本發(fā)明涉及反應(yīng)堆設(shè)計(jì)技術(shù)，具體涉及一種乏燃料水池的設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：
典型的非能動(dòng)核電廠乏燃料水池的設(shè)計(jì)仍然沿用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)于類似于福島核電站這樣的長(zhǎng)期斷電事件，其應(yīng)對(duì)策略在于：在喪失交流電源（廠外電和兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)）時(shí)，池中水的熱容量能維持燃料的冷卻。水池表面蒸發(fā)的水汽通過(guò)專設(shè)釋放柵板排到廠外大氣中。廠址邊界的釋放濃度為規(guī)定限值的很小部分。電廠長(zhǎng)期斷電時(shí)乏燃料水池的補(bǔ)水從非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的抗震鑒定的安全相關(guān)補(bǔ)水接頭獲得，該接頭位于輔助廠房?jī)?nèi)，在水池沸騰時(shí)運(yùn)行人員可接近的區(qū)域。在延續(xù)喪失正常乏燃料水池冷卻這種不大可能的事件時(shí)，安全相關(guān)的水位儀表使主控室報(bào)警，并通知運(yùn)行人員啟動(dòng)補(bǔ)水，補(bǔ)水使水池水位保持在燃料組件以上至少7天。在開(kāi)始72小時(shí)內(nèi)，由安全相關(guān)的水源補(bǔ)水，在72小時(shí)到7天期間，由非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)輔助水箱補(bǔ)水。在類似于福島核電站事故情況下，乏燃料水池的長(zhǎng)期冷卻寄希望于非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的輔助水箱。乏燃料水池冷卻系統(tǒng)中的乏燃料水池補(bǔ)水，以及非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的補(bǔ)水都需要人員手動(dòng)操作相關(guān)閥門(mén)。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，閥門(mén)操作區(qū)也有可能放射性過(guò)高而使人員不宜接近，造成補(bǔ)水困難。如果在72小時(shí)到7天之間補(bǔ)水水量要求超過(guò)了安全相關(guān)水源，乏燃料水池補(bǔ)水由非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的輔助儲(chǔ)存水箱提供。但是非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)輔助儲(chǔ)水箱是需要能動(dòng)的泵提供動(dòng)力。雖然泵有應(yīng)急柴油機(jī)供電，但在全廠失電事故下，很可能無(wú)法運(yùn)行。在事故72小時(shí)后，如果發(fā)生超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故，備用柴油機(jī)和輔助柴油機(jī)都無(wú)法啟動(dòng)，非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)循環(huán)泵將會(huì)因?yàn)槭щ姸鵁o(wú)法工作，非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)將失去冷卻安全殼和向乏燃料水池補(bǔ)水的功能，隨著事故進(jìn)程的推進(jìn)，一旦發(fā)生燃料組件熔毀和氫氣釋放，相對(duì)封閉卻沒(méi)有設(shè)置消氫設(shè)施的燃料廠房極有可能出現(xiàn)氫氣聚集，繼而發(fā)生氫氣爆炸。上述問(wèn)題的存在與日本福島事故之前業(yè)界對(duì)于核電廠事故的認(rèn)識(shí)水平有關(guān)，鑒于日本福島核電廠四號(hào)機(jī)組事故的嚴(yán)重性，必須對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行重新評(píng)估、針對(duì)性分析，并提出有效的解決方案?！巴獠扛深A(yù)”是指能夠利用核電廠人力物力之外的各種資源對(duì)核電廠進(jìn)行干預(yù)從而緩解事故后果的能力?；凇巴獠扛深A(yù)”思想的核電廠設(shè)計(jì)就是要在核電站設(shè)計(jì)之初就預(yù)先建立起更充分的核電廠與外部資源的聯(lián)系渠道，通過(guò)這些渠道在事故發(fā)生時(shí)實(shí)現(xiàn)更加有效的“外部干預(yù)”。本發(fā)明基于“外部干預(yù)”思想，為乏燃料水池應(yīng)對(duì)嚴(yán)重事故提出了切實(shí)可行的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有乏燃料水池設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合“非能動(dòng)”和“外部干預(yù)”的設(shè)計(jì)思想，提供一種新型的乏燃料水池結(jié)構(gòu)，以保證嚴(yán)重事故下乏燃料貯存系統(tǒng)的安全性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于“外部干預(yù)”設(shè)計(jì)的乏燃料水池，包 括用于貯存新卸出的乏燃料的熱池、用于貯存已貯存過(guò)一段時(shí)間的乏燃料的冷池、用于收集冷凝水的集液池，所述的熱池、冷池和集液池依次通過(guò)隔板分離，冷池和集液池的冷卻水通過(guò)兩池之間的隔板下部開(kāi)口連通，冷池和熱池的冷卻水漫過(guò)兩池之間的隔板連通；在熱池、冷池和集液池上方傾斜設(shè)置第一傳熱板，第一傳熱板位于熱池上方的一端高于位于集液池上方的一端，在集液池的外側(cè)傾斜設(shè)置第二傳熱板，第一傳熱板和第二傳熱板將乏燃料水池與外部干預(yù)池分開(kāi)。進(jìn)一步，如上所述的基于“外部干預(yù)”設(shè)計(jì)的乏燃料水池，其中，所述的冷池中貯存的乏燃料為已貯存了一個(gè)換料周期的乏燃料。進(jìn)一步，如上所述的基于“外部干預(yù)”設(shè)計(jì)的乏燃料水池，其中，所述的外部干預(yù)池中的冷卻水的水位高于第一傳熱板的上表面高度。第一傳熱板與熱池和冷池液面之間的高度由燃料類型和貯存的總量并結(jié)合熱工計(jì)算決定。進(jìn)一步，如上所述的基于“外部干預(yù)”設(shè)計(jì)的乏燃料水池，其中，所述的第一傳熱板和第二傳熱板為鋼板。進(jìn)一步，如上所述的基于“外部干預(yù)”設(shè)計(jì)的乏燃料水池，其中，在所述的熱池和冷池內(nèi)分別設(shè)有乏燃料貯存格架，乏燃料貯存格架底部設(shè)有冷卻水入口，上部設(shè)有冷卻水出口。另外，反應(yīng)堆正常工況下所需的由泵和熱交換器組成的乏燃料水池冷卻水系統(tǒng)保留，分池儲(chǔ)存以及傳熱板設(shè)置僅在乏燃料水池冷卻系統(tǒng)失效且人員無(wú)法接近時(shí)，使乏燃料水池自發(fā)形成自然循環(huán)而采取的措施。本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明將新卸出的乏燃料和已經(jīng)貯存一段時(shí)間的乏燃料進(jìn)行分池貯存，利用隔熱板劃分出自然循環(huán)的流道，采用兩塊傾斜的鋼板將乏燃料水池與外部干預(yù)池隔開(kāi)，側(cè)板與鄰近隔板形成收集池，頂板作為乏燃料池和外部干預(yù)池傳熱的通道。外部干預(yù)池成為最終熱阱，并能夠通過(guò)直升機(jī)或遙控消防車(chē)為外部干預(yù)池進(jìn)行不間斷補(bǔ)水使其始終處于滿水狀態(tài)，乏燃料池內(nèi)部形成自然循環(huán)，通過(guò)蒸發(fā)和凝結(jié)作用將乏燃料池中的余熱導(dǎo)出，保證了池內(nèi)乏燃料的安全。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的乏燃料水池的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中，1.熱池2.冷池3.集液池4.外部干預(yù)池5.隔板6.隔板7.第一傳熱板8.第二傳熱板9.乏燃料貯存格架具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明所提供的基于“外部干預(yù)”設(shè)計(jì)的乏燃料水池包括用于貯存新卸出的乏燃料的熱池1、用于貯存已貯存過(guò)一段時(shí)間（例如一個(gè)換料周期，通常18個(gè)月）的乏燃料的冷池2、用于收集冷凝水的集液池3。所述的熱池1和冷池2之間通過(guò)隔板6分離，冷池2和集液池3通過(guò)隔板5分離。冷池2和集液池3的冷卻水通過(guò)兩池之間的隔板5下部開(kāi)口連通，冷池2和熱池1的冷卻水漫過(guò)兩池之間的隔板6連通。在熱池1、冷池2和集液池3的上方傾斜設(shè)置第一傳熱板7，第一傳熱板7位于熱池1上方的一端高于位于集液池3上方的一端，便于從熱池1蒸發(fā)的水汽在第一傳熱板7冷凝后的冷凝液滴向集液池3回流。在集液池3的外側(cè)傾斜設(shè)置第二傳熱板8，第一傳熱板7和第二傳熱板8 將乏燃料水池與外部干預(yù)池4分開(kāi)。第二傳熱板8與隔板5之間即形成集液池3的范圍。外部干預(yù)池4中注滿冷卻水，外部干預(yù)池4中的冷卻水的水位高于第一傳熱板7的上表面高度。在第二傳熱板8的一側(cè)，外部干預(yù)池4中的冷卻水可與集液池中的冷卻水進(jìn)行傳熱。第一傳熱板7和第二傳熱板8均為鋼板，保證剛度的同時(shí)，利于熱量的傳遞。本發(fā)明對(duì)乏燃料池的上述特征的設(shè)計(jì)，其宗旨是在保持傳統(tǒng)的乏燃料池設(shè)計(jì)的同時(shí)，根據(jù)福島事件的經(jīng)驗(yàn)反饋，進(jìn)行應(yīng)對(duì)嚴(yán)重事故的改進(jìn)?！氨３衷性O(shè)計(jì)”指的是指乏燃料密集貯存的方案、燃料貯存格架的制造、正常運(yùn)行狀態(tài)下的冷卻系統(tǒng)和凈化系統(tǒng)都不發(fā)生變化。當(dāng)出現(xiàn)類似于福島核電站相同情況，即長(zhǎng)期失電且運(yùn)行人員無(wú)法近距離對(duì)乏燃料池進(jìn)行干預(yù)時(shí)，乏燃料池內(nèi)的溫度會(huì)急劇升高（對(duì)于嶺澳核電廠乏燃料池，在全部喪失設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（RRI）或反應(yīng)堆和乏燃料水池冷卻系統(tǒng)(PTR)泵時(shí)，13個(gè)1/3堆芯的貯存燃料情況下，乏燃料池初始溫度65℃達(dá)到全堆沸騰僅僅需要7.5個(gè)小時(shí)）。由于熱池1內(nèi)的乏燃料相對(duì)于冷池2具有相對(duì)更高的釋熱密度，那么熱池1將先出現(xiàn)沸騰，當(dāng)沸騰產(chǎn)生水蒸氣與頂板（第一傳熱板7）接觸并與外部干預(yù)池4的冷水進(jìn)行換熱后將冷凝成小液滴，然后小液滴在傾斜的頂板上匯集并流向同樣是傾斜的側(cè)板（第二傳熱板8），流動(dòng)過(guò)程中一直被頂板冷卻并最終流入集液池3，集液池3里的冷卻水通過(guò)傳熱隔板5下部的開(kāi)口進(jìn)入乏燃料貯存池的冷池2底部并通過(guò)自然循環(huán)從乏燃料貯存格架9的底部入口進(jìn)入乏燃料貯存格架被乏燃料加熱，然后從乏燃料貯存格架9的上部出口流出，從而進(jìn)入冷池2上部，經(jīng)過(guò)隔板6的上方進(jìn)入熱池1，由于其溫度相對(duì)熱池中的水溫還是偏低的，因此，從冷池2進(jìn)入熱池1的水體會(huì)由于密度差流至熱池1的底部，從而完成一個(gè)完整的循環(huán)過(guò)程。外部干預(yù)池4成為最終熱阱，并能夠通過(guò)直升機(jī)或遙控消防車(chē)為外部干預(yù)池4進(jìn)行不間斷補(bǔ)水使其始終處于滿水狀 態(tài)。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。