一种可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统技术方案

本发明专利技术提供一种可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统，包括：分离型热管换热器，分离型热管换热器包括冷凝换热管,蒸发换热管以及连接管，其中，蒸发换热管设置在乏燃料水池内，冷凝换热管设置在乏燃料水池外，并通过连接管与蒸发换热管相连接；喷淋管，喷淋管用于向冷凝换热管进行喷淋；第一阀门，第一阀门与喷淋管相连接；第二阀门，第二阀门的一端与收集水池相连接，第二阀门的另一端与第一阀门的前端相连接；以及第三阀门，第三阀门的一端与第一阀门的后端相连接，第三阀门的另一端先与喷淋泵相连接，再与收集水池相连接。通过本系统，确保其能长期进行非能动式冷却运行，也能在进行喷淋管启动时较大地提高冷却系统的冷却能力。

【技术实现步骤摘要】
一种可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统
本专利技术涉及一种可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统。
技术介绍
我国引进的AP1000核电站及后续自主研发的CAP1400、CAP1700大型先进压水堆核电站属于第三代核电技术，采用了大量先进非能动安全技术，能够保证严重事故后72小时内不需要人为干预。但严重事故后仅72小时不需要人为干预是不够的，需要考虑乏燃料水池及安全壳的长期非能动冷却。乏燃料水池事故后长期冷却时的热源温度一般在50～90℃，而空气温度一般在-40～50℃，但是需要冷却的热量很大，达到十兆瓦左右，这是一个小温差大传热量问题。针对该问题，热管换热器是一个可行的选择。但由于最终热阱为大气，如果采用空冷塔进行冷却，热管换热器向空气散热的冷凝端对流换热系数不高，则需要采用翅片强化换热。此外，由于AP1000及后续CAP1400、CAP1700核电站厂房及设备布置的紧凑性，采用分离式热管换热器将更为合宜。分离型热管换热器在冷却乏燃料池时，分离型热管的蒸发段布置于乏燃料池内，分离型热管的蒸发段布置于大气环境中，蒸发段和冷凝段通过连接管连接。该系统的优点是可以采用非能动动方式长期运行。但是受体积成本等影响，其散热能力有限，主要散热热阻来自乏燃料水池内池水对热管蒸发段的对流换热热阻以及空冷侧空气与热管冷凝段对流换热热阻。运行中对后者的换热热阻降低，可有效提高热管换热器的换热能力，也能在部分一定的高负荷工况下，不需要提高水池温度，就能满足散热需求。因此，如何提供一种确保其能长期进行非能动式冷却运行，也能比干空气空冷换热具有更高的换热能力的乏燃料池冷却系统成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出一种可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统，所述系统包括：分离型热管换热器，所述分离型热管换热器包括冷凝换热管,蒸发换热管以及连接管，其中，所述蒸发换热管设置在乏燃料水池内，所述冷凝换热管设置在所述乏燃料水池外，并通过所述连接管与所述蒸发换热管相连接；喷淋管，所述喷淋管用于向所述冷凝换热管进行喷淋；第一阀门，所述第一阀门与所述喷淋管相连接；第二阀门，所述第二阀门的一端与收集水池相连接，所述第二阀门的另一端与所述第一阀门的前端相连接；以及第三阀门，所述第三阀门的一端与所述第一阀门的后端相连接，所述第三阀门的另一端先与喷淋泵相连接，再与所述收集水池相连接。优选地，当所述第一阀门、第二阀门以及第三阀门关闭，所述喷淋泵不工作，所述分离型热管换热器在非能动状态下将所述乏燃料池内的热量散于空气中。优选地，当所述第三阀门和所述喷淋泵打开，所述喷淋管工作，向所述冷凝换热管进行喷淋。优选地，当供水压力足够高，关闭所述第三阀门和所述第二阀门，打开所述第一阀门，所述喷淋管执行喷淋操作。优选地，当所述收集水池的水位比较低时，可以打开所述第二阀门进行补水操作。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统，对热管换热器组件空冷冷凝段的空冷部分进行喷淋操作，能大幅降低空冷侧的对流换热热阻，从而提升分离型热管换热器组件的换热能力。2、本专利技术提供的可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统，当喷淋装置起作用时，热管换热器冷凝段的管外换热是有喷淋的空冷对流换热，将比干空气空冷换热具有更高的换热能力。3、本专利技术提供的可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统，确保其能长期进行非能动式冷却运行，也能在进行喷淋装置启动时一定程度上提高冷却系统的冷却能力。附图说明图1为本专利技术提供的可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统的示意图。1-冷凝换热管；2-蒸发换热管；3-连接管；4-收集水池；5-喷淋管；6-第三阀门；7-第一阀门；8-第二阀门；9-喷淋泵；10-乏燃料水池。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术提供了一种可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统，其特征在于，所述系统包括：分离型热管换热器，所述分离型热管换热器包括冷凝换热管1,蒸发换热管2以及连接管3，其中，所述蒸发换热管2设置在乏燃料水池10内，所述冷凝换热管1设置在所述乏燃料水池10外，并通过所述连接管3与所述蒸发换热管2相连接；喷淋管9，用于向所述冷凝换热管1进行喷淋；第一阀门7，所述第一阀门7与所述喷淋管9相连接；第二阀门8，所述第二阀门8的一端与收集水池4相连接，所述第二阀门4的另一端与所述第一阀门7的前端相连接；以及第三阀门6，所述第三阀门6的一端与所述第一阀门7的后端相连接，所述第三阀门6的另一端先与喷淋泵9相连接，再与所述收集水池4相连接。优选地，当所述第一阀门7、第二阀门8以及第三阀门6关闭，所述喷淋泵9不工作，所述分离型热管换热器在非能动状态下将所述乏燃料池内的热量散于空气中，其中冷凝换热管1在空气侧通过冷凝换热管与空气的自然对流换热将热量散于环境空气中。优选地，当所述第三阀门6和所述喷淋泵9打开，所述喷淋管9工作，向所述冷凝换热管1进行喷淋。空冷侧的对流换热能力得到大幅强化，这种工作模式下的分离型热管换热器组件的换热能力将比纯空冷有明显提升。优选地，当供水压力足够高，也可以利用供水管路的压力的进行喷淋操作，即关闭所述第三阀门6和所述第二阀门8，打开所述第一阀门7，所述喷淋管9执行喷淋操作。优选地，当所述收集水池4的水位比较低时，可以打开所述第二阀门8进行补水操作。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提供的可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统，对热管换热器组件空冷冷凝段的空冷部分进行喷淋操作，能大幅降低空冷侧的对流换热热阻，从而提升分离型热管换热器组件的换热能力。2、本专利技术提供的可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统，当喷淋装置起作用时，热管换热器冷凝段的管外换热是有喷淋的空冷对流换热，将比干空气空冷换热具有更高的换热能力。3、本专利技术提供的可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统，确保其能长期进行非能动式冷却运行，也能在进行喷淋装置启动时一定程度上提高冷却系统的冷却能力。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。进一步地，表1示出了种不同的结构中，单纯采用空冷的热管换热组件的换热能力与具有空气侧喷淋的热管换热组件换热能力比较情况。例如，在蒸发热管数量为7.6m长200根，5m长200根，冷凝管1141根。连接管内径80mm，蒸发段12.6m，上升段9m，水平段50m，冷凝管水平间距300mm，翅片高度30mm，冷凝段1在干空气环境中自然对流冷却时，可带走乏燃料池的热负荷为9.53MW；在喷淋装置启动后，同样的分离型热管换热器，冷凝段换热管外对流系数可以提高到原来的4倍左右，可以平衡约11.15MW的乏燃料池热负荷，即通过喷淋装置，冷却系统的换热能力提高了约17％。表1相同热管几何布置和运行条件下空气侧喷淋换热能力比较本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统，其特征在于，所述系统包括：分离型热管换热器，所述分离型热管换热器包括冷凝换热管,蒸发换热管以及连接管，其中，所述蒸发换热管设置在乏燃料水池内，所述冷凝换热管设置在所述乏燃料水池外，并通过所述连接管与所述蒸发换热管相连接；喷淋管，所述喷淋管用于向所述冷凝换热管进行喷淋；第一阀门，所述第一阀门与所述喷淋管相连接；第二阀门，所述第二阀门的一端与收集水池相连接，所述第二阀门的另一端与所述第一阀门的前端相连接；以及第三阀门，所述第三阀门的一端与所述第一阀门的后端相连接，所述第三阀门的另一端先与喷淋泵相连接，再与所述收集水池相连接。

【技术特征摘要】
1.一种可喷淋分离型热管冷凝段乏燃料池冷却系统，其特征在于，所述系统包括：分离型热管换热器，所述分离型热管换热器包括冷凝换热管,蒸发换热管以及连接管，其中，所述蒸发换热管设置在乏燃料水池内，所述冷凝换热管设置在所述乏燃料水池外，并通过所述连接管与所述蒸发换热管相连接；喷淋管，所述喷淋管用于向所述冷凝换热管进行喷淋；第一阀门，所述第一阀门与所述喷淋管相连接；第二阀门，所述第二阀门的一端与收集水池相连接，所述第二阀门的另一端与所述第一阀门的前端相连接；以及第三阀门，所述第三阀门的一端与所述第一阀门的后端相连接，所述第三阀门的另一端先与喷淋泵相连接，再与所述收集水池相连接。2.如权利要求1所述的可喷淋分离型热管冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴庆竹，叶成，陈丽，桂璐廷，王芳，袁钢，秦文松，黄欣培，罗云，匡以武，余欣，韩菲，王文，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31