[发明专利]从衰变热产生用于冷却并监视废核燃料池的动力

说明书

相关申请的相互参考

本申请要求2011年7月29日提交的临时申请序号No.61/513，051的优先权。

背景

1.技术领域

本发明总体上涉及废核燃料池，更具体地，涉及在动力中断的情况下能支援废核燃料池冷却和监视的动力源。

2.背景技术

压水式核反应堆通常以十八个月为周期进行燃料补给。在燃料补给过程中，堆芯内的一部分已放射的燃料组件被取出，然后被重新布置在堆芯周围的新燃料组件所替代。被取出的废燃料组件通常在水中被输送到容纳废燃料池的独立建筑，这些放射性燃料组件被储存在所述废燃料池中。废燃料池中的水足够深，从而将辐射屏蔽到一个可接受水平，同时防止燃料组件中的燃料棒达到能破坏燃料棒包壳的温度，所述包壳密闭地容纳放射性燃料物质和裂变产物。至少在燃料组件内的衰变热被降低到可用于干燥储存组件的温度水平之前持续进行冷却。

日本福岛第一核电站事件增强了对用于冷却废燃料池的系统长期没有动力可能造成的后果的关注。海啸造成了外部动力的中断，产生全厂断电时期。损失动力使得废燃料池冷却系统停机。由于被浸没在废燃料池中的高放射性废燃料组件对池水加热使池中温度升高，一些废燃料池中的水通过汽化和蒸发的方式而减少。长时间没有动力将补充水泵送到水池中，燃料组件可能会暴露，理论上这样会升高这些组件中燃料棒的温度，从而可能引起燃料棒包壳破裂，并且可能将放射能泄入环境中。

本发明的目标是提供一种能利用从废燃料池中产生的废弃衰变热所获得的动力而独立于现场动力或外部动力来维持废燃料池冷却的后备系统。

发明内容

通过一种废燃料储存设备方案来实现所述和其他目标，所述废燃料储存设备具有包封废燃料池的废燃料建筑，所述废燃料池填充有辐射屏蔽液体。废燃料池中的废燃料架设置成用于支撑废燃料或其他受到辐射的反应堆部件。动力产生系统设置成根据废燃料架和辐射屏蔽液体之间或辐射屏蔽液体和周围环境之间的温度差在没有外部源输入的情况下供应动力。泵系统由动力产生系统提供动力，以添加合适的液体冷却剂到废燃料池中。所述泵被配置有来自液体冷却剂辅助容器的流体入口和排入废燃料池的流体出口。所述泵系统可操作成在废燃料池中的辐射屏蔽液体低于某个液位时打开所述泵。理想地，所述辐射屏蔽液体和液体冷却剂都包括水。

优选地，废燃料储存设备包含在废燃料建筑内监视废燃料池状态的传感器。理想地，在其他动力源不可用时所述传感器由所述动力产生系统提供动力并将废燃料池的状态发送到远程位置。

在一个实施例中，所述动力产生系统包括热电模块。优选地，所述热电模块由废燃料架支撑在废燃料池内。在第二实施例中，所述动力产生系统包括斯特林发动机。在第三实施例中，所述动力产生系统包括有机朗肯循环发动机。在另一个实施例中，所述动力产生系统包括冗余的动力产生器，且优选地，每个动力产生器根据不同的转换温差原理来产生动力。

附图说明

通过结合附图阅读后面优选实施例的描述能进一步理解本发明，其中：

图1是根据下面所描述的本发明实施例构建的废燃料池设备的示意图；

图2是能作为图1实施例所采用的发电系统的一部分被使用的热电模块的示意图；

图3是能用于图1所示实施例的发电系统中的α-型斯特林发动机的示意图；

图4是能用于图1所示实施例的发电系统中的β-型斯特林发动机的示意图；

图5是能用于图1所示实施例的发电系统中的有机朗肯循环发动机的示意图。

具体实施方式

在海啸摧毁日本福岛第一核电站之后，加强了对引起废燃料池长时间失去冷却的全厂断电的潜在后果的关注。本发明提出了一种在没有外部动力可用时为核电站中废燃料池内容物的持续冷却提供其他路径的手段。