專利名稱：利用熱電發(fā)電元件的核電站應(yīng)急電池充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向核電站應(yīng)急堆芯冷卻裝置提供應(yīng)急電源的應(yīng)急電池充電裝置， 更詳細涉及一種應(yīng)急電池充電裝置，其在核電站系統(tǒng)中的產(chǎn)生溫度差的核反應(yīng)堆、高溫管、 低溫管、蒸汽發(fā)生器等位置安裝熱電發(fā)電元件來利用核電站內(nèi)產(chǎn)生的衰變熱和余熱。
背景技術(shù)：
應(yīng)用輕水壓水堆型核反應(yīng)堆的核電站，雖然設(shè)計時充分考慮了安全裕度，但還會 發(fā)生意外安全事故。在發(fā)生冷卻水大量漏水事故、或供電中斷事故等的情況下，如果不能供 給充足的應(yīng)急冷卻水，則核反應(yīng)堆堆芯過熱，會發(fā)生核反應(yīng)堆損傷的事故。
因此，為了在發(fā)生事故時冷卻堆芯，應(yīng)急堆芯冷卻裝置需要順暢運行，現(xiàn)有的應(yīng)急 堆芯冷卻裝置采取利用電泵或蒸汽泵來供給冷卻水的方式。
為了使所述應(yīng)急堆芯冷卻裝置順暢運行，必需提供電泵或蒸汽泵運行所需的電 源，一般通過核電站站外電源、應(yīng)急柴油發(fā)電機、電池等來供電。
在應(yīng)急堆芯冷卻裝置發(fā)生外部供電中斷事故的同時，且應(yīng)急柴油發(fā)電機等發(fā)生故 障的情況下，對所述應(yīng)急堆芯冷卻裝置及用于處理事故的設(shè)備的供電中斷，使其不能運行。
雖然可以利用應(yīng)急電池對用于向堆芯供給冷卻水的應(yīng)急堆芯冷卻裝置供電，但目 前韓國核電站使用的一般應(yīng)急電池的容量僅僅是約8個小時，因此存在處理事故所耗的時 間長時，對應(yīng)急堆芯冷卻裝置的供電會中斷的問題。
發(fā)生事故時用于冷卻堆芯的現(xiàn)有技術(shù)，有韓國授權(quán)專利第10-056876號(應(yīng)急堆 芯冷卻水迂回最少地直接注入噴嘴)、韓國授權(quán)專利第10-0419194號(利用核反應(yīng)堆保護 容器和壓縮箱的應(yīng)急堆芯冷卻方法和裝置)等多個，但沒有公開應(yīng)急堆芯冷卻裝置發(fā)生供 電中斷事故時，為了順暢地向應(yīng)急堆芯冷卻裝置供電，通過熱電發(fā)電元件利用核反應(yīng)堆產(chǎn) 生的熱來對應(yīng)急電池進行充電的技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題而提出的。
本發(fā)明的目的在于提供一種裝置，其在核電站發(fā)生供電中斷事故、應(yīng)急柴油發(fā)電 機發(fā)生故障等不能順暢地對用于冷卻核反應(yīng)堆內(nèi)堆芯的應(yīng)急堆芯冷卻裝置供電的情況下， 利用核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱，對用于維持應(yīng)急堆芯冷卻裝置的冷卻功能而進行供電的應(yīng)急電池 進行充電。
另一方面，利用核反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱而得到的電力是使用熱電發(fā)電元件生產(chǎn)的，所 述熱電發(fā)電元件可以安裝在核電站內(nèi)產(chǎn)生溫度差的多個位置。
技術(shù)方案
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的利用熱電發(fā)電元件的核電站應(yīng)急電池充電裝置，其 向設(shè)置有電泵或蒸汽泵的應(yīng)急堆芯冷卻裝置提供應(yīng)急電源，包括
熱電發(fā)電元件100，檢測核電站內(nèi)產(chǎn)生的衰變熱和余熱，將所述檢測到的熱轉(zhuǎn)換為電能；電能轉(zhuǎn)換器200，與所述熱電發(fā)電元件100連接，用于將所述熱電發(fā)電元件100產(chǎn)生的電流以規(guī)定電壓輸出；應(yīng)急電池300，存儲從所述轉(zhuǎn)換器200輸出的電能。
所述熱電發(fā)電元件100可以安裝在低溫管10、核反應(yīng)堆容器20、高溫管30以及蒸汽發(fā)生器40中的至少一處以上。
在所述熱電發(fā)電元件100的兩側(cè)還可以具有導(dǎo)熱板。
在所述熱電發(fā)電元件100的一側(cè)還可以具有冷卻片140。
有益效果
根據(jù)上述本發(fā)明，提供一種利用熱電發(fā)電元件對向設(shè)有電泵或蒸汽泵的應(yīng)急堆芯冷卻裝置提供應(yīng)急電源的應(yīng)急電池進行充電的裝置，在因供電中斷、應(yīng)急柴油發(fā)電機等故障而不能順暢地對應(yīng)急堆芯冷卻裝置進行供電的情況下，將核反應(yīng)堆本身產(chǎn)生的衰變熱和余熱用作為熱電元件的高溫部來對向應(yīng)急堆芯冷卻裝置供電的應(yīng)急電池進行充電，可以提供應(yīng)急堆芯冷卻裝置運行所需的電源，或者對為了應(yīng)急冷卻而需要優(yōu)先使用的設(shè)備供電。 因此，具有可以延遲或防止因堆芯過熱導(dǎo)致核反應(yīng)堆損傷的效果。
圖1為將本發(fā)明的熱電發(fā)電元件安裝在低溫管、核反應(yīng)堆、高溫管的應(yīng)急電池充電裝置的結(jié)構(gòu)圖；其中，圖1a為沿圖1的A-A'連接線的截面圖。
圖2為表示本發(fā)明所用的熱電發(fā)電元件結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明所用的含有冷卻片的熱電發(fā)電元件的結(jié)構(gòu)圖。
附圖標(biāo)記說明
100 :熱電發(fā)電元件110 :陶瓷板
120 :導(dǎo)電板
130 :熱電半導(dǎo)體(P型半導(dǎo)體及N型半導(dǎo)體)
140 :冷卻片200 :電能轉(zhuǎn)換器
300 :應(yīng)急電池10 :低溫管
20 :核反應(yīng)堆30 :高溫管
40 :蒸汽發(fā)生器具體實施方式
下面根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。首先，對各個附圖的結(jié)構(gòu)部件附上附圖標(biāo)記時，對于同一組成部分，即使出現(xiàn)在不同附圖上，也盡可能使用相同的附圖標(biāo)記。 另外，在以下說明本發(fā)明時，認為有關(guān)公知功能或結(jié)構(gòu)的具體說明會不必要地混淆本發(fā)明要旨時，省略其詳細說明。
如圖1至圖3所示，本發(fā)明的利用熱電發(fā)電元件的核電站應(yīng)急電池充電裝置(以下稱為“本發(fā)明”)主要由以下部件構(gòu)成熱電發(fā)電元件100，檢測核電站內(nèi)產(chǎn)生的衰變熱和余熱，將所檢測到的熱轉(zhuǎn)換為電能；電能轉(zhuǎn)換器200，將所述熱電發(fā)電元件100產(chǎn)生的電流以規(guī)定電壓輸出；應(yīng)急電池300，存儲從所述轉(zhuǎn)換器200輸出的電能。
如圖1具體圖示，現(xiàn)有的核電站在發(fā)生事故時，應(yīng)急堆芯冷卻裝置執(zhí)行堆芯冷卻功能。此時所需的電源使用核電站站外電源，在站外電源中斷時，使用通過應(yīng)急柴油發(fā)電機 生產(chǎn)的電。另一方面，在所有供電中斷時，利用應(yīng)急電池300供電。
所述熱電發(fā)電元件100利用塞貝克(seebeck)原理,通過金屬兩端面存在熱差時 產(chǎn)生電動勢差而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象來簡單發(fā)電，與其他發(fā)電設(shè)備一樣，沒有機械驅(qū)動部分，利 用兩端間的溫度差，可以產(chǎn)生電動勢，從而可以利用核電站中產(chǎn)生的熱來充分發(fā)電。另外， 即使溫度不固定，也產(chǎn)生電動勢，即使因核反應(yīng)堆停止運行而使核反應(yīng)堆的輸出不正常，也 可以在核反應(yīng)堆變涼之前持續(xù)發(fā)電。
所述電能轉(zhuǎn)換器200將所述熱電發(fā)電元件100產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)換為固定電壓的電流 并輸出，從而可以對所述應(yīng)急電池300進行充電。
在核電站發(fā)生電源中斷事故的情況下，為了保持應(yīng)急堆芯冷卻裝置的功能，也通 過應(yīng)急柴油發(fā)電機、應(yīng)急電池300等向應(yīng)急堆芯冷卻裝置中設(shè)置的電泵或蒸汽泵供電。從 而，通過利用應(yīng)急柴油發(fā)電機、應(yīng)急電池300等向堆芯供給冷卻水，可以延遲或防止因堆芯 過熱導(dǎo)致堆芯熔融及核反應(yīng)堆損傷。但，在應(yīng)急柴油發(fā)電機也發(fā)生機械故障的情況下，利用 應(yīng)急電池300向應(yīng)急堆芯冷卻裝置及用于處理事故的周邊設(shè)備供電。但是，所述應(yīng)急電池 300容量有限，因此在處理事故所耗時間長的情況下，對核反應(yīng)堆的應(yīng)急堆芯冷卻裝置的順 暢供電中斷，失去冷卻功能，從而會發(fā)生因堆芯過熱導(dǎo)致堆芯熔融等重大事故。
不僅在核反應(yīng)堆正常運行中的情況下，而且在停止運轉(zhuǎn)時，在低溫管10、核反應(yīng)堆 20、高溫管30、蒸汽發(fā)生器40等中仍剩余衰變熱和余熱。在此，將一個以上的所述熱電發(fā) 電元件100安裝在低溫管10、核反應(yīng)堆20、高溫管30、蒸汽發(fā)生器40等中，利用核反應(yīng)堆 中剩余的衰變熱和余熱產(chǎn)電，所述電能轉(zhuǎn)換器200將所述熱電發(fā)電元件100生產(chǎn)的電力以 固定電壓輸出，所述應(yīng)急電池300存儲從所述電能轉(zhuǎn)換器200輸出的電能，從而可以對所述 應(yīng)急電池300進行充電。因此，在因供電中斷、應(yīng)急柴油發(fā)電機發(fā)生機械故障，不能順暢地 向應(yīng)急堆芯冷卻裝置中設(shè)置的電泵或蒸汽泵供電的情況下，可以通過應(yīng)急電池300向應(yīng)急 堆芯冷卻裝置供電，而且，在處理事故所耗時間長，且人不能接近而根本不能提供另外的電 源的情況下，也通過利用所述熱電發(fā)電元件的核電站應(yīng)急電池充電裝置，來使應(yīng)急電池300 可以穩(wěn)定地向電泵或蒸汽泵供電，從而應(yīng)急堆芯冷卻裝置可以正常執(zhí)行冷卻功能。
另外，在因核反應(yīng)堆內(nèi)堆芯變涼而不能利用所述熱電發(fā)電元件100進一步產(chǎn)電的 情況下，應(yīng)急堆芯冷卻裝置也就不需要運行了，如果堆芯的核反應(yīng)度變高，衰變熱和余熱變 大，產(chǎn)生高熱的情況下，所述熱電發(fā)電元件100可以利用所述衰變熱和余熱生產(chǎn)固定量以 上的電力，并向應(yīng)急電池300供電，所述應(yīng)急電池300順暢地向應(yīng)急堆芯冷卻裝置中設(shè)置的 電泵或蒸汽泵供電，從而所述應(yīng)急堆芯冷卻裝置可以執(zhí)行冷卻功能。
另外，如圖3所示，為了使所述熱電發(fā)電元件100高效產(chǎn)電，需要充分確保低溫，因 此可以在所述熱電發(fā)電元件100的低溫部設(shè)置冷卻片140，為了提高核電站內(nèi)產(chǎn)生的衰變 熱和余熱的導(dǎo)熱率，所述熱電發(fā)電元件100還可以具有導(dǎo)熱板。
以上詳細說明了本發(fā)明內(nèi)容的特征部分，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，這樣的具 體技術(shù)只是優(yōu)選實施方式，顯然本發(fā)明并不限于此。因此，本發(fā)明的實質(zhì)保護范圍由權(quán)利要 求書及其等同物定義。
權(quán)利要求
1.利用熱電發(fā)電元件的核電站應(yīng)急電池充電裝置，其向設(shè)置有電泵或蒸汽泵的應(yīng)急堆芯冷卻裝置提供應(yīng)急電源，包括 熱電發(fā)電元件(100)，檢測核電站內(nèi)產(chǎn)生的衰變熱和余熱，將所述檢測到的熱轉(zhuǎn)換為電倉泛; 電能轉(zhuǎn)換器(200)，與所述熱電發(fā)電元件(100)連接，用于將所述熱電發(fā)電元件(100)產(chǎn)生的電流以規(guī)定電壓輸出；以及 應(yīng)急電池(300)，存儲從所述轉(zhuǎn)換器(200)輸出的電能。
2.如權(quán)利要求1所述的利用熱電元件的核電站應(yīng)急電池充電裝置，其特征在于，所述熱電發(fā)電元件(100)安裝在低溫管(10)、核反應(yīng)堆容器(20)、高溫管(30)以及蒸汽發(fā)生器(40)中的至少一處以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的核電站應(yīng)急電池充電裝置，其特征在于，在所述熱電發(fā)電元件(100)的兩側(cè)具有導(dǎo)熱板。
4.如權(quán)利要求1或2所述的利用熱電發(fā)電元件的核電站應(yīng)急電池充電裝置，其特征在于，在所述熱電發(fā)電兀件(100)的一側(cè)具有冷卻片(140)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種向核電站應(yīng)急堆芯冷卻裝置提供應(yīng)急電源的應(yīng)急電池充電裝置，根據(jù)上述本發(fā)明，所提供的應(yīng)急電池充電裝置利用熱電發(fā)電元件對向應(yīng)急堆芯冷卻裝置提供應(yīng)急電源的應(yīng)急電池進行充電，從而具有應(yīng)急堆芯冷卻裝置可以正常執(zhí)行冷卻功能、可以延遲或防止因堆芯過熱導(dǎo)致核反應(yīng)堆損傷的效果。
文檔編號H02J7/00GK103001271SQ20111038700
公開日2013年3月27日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者李相宗, 田圣恩, 李杰雨, 俞炳泰, 金俊成, 尹泰英, 崔成旻, 金慧真, 樸相政, 沈亨根 申請人:韓電原子力燃料株式會社