋冷却系统还包括消防装置2，在本发明中所采用的是目前核电站通用的消防装置，消防装置2通过第二取水管路13同第一取水管路6相连，在第二取水管路13上设置有通过直流电源控制水路开启和关闭的第二阀门14，消防装置2可以向喷淋头9提供消防水对乏燃料水池5进行冷却和补水，消防装置2的动力来自于气压罐和消防栗(图中未标出)。
[0025]本发明提供的能动结合非能动的乏燃料水池喷淋冷却系统还包括水位报警装置10，水位报警装置10包括定子11、浮子12，以及报警信号发生器和蓄电池(图中未标出)。在乏燃料水池5的侧壁设置滑轨，定子11与浮子12置于其中；定子11固定在乏燃料水池5侧壁上(高度根据乏燃料水池5所设定的警戒水位而定)，浮子12限定在滑轨中(位于定子11之上)随乏燃料水池5中的液面高度上下移动。定子11和浮子12上设有触点(图中未标出)，其中浮子12的触点高于水面，避免与水接触，当乏燃料水池5水位下降时，浮子12随液面下移，当定子11和浮子12两者触点发生接触后可接通水位报警装置10。水位报警装置10同第一阀门7和第二阀门14以及消防装置2相连，并可控制