一种冷却系统的制作方法

1.本发明涉及核电技术领域，特别涉及一种冷却系统。


背景技术：

2.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。乏燃料水池是用于湿法贮存乏燃料的设施，通常是指核电站或后处理厂等核设施贮存乏燃料的水池。
3.由于工程需要，乏燃料水池的温度需要维持在一定限值之内。乏燃料水池冷却系统能在机组正常运行和设计基准事故期间，带出乏燃料衰变热。现有技术中的乏燃料水池冷却系统，采用电动泵等能动部件的能动冷却方式，冷却系统对能动部件等支持系统的依赖性较强，冷却系统的可靠性较低。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的在于提供一种冷却系统，以解决冷却系统的可靠性较低的问题。
5.为了达到上述目的，本发明实施例提供一种冷却系统，包括：高位换热水箱、热水箱吸入口、第一冷水管、第二冷水管、热水管、管道泵、第一阀门、第二阀门、泵前阀门、泵后阀门和热交换器；
6.所述热交换器设置于核电厂内的乏燃料水池中，所述高位换热水箱设置于乏燃料水池厂房的顶部，所述高位换热水箱的安装高度高于所述热交换器的安装高度；
7.所述热水箱吸入口设置于所述高位换热水箱的底部，所述第二冷水管的第一端设置于所述热水箱吸入口处，所述热水管的第一端与所述高位换热水箱连通，所述第二冷水管的第二端和所述热水管的第二端设置于所述热交换器中；
8.所述热水管和所述第二冷水管和分别设置有所述第一阀门和所述第二阀门，所述第一冷水管设置有所述泵前阀门、所述管道泵和所述泵后阀门，所述泵前阀门和所述泵后阀门分别设置于所述管道泵的两侧；
9.所述第一冷水管的第一端与所述第二冷水管的第一位置连通，所述第一冷水管的第二端与所述第二冷水管的第二位置连通，所述第二冷水管的第一位置和所述第二冷水管的第二位置分别位于所述第二阀门的两侧。
10.可选的，所述高位换热水箱包括：导热水箱、排汽口和导通器；
11.所述导热水箱和所述导通器设置于所述高位换热水箱的顶部，所述排气口设置于所述导热水箱的顶部，所述导通器的第一端设置于所述导热水箱中，所述导通器的第二端设置于所述高位换热水箱中，所述导通器包含空心管道。
12.可选的，所述高位换热水箱还包括：汽水分离器，所述汽水分离器设置于所述高位换热水箱的内部，所述汽水分离器的底部与所述热水管的第一端连接。
13.可选的，所述第一阀门、所述第二阀门、所述泵前阀门和所述泵后阀门均为蝶阀。
14.可选的，所述冷却系统还包括：第一补水管，所述第一补水管的第一端与所述第二冷水管的第二位置连通，所述第二冷水管的第二位置为所述第二阀门靠近所述热交换器的一侧。
15.可选的，所述第一补水管设置有断流止回阀。
16.可选的，所述冷却系统还包括：第二补水管，所述第二补水管的第一端与所述高位热换水箱的顶部连接，所述第二补水管的第二端与核电厂内的核岛除盐水分配系统连接，所述第二补水管的第二端还与核电厂内的消防水分配系统连接。
17.可选的，所述热交换器为浸没式热交换器。
18.可选的，所述冷却系统以大气为热阱。
19.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
20.本发明实施例中，所述冷却系统包括：高位换热水箱、热水箱吸入口、第一冷水管、第二冷水管、热水管、管道泵、第一阀门、第二阀门、泵前阀门、泵后阀门和热交换器；
21.所述热交换器设置于核电厂内的乏燃料水池中，所述高位换热水箱设置于乏燃料水池厂房的顶部，所述高位换热水箱的安装高度高于所述热交换器的安装高度；
22.所述热水箱吸入口设置于所述高位换热水箱的底部，所述第二冷水管的第一端设置于所述热水箱吸入口处，所述热水管的第一端与所述高位换热水箱连通，所述第二冷水管的第二端和所述热水管的第二端设置于所述热交换器中；
23.所述热水管和所述第二冷水管和分别设置有所述第一阀门和所述第二阀门，所述第一冷水管设置有所述泵前阀门、所述管道泵和所述泵后阀门，所述泵前阀门和所述泵后阀门分别设置于所述管道泵的两侧；
24.所述第一冷水管的第一端与所述第二冷水管的第一位置连通，所述第一冷水管的第二端与所述第二冷水管的第二位置连通，所述第二冷水管的第一位置和所述第二冷水管的第二位置分别位于所述第二阀门的两侧。
25.这样相比现有技术中的乏燃料水池冷却系统，采用电动泵等能动部件的能动冷却方式，冷却系统对能动部件等支持系统的依赖性较强，本发明实施例采用能动与非能动相结合的冷却方式，提高冷却系统的可靠性。
附图说明
26.图1是本发明实施例提供的一种冷却系统的示意图；
27.图2是本发明实施例提供的另一种冷却系统的示意图。
具体实施方式
28.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
29.如图1所示，本发明实施例提供一种冷却系统的示意图，如图1所示，包括：高位换热水箱11、热水箱吸入口12、第一冷水管13、第二冷水管14、热水管15、管道泵16、第一阀门17、第二阀门18、泵前阀门19、泵后阀门20和热交换器21；
30.所述热交换器21设置于核电厂内的乏燃料水池中，所述高位换热水箱11设置于乏燃料水池厂房的顶部，所述高位换热水箱11的安装高度高于所述热交换器21的安装高度；
31.所述热水箱吸入口12设置于所述高位换热水箱11的底部，所述第二冷水管14的第一端设置于所述热水箱吸入口12处，所述热水管15的第一端与所述高位换热水箱11连通，所述第二冷水管14的第二端和所述热水管15的第二端设置于所述热交换器21中；
32.所述热水管15和所述第二冷水管14和分别设置有所述第一阀门17和所述第二阀门18，所述第一冷水管13设置有所述泵前阀门19、所述管道泵16和所述泵后阀门20，所述泵前阀门19和所述泵后阀门20分别设置于所述管道泵16的两侧；
33.所述第一冷水管13的第一端与所述第二冷水管14的第一位置连通，所述第一冷水管13的第二端与所述第二冷水管14的第二位置连通，所述第二冷水管14的第一位置和所述第二冷水管14的第二位置分别位于所述第二阀门18的两侧。
34.结合图1，对本发明实施例中的非能动冷却的工作方式进行描述。如图1所示，所述高位换热水箱11的安装高度高于所述热交换器21的安装高度，所述高位换热水箱11中的水受到重力影响，通过所述第二冷水管14流入乏燃料水池中的所述热交换器21后，可以带出乏燃料水池中的热量。所述第二冷水管14中的冷水经过所述热交换器21后，水温上升，变成热水。所述第二冷水管14中的冷水将热水压入所述热水管15中，之后，热水再进入所述高位换热水箱11中。所述高位换热水箱11可以以大气或者其他介质作为热阱，将水的热量通过水箱壁面散入热阱中，所述高位换热水箱11中水的温度降低，热水又变为冷水。
35.在同体积的热水和冷水中，温度较高时，水密度较小，热水的质量比冷水的质量小，热水比冷水轻。利用重力、热水和冷水的密度差，所述高位换热水箱11中的水可以自动流入所述第二冷水管14中，所述热水第二冷水管14可以自动将所述热水管15中的水压入所述高位换箱11中，非能动冷却方式无需借助或依赖外力，实现水自然循坏流动，实现非能动式冷却，将乏燃料水池中的温度维持在一定范围之内。
36.所述第二阀门18可以用来控制所述第二冷水管14管路的通断，所述第一阀门17可以用来控制所述热水管15管路的通断。
37.结合图1，对本发明实施例中的能动冷却的工作方式进行描述。如图1所示，所述管道泵16将所述高位换热水箱11中的水，依次输送经过所述第一冷水管13、所述热交换器21和所述热水管15，最后压回所述高位换热水箱11中。当水经过乏燃料水池中的所述热交换器21时，可以带出乏燃料水池中的热量，实现能动式冷却，将乏燃料水池中的温度维持在一定范围之内。能动式冷却方式作为所述冷却系统冷却方式的补充。
38.所述泵前阀门19或所述泵后阀门20可以用来控制所述第一冷水管13管路的通断。所述泵前阀门19和所述泵后阀门20可以用来控制所述管道泵16工作的运行或暂停，也方便所述管道泵16维修时的拆卸。
39.本发明实施例采用能动与非能动相结合的冷却方式，当核电厂内出现停电、所述管道泵16故障或其他异常情况时，所述冷却系统可以利用非能动式冷却的方式继续运行，所述冷却系统对能动部件等支持系统的依赖性较弱，所述冷却系统的可靠性较高。
40.非能动式冷却的工作方式，可以减少能源的消耗。能动与非能动相结合的冷却方式，冷却方式多样化，冗余度较高。
41.所述冷却系统采用能动循坏和非能动循环双回路设计，两个回路中可以共用部分管线或设备，例如，所述热交换器21和所述热水管15是共用的，所述冷却系统的经济性较好。
42.本发明实施例提供的所述冷却系统可以单独投运，也可以作为现有乏燃料水池冷却系统的多样化补充，配合投运。
43.作为一种可选的实施方式，如图2所示，所述高位换热水箱11包括：导热水箱22、排汽口23和导通器24；所述导热水箱22和所述导通器23设置于所述高位换热水箱11的顶部，所述排气口23设置于所述导热水箱22的顶部，所述导通器24的第一端设置于所述导热水箱22中，所述导通器24的第二端设置于所述高位换热水箱11中，所述导通器24包含空心管道。
44.该实施方式中，所述高位换热水箱11中的气体可以依次通过所述导通器24和所述导热水箱22，最后通过所述排汽口23排出。所述导热水箱22可以通过所述排汽口23与外界进行气体交换，外界也可以通过所述排汽口23对所述高位换热水箱11进行监测。所述导热水箱22的设置，可以避免外界直接对所述高位换热水箱11中整箱水的污染，避免所述高位换热水箱11与外界的直接接触。
45.作为一种可选的实施方式，如图2所示，所述高位换热水箱11还包括：汽水分离器25，所述汽水分离器25设置于所述高位换热水箱11的内部，所述汽水分离器25的底部与所述热水管15的第一端连接。
46.所述热水管15中的水输入所述汽水分离器25后，所述汽水分离器25将水汽和水分离。水汽在所述汽水分离器25中上升的过程中，可以带动所述热水管15中的水向上传输，促进非能动自然循环。
47.作为一种可选的实施方式，所述第一阀门17、所述第二阀门18、所述泵前阀门19和所述泵后阀门20均为蝶阀。
48.该实施方式中，采用蝶阀是经济性和实用性的综合考量，蝶阀可以减少管道中的流通阻力，有利于非能动自然循环的形成，同时也减少能动循坏中的能源消耗。
49.作为一种可选的实施方式，所述冷却系统还包括：第一补水管26，所述第一补水管26的第一端与所述第二冷水管14的第二位置连通，所述第二冷水管14的第二位置为所述第二阀门18靠近所述热交换器21的一侧。
50.因沸腾蒸发或管道破裂失水等等原因，当乏燃料水池中水位不足，需要补充水时，所述冷却系统可以通过所述第一补水管26为乏燃料水池进行补水。所述冷却系统提供两种补水方式：重力非能动补水和管道泵能动补水。
51.重力非能动补水时，受到自然界重力影响，所述高位换热水箱11中的水经由所述第二冷水管14流入所述第一补水管26，最后补入乏燃料水池中。
52.管道泵能动补水时，所述管道泵16给水的传输提供动力，所述高位换热水箱11中的水经由所述第一冷水管13流入所述第一补水管26，最后补入乏燃料水池中。
53.当所述管道泵16发生故障或者核电厂内发生电力故障时，所述冷却系统可以依靠重力非能动补水方式给乏燃料水池进行补水。所述冷却系统对能动部件等支持系统的依赖性较弱，所述冷却系统的冗余度和可靠性较高。
54.作为一种可选的实施方式，所述第一补水管26设置有断流止回阀27。
55.该实施方式中，所述断流止回阀27可以控制所述第一补水管26管道的通断，同时可以防止发生虹吸现象。
56.作为一种可选的实施方式，所述冷却系统还包括：第二补水管28，所述第二补水管28的第一端与所述高位热换水箱11的顶部连接，所述第二补水管28的第二端与核电厂内的
核岛除盐水分配系统连接，所述第二补水管28的第二端还与核电厂内的消防水分配系统连接。
57.核岛除盐水分配系统或消防水分配系统可以对所述高位换热水箱11进行补水，保证所述高位换热水箱11中的水量。核电厂正常情况下，由核岛除盐水分配系统对所述高位换热水箱11补充洁净的除盐水。核电厂事故工况下，核岛除盐水分配系统无法进行补给，此时由消防水分配系统对所述高位换热水箱11进行补水。消防水分配系统可作为应急补水设施。
58.作为一种可选的实施方式，所述热交换器21为浸没式热交换器。
59.该实施方式中，浸没式热交换器可以加快热量的传导，提高所述冷却系统的工作效率。
60.作为一种可选的实施方式，所述冷却系统以大气为热阱。
61.该实施方式中，所述高位换热水箱11中水的热量通过水箱壁面散入大气中，通过形成冷却循环，不断带出乏燃料水池中的热量，降低并维持乏燃料水池中的温度。以大气为热阱，散热方式灵活。
62.本发明实施例中，所述冷却系统包括：高位换热水箱、热水箱吸入口、第一冷水管、第二冷水管、热水管、管道泵、第一阀门、第二阀门、泵前阀门、泵后阀门和热交换器；
63.所述热交换器设置于核电厂内的乏燃料水池中，所述高位换热水箱设置于乏燃料水池厂房的顶部，所述高位换热水箱的安装高度高于所述热交换器的安装高度；
64.所述热水箱吸入口设置于所述高位换热水箱的底部，所述第二冷水管的第一端设置于所述热水箱吸入口处，所述热水管的第一端与所述高位换热水箱连通，所述第二冷水管的第二端和所述热水管的第二端设置于所述热交换器中；
65.所述热水管和所述第二冷水管和分别设置有所述第一阀门和所述第二阀门，所述第一冷水管设置有所述泵前阀门、所述管道泵和所述泵后阀门，所述泵前阀门和所述泵后阀门分别设置于所述管道泵的两侧；
66.所述第一冷水管的第一端与所述第二冷水管的第一位置连通，所述第一冷水管的第二端与所述第二冷水管的第二位置连通，所述第二冷水管的第一位置和所述第二冷水管的第二位置分别位于所述第二阀门的两侧。
67.这样相比现有技术中的乏燃料水池冷却系统，采用电动泵等能动部件的能动冷却方式，冷却系统对能动部件等支持系统的依赖性较强，本发明实施例采用能动与非能动相结合的冷却方式，提高冷却系统的可靠性。
68.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。