行喷淋，以得到在宽度方向上最佳的覆盖距离。乏燃料池是大面积水池，长度方向上需要多
个喷嘴共同喷淋才能确保完全覆盖。

 

　　

2.3 单位面积上的有效流量 如前所述，为给乏燃料池最热区域提供足够的喷淋流量，

需要了解单个喷嘴在喷淋覆盖区域内的单位面积有效流量，以确保每个燃料组件上都有足
够的冷却流量，以带走衰变热。

AP1000 由于使用了消防水和非能动安全壳冷却水箱作为水

源，因此供水压力在

0.4～0.7MPa。基于此条件，西屋选取了 4 种可商业采购的喷嘴型号，

在喷淋高度一定的情况下，对不同喷淋方向、不同喷淋角度、不同喷淋流量下的喷淋性能以
试验方式进行了研究，得到不同喷嘴的喷淋覆盖面积和单位面积喷淋流量，部分试验结果
如图

5 所示。 

　　可以看出不同喷嘴的喷淋覆盖面积无论在长度、宽度和形状上均有较大不同，单位面积
上的喷淋流量分布也不一致。型号

1 喷嘴的低流量区域位于喷淋覆盖区域的中心和四周，型

号

2 喷嘴的低流量区域则位于喷嘴侧，高流量区域位于喷嘴对面侧。即使相同的喷嘴，喷淋

方向不同时，喷淋性能也会有很大改变。

 

　　当多个喷嘴以一定的间距布置在乏燃料池墙壁上时，多个喷嘴之间还会产生互相影响
改变单位面积流量；研究发现，型号

1 类型的单个喷嘴产生的低流量区位于覆盖面积的中

心（如图

5），两个喷嘴间隔 1.1m 安装时，低流量区仅有一个，且位于两个喷嘴的中间位

置。研究结果也表明，不同型号的喷嘴叠加的效果也不同；因此针对不同类型的喷嘴，其叠
加喷淋性能也应分别进行试验研究，以便在设计时进行保守处理。

 

　　

2.4 系统设计 喷淋流量、喷嘴数量、布置间距、喷淋角度等均在系统设计时确定。根据乏

燃料池结构尺寸和乏燃料特性，基于试验得到的喷嘴喷淋性能，完成系统设计。可使用单一
型号的喷嘴，通过调整布置方式来达到要求的喷淋效果；也可以同时使用多种型号的喷嘴
达到要求的喷淋效果。

 

　　

AP1000 机组采用了不同型号的喷嘴，其布置示意如图 6，单组喷嘴就能达到要求的喷

淋流量和覆盖面积。为超设计基准事故后的乏燃料池提供冷却。

 

　　

3 结论 

　　

AP1000 第三代非能动压水堆核电站中首次为乏燃料池设置了喷淋系统，在超设计基准

事故或恐怖袭击导致乏燃料池水排空时，为乏燃料提供冷却，防止燃料组件过热引起锆合
金燃料棒损坏，释放放射性物质。

 

　　喷淋系统设计中的两个重要指标是喷淋覆盖面积和单位面积有效喷淋流量，基于喷嘴
的喷淋性能表现，确定喷嘴型号、数量以及布置方式，达到为大面积乏燃料池喷淋，提供足
够冷却流量的目的。

 

　　参考文献：

 

　　

[1]孙汉虹等.第三代核电技术 AP1000[M].北京：中国电力出版社，2010. 

　　

[2]西屋公司，乏燃料池喷嘴试验报告[D]. 

　　

[3]郑明光，杜圣华.压水堆核电站工程设计[M].上海科学技术出版社.