[发明专利]一种应对严重事故的乏燃料水池自然通风及水回收系统

说明书

技术领域

本发明属于核电站燃料厂房通风系统的设计，具体涉及一种应对严重事故的乏燃料水池自然通风及水回收系统。

背景技术

对于第二代(M310)及第三代(AP1000)核电机组，现有乏燃料水池通风系统(核燃料厂房通风系统)的设计主要考虑三个方面：1.确保燃料厂房有关设备安全正常运行及人员进入所需的室内温度；2.限制燃料厂房室内环境空气中水蒸气含量，以减少燃料池壁面上结露的风险；3.在发生燃料装卸事故、铅罐装卸事故及LOCA事故时，降低排除空气中的放射性至可接受水平。可见，现有乏燃料水池通风系统设计只考虑乏燃料水池的正常工况及设计基准事故，在发生诸如地震叠加全厂断电、长时间全厂断电等严重事故时，整个燃料厂房不具有通风能力。事故工况下，乏燃料水池沸腾，而所在厂房无法通风会带了多种不利后果：首先，乏燃料水池沸腾产生的蒸汽会充满整个燃料厂房，继而随厂房压力的升高经各处压力边界发生不可预测的外溢，这些蒸汽最终将在核岛各处冷凝从而造成交叉的辐射污染；其次，这些溢出、冷凝并散布于核岛各处的冷凝水通常无法进行回收再利用；另外，随着事故进程的推进，一旦发生燃料组件熔毁和氢气释放，相对封闭却没有设置消氢设施的燃料厂房极有可能出现氢气聚集，继而发生氢气爆炸。

上述问题的存在与日本福岛事故之前业界对于核电厂事故的认识水平有关，鉴于日本福岛核电厂四号机组事故的严重性，必须对这些问题进行重新评估、针对性分析，并提出有效的解决方案。本发明以此为出发点，为乏燃料水池相关系统应对严重事故提出了切实可行的方案。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种应对严重事故的乏燃料水池自然通风及水回收系统，为乏燃料水池相关系统应对严重事故提出了切实可行的方案，实现严重事故条件下乏燃料水池所在厂房的自然通风和部分乏燃料衰变热的导出。

本发明的技术方案如下：一种应对严重事故的乏燃料水池自然通风及水回收系统，包括作为燃料厂房屋顶一部分的金属穹顶，金属穹顶周向上具有若干个通风通道，通风通道上方设有自然通风烟囱，通风通道的入口位于乏燃料水池的上方，通风通道的出口与收水器连接。

进一步，如上所述的应对严重事故的乏燃料水池自然通风及水回收系统，其中，所述的若干个通风通道的入口沿金属穹顶的周向均匀布置，并装有旋流发生器，通风通道的出口位于自然通风烟囱的中轴线；通风通道的截面为圆形，具有向内回转上升的螺旋形结构，并由与金属穹顶相连的通道格架支撑。

更进一步，所述的通风通道的内壁设有冷凝水回流导向槽，使冷凝水排至与通风通道连接的总回水管；通风通道靠近自然通风烟囱底部环形空气入口处的管段外表面设有强化换热的散热片。

更进一步，所述的通风通道的入口处设有通道隔离挡板，通道隔离挡板上装有挡板温度熔断开关，在事故工况下自动实现自然通风系统的接入。

进一步，如上所述的应对严重事故的乏燃料水池自然通风及水回收系统，其中，在自然通风烟囱出口与收水器排气口之间设有雾化喷淋器，雾化喷淋器与布置于厂房外的喷淋给水管线连接。

进一步，如上所述的应对严重事故的乏燃料水池自然通风及水回收系统，其中，所述的收水器具有若干个分别与不同的通风通道出口相连接的蒸汽入口，收水器顶部具有一个向上的蒸汽出口，蒸汽出口上方设有一个防止雨水倒灌的收水器端帽；收水器通过收水器回水支管与总回水管连接。

进一步，如上所述的应对严重事故的乏燃料水池自然通风及水回收系统，其中，所述的金属穹顶边缘上设有用于喷淋水收集的环形围水堰结构，围水堰结构的底部通过喷淋水回收支管与总回水管连接；所述的环形围水堰结构上还设有用于排出系统积水的围水堰排水管道，围水堰排水管道上设有围水堰排水管道截止阀，正常状态下，围水堰排水管道截止阀保持开启，事故状态下，围水堰排水管道截止阀关闭。

进一步，如上所述的应对严重事故的乏燃料水池自然通风及水回收系统，其中，所述的自然通风烟囱的底部圆周上设有起支撑作用的环形金属格架，环形金属格架的缝隙同时作为烟囱实现自然通风的空气入口。

进一步，如上所述的应对严重事故的乏燃料水池自然通风及水回收系统，其中，在乏燃料操作区域墙壁上设有用于控制乏燃料水池沸腾蒸汽流向的释放面板，释放面板由面板温度熔断开关控制，在事故工况下自动释放面板。