CN103021486A - 一种核电站乏燃料运输多功能台架及卸料冷却方法 - Google Patents

Abstract

一种核电站乏燃料运输多功能台架，包括台架本体、卸料冷却模块和电气控制模块；所述台架本体包括台架水体支路、台架气体支路和气水分离与气体过滤排放支路；所述卸料冷却模块包括冷却小车和装载在冷却小车上的冷却器、冷却水支路和气体支路；所述电气控制模块用于控制台架本体和卸料冷却模块的各种工作状态。还具体提供了一种卸料冷却方法。采用本发明所述的核电站乏燃料运输多功能台架，可以满足乏燃料运输装卸过程中的功能需求，各部分实现了模块化设计和装置的复用，组装简单，拆卸方便，减少了设备体积和造价，设备运行过程中无污染气体或液体向外界环境排放。

Description

一种核电站乏燃料运输多功能台架及卸料冷却方法

技术领域

本发明涉及一种核电站乏燃料运输多功能台架及卸料冷却方法。

背景技术

在压水堆核电站，将更换下的乏燃料组件在贮存水池中经过若干年冷却后（时间与燃耗、铀235初始富集度等相关），需通过专用运输容器将其运输到后处理厂进行处理。国内只有大亚湾核电站启动了乏燃料运输工作，采用NRC许可的NAC-STC型运输容器。NAC-STC型运输容器可装26组AFA2G/AFA3G乏燃料组件。  

核电站乏燃料运输多功能台架用来配合运输容器完成组件的装卸操作，跟据相关工艺和使用要求，设备需具备以下功能：

1）装料前的充水排气：乏燃料组件装入运输容器前，对运输容器充满水，并将容器内气体排出；

2）装料后的充气排水：乏燃料组件装入运输容器后，需对运输容器进行充气，直至将容器内的水排空；

3）装料后的风干：装料后需风干容器内表面和燃料组件外表面；

4）装料后卸料冷却：在乏燃料组件装入运输容器后，如检漏不合格或其它原因，须打开容器内盖或将乏燃料组件卸出。若直接打开容器，则裸露空气中的乏燃料组件会释放大量的γ射线和中子；此外根据计算，容器内26组乏燃料组件热功率可达22.1kW，理论温度最高可达284℃。在此状态下，人员无法进行开盖或卸料操作，若对其直接充入冷水，也可能导致乏燃料组件激冷破损，存在巨大的核安全风险。因此在打开容器之前需要对组件进行缓冷，并对容器充水，将乏燃料组件屏蔽在水下。

5）气体排放符合环境及核电站相关系统的要求，能直接利用贮存水池内水。

6）效率高、可靠性高和所需操作人员少。

目前国外内尚无同类设备以及相关专利和文献。

发明内容

为解决核电站乏燃料运输容器运输过程中装料前后的充气排水、充水排气、风干、卸料冷却等操作，本发明提供一核电站乏燃料运输多功能台架及一种卸料冷却方法。

一种核电站乏燃料运输多功能台架，其特征在于：包括台架本体、卸料冷却模块，电气控制模块；所述台架本体包括台架水体支路、台架气体支路和气水分离与气体过滤排放支路；所述台架水体支路包括台架充水接头和台架排水接头，所述台架气体支路包括台架充气接头和台架排气接头；所述台架水体支路和台架气体支路都与所述气水分离与气体过滤排放支路连接；所述卸料冷却模块包括冷却器、冷却水支路、卸料气体支路和压缩空气充气支路，所述冷却水支路和卸料气体支路都通过所述冷却器进行连接，所述卸料冷却模块的冷却水支路包括依次连接的冷却充水接头、冷却充水管、冷却排水管和冷却排水接头，所述卸料冷却模块的卸料气体支路包括冷却充气接头和冷却排气接头，所述的压缩空气充气支路包括压缩空气充气接头和与之管路连接的第三三通装置；所述电气控制模块与台架本体和卸料冷却模块通过控制线路连接。

在使用台架本体对乏燃料运输容器进行充水排水，充气排气的操作中，所述台架充水接头和潜水泵连接，台架充气接头和压缩气源连接，台架排水接头和乏燃料运输容器的容器水口连接，台架排气接头和乏燃料运输容器的容器气口连接，所述排水支路与气水分离与气体过滤排放支路相连。

在对乏燃料运输容器进行卸料冷却的操作中，所述台架充水接头和潜水泵连接，冷却充水接头和台架排水接头连接，压缩空气充气接头和压缩气源连接，冷却排水接头和第三三通装置连接，第三三通装置还与乏燃料运输容器的容器水口连接，冷却排气接头和乏燃料运输容器的容器气口连接，所述排气支路与气水分离与气体过滤排放支路相连。

具体的，所述台架水体支路包括充水支路、排水支路、第一三通装置，所述充水支路和排水支路通过第一三通装置连接，所述充水支路包括台架充水接头和台架排水接头。

具体的，所述台架气体支路包括充气支路、排气支路、第二三通装置，所述充气支路和排气支路通过第二三通装置连接，所述充气支路包括台架充气接头和台架排气接头。

优选的，所述台架本体和/或卸料冷却模块还包括活动底盘。

具体的，所述第一三通装置和/或第二三通装置为三通球阀。

优选的，所述核电站乏燃料运输多功能台架，还包括检测其内部水位的液位检测装置。该液位检测装置可以是位于乏燃料运输容器内的液位计。

优选的，所述核电站乏燃料运输多功能台架各个支路与容器或外部接口的连接是使用快速接头连接。

具体的，所述卸料冷却模块中的冷却器为管壳式热交换器。

进一步的，所述管壳式热交换器的管程与所述卸料冷却模块的卸料气体支路连接，所述管壳式热交换器的壳程与所述冷却水支路连接。

优选的，所述电气控制模块包括用于供操作人员输入指令对核电站乏燃料运输多功能台架的工作进行控制的控制台，所述控制台采用远距离控制方式对核电站乏燃料运输多功能台架的工作进行控制。

具体的，所述气水分离与气体过滤排放支路包括依次连接的气水分离器、气水分离过滤器和离心风机。

进一步的，所述过滤器还包括过滤滤芯，过滤滤芯采用侧装式和快速连接方式安装在所述过滤器内。方便安装。

进一步的，所述气水分离器内还有两个液位计，检测气水分离器内的水位并形成检测冗余。

具体的，所述卸料气体支路在所述冷却器的前端依次安装有第二压力表、第一热电阻，所述卸料气体支路在所述冷却器的后端安装有第二热电阻。用于检测冷却气体的温度。

本发明还提供一种卸料冷却方法，使用上述核电站乏燃料运输多功能台架实现，包括如下步骤：

a. 将台架充水接头（18）和潜水泵连接，冷却充水接头和台架排水接头（20）连接，压缩空气充气接头和压缩气源连接，冷却排水接头和第三三通装置连接，第三三通装置还与乏燃料运输容器的容器水口连接，冷却排气接头和乏燃料运输容器的容器气口连接；

b.将去离子水通过所述冷却水支路从容器水口处充入，充水量以不淹至乏燃料运输容器内的乏燃料运输组件为上限；容器逸出气体，经冷却器管程排出到台架本体的气水分离与气体过滤排放支路；

c.从容器水口处连续通入压缩空气，从容器气口排出带放射性的高温气体；

d.排出的带放射性的高温气体通过所述冷却器、卸料气体支路、气水分离与气体过滤排放支路进行冷却、气水分离和过滤后排出；

e.重复b-d步骤，直至乏燃料的温度冷却到设定的水冷阈值温度；

f.向乏燃料运输容器内从容器水口充入冷却水直至冷却水从容器溢出，测量溢出水温度，如果水温大于设定的工艺允许温度，则向容器内连续注入冷却水置换，直至溢出的冷却水温度不大于工艺允许温度。

采用本发明所述的核电站乏燃料运输多功能台架，可以实现核电站乏燃料运输和装卸过程中的装料前充水排气、装料后充气排水、装料后的风干、装料后卸料冷却、气水分离、气体过滤、气体冷却等功能，各部分实现了模块化设计和装置的复用，组装简单，拆卸方便，减少了设备体积和造价，设备运行过程中无污染气体或液体排放。

附图说明

图1示出本发明一种具体实施方式的台架本体的主视图；

图2示出本发明一种具体实施方式的台架本体的俯视图；

图3示出本发明一种具体实施方式的台架本体的后视图；

图4示出本发明一种具体实施方式的卸料冷却模块的主视图；

图5示出本发明一种具体实施方式的卸料冷却模块的俯视图；

图6示出本发明一种具体实施方式的卸料冷却模块的侧视图

图7示出本发明一种具体实施方式的电气控制模块的示意图；

图8示出本发明一种具体实施方式的气水分离器的示意图；

图9示出本发明一种具体实施方式的台架本体各支路的连接关系示意图；

图10示出本发明一种具体实施方式的卸料冷却模块各支路的连接关系示意图；

各图中的附图标记名称为：1.台架小车、2.充水支路、3.气水分离器、4.第二流量计、5.排气支路、6.排水支路、7.第二三通装置、8.充气支路、9.第一电磁阀、11.第一液位开关、12. 第一三通装置、13.调节球阀、14. 第一流量计、15.气水分离器排水管路、16.离心风机、17.气水分离过滤器、18.台架充水接头、19.台架充气接头、20. 台架排水接头、21.台架排气接头、22.配电箱、23.气水分离器排气管路、24.第四液位计、25.潜水泵、26.空气过滤器、27.减压阀、28.水池、29.第一压力表、30.蝶阀、31.容器水口、 32.容器气口、101.冷却小车、102.第二压力表、103.冷却排水接头、104.第三三通装置、105.冷却器、106.第二热电阻、107. 压缩空气充气接头、109. 第一热电阻、110. 冷却充气接头、111. 冷却充水接头、112. 冷却排气接头、113.第二电磁阀、201.控制台、301.滤水碗、302.挡水罩、303.分离滤芯、304.气水分离液位开关。

具体实施方式

下面结合附图1至6和图9、图10，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明所述核电厂乏燃料运输多功能台架采用模块化设计，主要用于核电厂乏燃料组件运输和装卸，设备由台架本体、卸料冷却模块和公用的电气控制模块构成。

台架本体用于在正常状态下装料操作，可以完成工艺所需对核电厂乏燃料容器（以下简称容器）的充水排气、充气排水、充气风干的操作。

卸料冷却模块与台架本体配合使用，可以完成开盖操作前的乏燃料组件冷却、运输容器充水等功能。

一种核电站乏燃料运输多功能台架，其特征在于：包括台架本体、卸料冷却模块，电气控制模块；所述台架本体包括台架水体支路、台架气体支路和气水分离与气体过滤排放支路；所述台架水体支路包括台架充水接头18和台架排水接头，所述台架气体支路包括台架充气接头19和台架排气接头21；所述台架水体支路和台架气体支路都与所述气水分离与气体过滤排放支路连接；所述卸料冷却模块包括冷却器105、冷却水支路、卸料气体支路和压缩空气充气支路，所述冷却水支路和卸料气体支路都经过所述冷却器进行冷却，所述卸料冷却模块的冷却水支路包括依次连接的冷却充水接头111、冷却充水管，冷却排水管和冷却排水接头103，所述卸料冷却模块的卸料气体支路包括冷却充气接头和冷却排气接头，所述的压缩空气充气支路包括压缩空气充气接头107和与之管路连接的第三三通装置（104）；所述电气控制模块与台架本体和卸料冷却模块通过控制线路连接。

在使用台架本体对乏燃料运输容器进行充水排水，充气排气的操作中，所述台架充水接头18和潜水泵连接，台架充气接头19和压缩气源连接，台架排水接头和乏燃料运输容器的容器水口连接，台架排气接头21和乏燃料运输容器的容器气口连接。潜水泵从水池中抽水。

在充水排气操作中，水从充水接头18进入容器水口，将气体从容器气口挤压出，通过气水分离与气体过滤排放支路将气体排出。充气排水操作中，压缩气源从台架充气接头19进入容器气口，将容器内的水从容器水口带出，通过气水分离与气体过滤排放支路将水排出。

在对乏燃料运输容器进行卸料冷却的操作中，所述台架充水接头和潜水泵连接，冷却充水接头和台架排水接头连接，压缩空气充气接头和压缩气源连接，冷却排水接头和第三三通装置连接，第三三通装置还与乏燃料运输容器的容器水口连接，冷却排气接头和乏燃料运输容器的容器气口连接，所述排气支路与气水分离与气体过滤排放支路相连。

电气控制模块与台架本体和卸料冷却模块通过控制线路连接，对上述各个操作过程进行控制。

具体的，所述台架水体支路包括充水支路2、排水支路6、第一三通装置12，所述充水支路和排水支路通过第一三通装置12连接，所述充水支路包括台架充水接头18和台架排水接头20，所述排水支路6与气水分离与气体过滤排放支路相连。

具体的，所述台架气体支路包括充气支路8、排气支路5、第二三通装置7，所述充气支路8和排气支路5通过第二三通装置7连接，所述充气支路8包括台架充气接头19和台架排气接头21，所述排气支路5与气水分离与气体过滤排放支路相连。

台架本体，卸料冷却模块优选设置有方便移动的活动底盘，例如可以采用小车，图1中示出了台架小车的实施方式，台架小车1的车体作为台架本体的活动底盘，设备、管路等均安放在车体上。车体由箱体和车轮组成。箱体为框架结构，四面安装有折叠门；箱顶为可拆顶板，便于设备检修；箱体下板四边卷边，防止放射性水泄漏；箱体上安装有水槽，置于阀门、接头等易漏部件的正下方；箱体下部安装可以转向和制动的车轮，使得台架小车可以由操作人员推动，也可稳定地放置在需要的位置；台架小车顶部设有吊环，用于吊运。

以下给出本发明中包含各个支路的一种具体实施方式：

台架本体包含：

1）充水支路2：包含台架充水接头、第一流量计14、调节球阀13、第一三通装置12、台架排水接头及其连接管路等。台架充水接头用于与潜水泵25连接；第一流量计用于计量充水流量；调节球阀可以调节充水流量；第一三通装置用来切换水流方向，使流体在充水支路和排水支路之间切换。

2）排气支路5：包含台架排气接头、第一液位开关11、第二三通装置7及其连接管路构成。第二三通装置用来切换气流方向，使流体在充气支路和排气支路之间切换。

3）充气支路8：包含台架充气接头、空气过滤器26、减压阀27、第一压力表29、第一电磁阀9、第一液位开关11、第二三通装置7及其连接管路，其中第一液位开关、第二三通装置等与排气支路共用。减压阀可以调节入口压力，使之符合充气排水的工艺要求。

4）排水支路6：由台架排水接头、第一三通装置12、第二流量计4及其连接管路构成，其中第一三通装置、台架排水接头与充水支路共用。第二流量计用于计量排水流量。

5）气水分离与气体过滤排放支路：包括气水分离器3、气水分离排气管路23、气水分离排水管路15。如图8所示，气水分离器为全不锈钢制造筒形容器，内侧装有挡水罩302、滤水碗301，分离滤芯303等零部件；气水分离排气管路包含气水分离过滤器17、离心风机16及管路；气水分离排水管路由气水分离液位开关304、蝶阀30、接头及其管路构成。气水分离器分离出的气体通过气水分离过滤器清除水分、去除放射性物质、通过离心风机强排到核燃料厂房通风系统，气水分离器分离的水通过蝶阀排到水池内。

台架本体各支路的管路空间布置形式可以实现管路内积聚水可以通过重力或后续操作排空，并通过后续操作排空风干管路。

在使用台架本体对乏燃料运输容器进行充水排水，充气排气的操作中，所述台架充水接头和潜水泵连接，台架充气接头和压缩气源连接，台架排水接头和乏燃料运输容器的容器水口连接，台架排气接头和乏燃料运输容器的容器气口连接。潜水泵从水池中抽水。

充水排气操作流程如下：潜水泵从水池28汲水，通过第一流量计、调节球阀、第一三通装置，将水从容器水口注入；从容器气口排出的气体通过第二三通装置进入气水分离器，将水份分离并过滤，用离心风机排至核燃料厂房通风系统中；分离的水通过气水分离器的气水分离排水管路排回水池。如果容器充满水，水从气口溢出，触发第一液位开关，标志充水排气工作完成，系统停止工作。

充气排水中，压缩空气通过过滤、减压后由容器气口充入；把容器内的水从容器水口压出，经过第一三通装置、第二流量计进入到气水分离器；水中气体分离过滤后排放到核燃料厂房通风系统，水排入水池。气水分离液位开关304是为防止排出的水在气水分离器内水位过高而流入到排气支路。

风干和充气排水是一连续过程，通过流动气体排出容器内水蒸气，从而干燥乏燃料组件表面和容器内表面。在此过程中需要关闭气水分离的排水管路，防止放射性气体逸出。

气水分离器采用先分水后过滤的结构，利用拦截效应、惯性效应、扩散效应以及重力效应，有效将气水分离，并可以除去部分较大的颗粒状杂质。

卸料冷却模块主要由冷却器105、冷却水支路、卸料气体支路，卸料冷却模块优选也可以设置活动底盘，例如如图4所示的装载上述支路装置的冷却小车101。

1）冷却器：主要功能是将容器排出的高温气体通过水冷，使其温度降低到厂房通风系统允许排放温度，此外也是冷却水循环阶段冷却水排出通道。冷却器优选是管壳式换热器，采用不锈钢制造。

2）冷却水支路：借用了台架本体的充水支路，冷却水通过台架本体的充水支路进入到冷却器内，通过安装在冷却器壳程出口端的第三三通装置104转换，可以将冷却水排入到水池，也可以充入到容器内。

3）卸料气体支路：由第二压力表102、第一热电阻109、第二热电阻106、耐高温波纹管和台架本体的排气支路构成。第二压力表用来检测高温气体出口，即冷却器管程入口110处的压力；第一热电阻用来检测高温气体出口温度；第二热电阻用来检测冷却后气体的温度，即冷却器管程出口112处的温度。

在对乏燃料运输容器进行卸料冷却的操作中，所述台架充水接头和潜水泵连接，冷却充水接头和台架排水接头连接，压缩空气充气接头和压缩气源连接，冷却排水接头和第三三通装置连接，第三三通装置还与乏燃料运输容器的容器水口连接，冷却排气接头和乏燃料运输容器的容器气口连接，所述排气支路与气水分离与气体过滤排放支路相连。

上述核电站乏燃料运输多功能台架实行的乏燃料卸料冷却方法，第三三通装置连接压缩空气充气支路和冷却排水接头，第三端用于将冷却水排出，可以直接排入水池28。

卸料冷却可以分为两个工作阶段。

第一阶段是气水混充阶段：通过第三三通装置104切换，可以交替向容器充入压缩空气和冷却水，充入的水吸热气化后排出容器，将容器内的热量带出，从而降低乏燃料组件表面温度，并通过缓慢淹没方式，防止乏燃料组件浸入冷水后发生激冷破裂。从容器中排出的高温气体经过冷却器的冷却，温度降低到核燃料厂房通风系统允许温度以下后排放到核燃料厂房通风系统。

第二阶段是冷却水循环阶段：运输容器充满冷却水后，水从容器内溢出，测量溢出水温度，如果水温大于工艺允许温度，则向容器内连续注入冷却水置换，直至温度低于允许水温。

在冷却器的前后端安装有第二压力表、第一热电阻、第二热电阻，第二压力表用来检测运输容器排出高温气体，即冷却充气接头110处压力；第一热电阻用来检测冷却充气接头110温度；第二热电阻用来检测冷却排气接头112温度。

电气控制模块用于对台架本体和卸料冷却模块的操作进行可编程的控制。包括一个可编程控制器，进行逻辑控制、信号采集等工作。例如可以采用西门子的PLC控制系统，CPU采用CPU 224XP,并扩展了1个数字量扩展模块和2个模拟量扩展模块。

还包括一个显示终端作为人机界面，对系统流量、压力、温度等状态进行监视，例如TP170触摸屏。

控制程序分为一个主程序和5个子程序，分别执行卸料冷却、充水排气、充气排水、充气干燥、初始化等功能。

如图7所示，电气控制模块的配电箱22可以安装在台架本体上，在配电箱内安装有可编程控制器、断路器、接触器、隔离变压器等电气元件。

控制台201上安装有显示终端、按钮、开关等监控用电气元件，可以将控制台放置到其他位置实现对多功能台架远程监控。

台架本体和卸料冷却模块的各个管路之间采用法兰连接，便于零部件的拆卸维修。

各三通装置可以采用三通球阀实现，方便安装使用。

优选的，所述核电站乏燃料运输多功能台架，还包括位于容器内用于检测其内部水位的液位检测装置。例如通过在容器内放置浮球液位计，在对容器充水的过程中，如果充满容器，水将溢出则可自动停止充水功能；如果排干容器，也可以通过检测自动停止排水操作。

优选的，所述台架本体和卸料冷却模块的各个支路与容器或外部接口的连接是使用快速接头连接，例如台架充水接头18、台架排水接头20、台架充气接头19、台架排气接头21、冷却充水接头、冷却排水接头、压缩空气充气接头107、冷却排气接头都是使用快速接头，例如采用具有截止阀的快速接头方便安装，在手动操作过程中即使出现误操作，也便于更换接口，并能防止放射性物质（水或气）扩散。而且使用快速接头，管路可以单独存放，安装和拆卸简单可靠，并能防止放射性水沾污地面。

冷却器的冷却能力大于所运输的乏燃料组件的最大发热功率，具体的，所述卸料冷却模块中的冷却器为管壳式热交换器。管壳式热交换器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，能在高温、高压下使用，且冷却器管程内冷却介质可为水或气体。

进一步的，所述管壳式热交换器的管程与所述卸料冷却模块的卸料气体支路连接，所述管壳式热交换器的壳程与所述冷却水支路连接，管壳式热交换器壳程的入口与第一三通装置12连接，管壳式热交换器壳程出口与第三三通装置104连接。

卸料冷却过程中，排出高温气体的温度超过核燃料厂房通风系统允许温度，需要对其进行冷却。在冷却支路设计中，采用管壳式热交换器（管程内介质可为高温气体和水，壳程介质为冷却水），冷却器冷却水与充入容器内的水，均从水池吸入，通过冷却器壳程出口端的第三三通装置104切换，可以将冷却水充入容器，也可将冷却水排到水池。在充水过程中，容器排出高温气体通过冷却器冷却后，温度降低到允许排放温度以下；在充气过程中，高温气体通过冷却器冷却后，温度降低到允许排放温度以下，冷却器冷却水流入水池，实现冷却水的循环使用。

优选的，所述电气控制模块包括用于供操作人员输入指令对核电站乏燃料运输多功能台架的工作进行控制的控制台，所述控制台对核电站乏燃料运输多功能台架的工作进行控制是采用远距离控制方式进行操作的，例如控制台为模块化设计，可以将控制台从台架本体移出，可实现远距离操作，便于操作人员现场监控，减少人员辐射剂量；同时将电气元件与台架本体的湿热环境隔离，有利于电气控制系统可靠运行。

具体的，所述气水分离与气体过滤排放支路包括依次连接的气水分离器、气水分离过滤器和离心风机。在气水分离过程中，气水分离后的气体，通过过滤器、离心风机后排放到通风系统，避免带入放射性污染杂质，如果采用高效过滤器（HEPA）,过滤效率达到99.9%，排放符合环境要求。

进一步的，所述过滤器还包括过滤滤芯，过滤滤芯采用侧装式和快速连接方式安装在所述过滤器内。整个系统中需要经常更换的是过滤器的过滤滤芯，因此包容过滤滤芯的结构采用侧装式和快速连接，方便安装。

进一步的，所述气水分离器内还有两个液位计，检测气水分离器内的水位并形成检测冗余。

具体的，所述卸料气体支路在所述冷却器的前端依次安装有第二压力表、第一热电阻，用于检测冷却前气体的气压和温度；所述卸料气体支路在所述冷却器的后端安装有第二热电阻。用于检测冷却气体的温度。

本发明还提供一种卸料冷却方法，使用上述的核电站乏燃料运输多功能台架实行，包括如下步骤：

a. 将台架充水接头18和潜水泵连接，冷却充水接头111和台架排水接头20连接，压缩空气充气接头107和压缩气源连接，冷却排水接头103和第三三通装置104连接，第三三通装置还与乏燃料运输容器的容器水口连接，冷却排气接头110和乏燃料运输容器的容器气口连接；

b.将去离子水通过所述冷却水支路从容器水口31处充入，充水量以不淹至乏燃料运输容器内的乏燃料运输组件为上限；容器逸出气体，经冷却器105管程排出到台架本体的气水分离与气体过滤排放支路；

c.从容器水口处连续通入压缩空气，从容器气口排出带放射性的高温气体；

d.排出的带放射性的高温气体通过所述冷却器、卸料气体支路、气水分离与气体过滤排放支路进行冷却、气水分离和过滤后排出；

e.重复b-d步骤，直至乏燃料的温度冷却到设定的水冷阈值温度；

f.向乏燃料运输容器内从容器水口充入冷却水直至冷却水从容器溢出，测量溢出水温度，如果水温大于设定的工艺允许温度，则向容器内连续注入冷却水置换，直至溢出的冷却水温度不大于工艺允许温度。

卸料冷却过程中，需要将容器内的乏燃料组件余热导出，并用冷却水充满容器。在卸料冷却过程中，采用水、气交充的方式，首先将约一定体积的去离子水充入容器，保证此水量不会淹到乏燃料组件，因此不会对组件产生激冷，而在内部高温作用下，水分蒸发并向上运动，因水汽热传导能力远小于水，因此使容器内腔和乏燃料组件外壁降温不至于剧烈；然后从运输容器水口通入压缩空气，压缩空气从容器底部向上流动，快速将内部水蒸气带出，从而排出内部热量，降低乏燃料组件包壳表面温度。这样，可有效避免乏燃料组件激冷破损。

采用本发明所述的核电站乏燃料运输多功能台架，可以实现核电站乏燃料运输和装卸过程中的装料前充水排气、装料后充气排水、装料后的风干、装料后卸料冷却、气水分离、气体过滤和整个过程的气水分离、气体过滤等全部功能。

本发明各部分实现了模块化设计并装载在小车上，方便移动和运输。在使用中实现了装置的复用，减少了设备体积和造价，各支路的连接采用法兰连接和快速接头，组装简单，拆卸方便，设备运行过程中注意了带放射性气体或液体的过滤以及对冷却水的内循环利用，不仅减少用水量，且没有污染气体或液体对外界环境排放。本发明的控制终端，采用了触摸屏以及控制台模块化、智能化、远程化设计，实现了报警、遥控、一键启动等功能，方便操作者对操作过程的控制，避免了操作人员近距离可能暴露在辐射环境下的危险。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种核电站乏燃料运输多功能台架，其特征在于：包括台架本体、卸料冷却模块，电气控制模块；所述台架本体包括台架水体支路、台架气体支路和气水分离与气体过滤排放支路；所述台架水体支路包括管路连接的台架充水接头（18）和台架排水接头（20），所述台架气体支路包括管路连接的台架充气接头（19）和台架排气接头（21）；所述台架水体支路和台架气体支路都与所述气水分离与气体过滤排放支路连接；所述卸料冷却模块包括冷却器（105）、冷却水支路、卸料气体支路和压缩空气充气支路，所述冷却水支路和卸料气体支路都通过所述冷却器进行热交换，所述卸料冷却模块的冷却水支路包括依次连接的冷却充水接头（111）、冷却充水管、冷却排水管和冷却排水接头（103），所述卸料冷却模块的卸料气体支路包括管路连接的冷却充气接头（110）和冷却排气接头（112），所述的压缩空气充气支路包括压缩空气充气接头（107）和与之管路连接的第三三通装置（104）；所述电气控制模块与台架本体和卸料冷却模块通过控制线路连接。

2.如权利要求1所述核电站乏燃料运输多功能台架，其特征在于：所述台架水体支路包括充水支路（2）、排水支路（6）、第一三通装置（12），所述充水支路和排水支路通过第一三通装置（12）连接，所述充水支路包括台架充水接头（18）和台架排水接头（20），所述排水支路（6）与气水分离与气体过滤排放支路相连。

3.如权利要求1所述核电站乏燃料运输多功能台架，其特征在于：所述台架气体支路包括充气支路（8）、排气支路（5）、第二三通装置（7），所述充气支路（8）和排气支路（5）通过第二三通装置（7）连接，所述充气支路（8）包括台架充气接头（19）和台架排气接头（21），所述排气支路（5）与气水分离与气体过滤排放支路相连。

4.如权利要求1所述核电站乏燃料运输多功能台架，其特征在于：所述台架本体和/或卸料冷却模块还包括活动底盘。

5.如权利要求1所述核电站乏燃料运输多功能台架，其特征在于：还包括用于检测其内部水位的液位检测装置。

6.如权利要求1所述核电站乏燃料运输多功能台架，其特征在于，所述电气控制模块包括用于供操作人员输入指令对核电站乏燃料运输多功能台架的工作进行控制的控制台（201），所述控制台采用远距离控制方式对核电站乏燃料运输多功能台架的工作进行控制。

7.如权利要求1所述核电站乏燃料运输多功能台架，其特征在于：所述气水分离与气体过滤排放支路包括依次连接的气水分离器（3）、气水分离过滤器（17）、离心风机（16）及气水分离器排水管路（15）。

8.如权利要求7所述核电站乏燃料运输多功能台架，其特征在于：所述气水分离过滤器还包括过滤滤芯，过滤滤芯采用侧装式和快速连接方式安装在所述气水分离过滤器（17）内。

9.如权利要求7所述核电站乏燃料运输多功能台架，其特征在于：所述气水分离器（3）内还包括高位液位计和低位液位计，其中高位液位计采用冗余方式设置。

10.一种卸料冷却方法，使用权利要求1至9任意一项所述核电站乏燃料运输多功能台架实行，包括如下步骤：

a. 将台架充水接头（18）和潜水泵连接，冷却充水接头（111）和台架排水接头（20）连接，压缩空气充气接头（107）和压缩气源连接，冷却排水接头（103）和第三三通装置（104）连接，第三三通装置（104）还与乏燃料运输容器的容器水口连接，冷却排气接头（110）和乏燃料运输容器的容器气口连接；

b.将去离子水通过所述冷却水支路从容器水口（31）处充入，充水量以不淹至乏燃料运输容器内的乏燃料运输组件为上限；容器逸出气体，经冷却器（105）管程排出到台架本体的气水分离与气体过滤排放支路；

c.切换第三三通装置（104），从容器水口（31）处连续通入压缩空气，从容器气口（32）排出带放射性的高温气体；

d.排出的带放射性的高温气体通过所述冷却器、气体支路、气水分离与气体过滤排放支路进行冷却、气水分离和过滤后排出；

e.重复b-d步骤，直至乏燃料的温度冷却到设定的水冷阈值温度；

f.向乏燃料运输容器内从容器水口（31）充入冷却水直至冷却水从容器溢出，测量溢出水温度，如果水温大于设定的工艺允许温度，则向容器内连续注入冷却水置换，直至溢出的冷却水温度不大于工艺允许温度。

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