CN105139911A - 一种乏燃料贮存水池池底除污装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种乏燃料贮存水池池底除污装置，其包括设置在池底的行进系统，所述行进系统包括密封壳体，所述密封壳体内设有过滤系统；所述密封壳体外设有抽吸系统，该抽吸系统上端穿过密封壳体与过滤系统上端设置的进液口相连通；所述密封壳体内设有排空系统，该排空系统进液端与过滤系统下端设置的出液口相连通，出液端穿出密封壳体与乏燃料水池相连通。采用本发明的排污装置，能够避免放射性物质对人体造成伤害；能动部件少，使其仅由单一动力源驱动便可实现在池底边行走边抽吸、过滤的功能；实现在水下快速更换滤芯、安全检修及离水排空的功能；结构简单，可靠性高。

Description

一种乏燃料贮存水池池底除污装置

技术领域

本发明属于除污领域，具体涉及一种乏燃料贮存水池池底除污装置，主要用于清除乏燃料贮存水池中沉积在池底的固体污物。

背景技术

在核领域中，经燃烧后不能继续使用的燃料棒被称为“乏燃料”。乏燃料在被处理或处置之前需暂时贮存在十几米深的乏燃料贮存水池中，以屏蔽乏燃料的强放射性，避免其对环境或人体造成伤害。经过一段贮存时间后，乏燃料会向池水中释放带有放射性污物，如离子、微粒或细小的碎屑。其中较轻的悬浮在池水中，并被池水循环过滤系统去除，从而降低池水的放射性水平，将池水的放射性水平始终维持在允许的标准以下；而较重的会沉积在池底，不会被循环的水流带走，若大量累积同样会增加池水的放射性水平。因此，需要定期对水池底部的污物进行清除。

传统的除泥装置或除泥方法无法满足清除乏燃料贮存水池底部的污物。如：

1)用泵和管子直接从池底抽吸的方法，是将泵放在岸上或船上，将池底(或河底)的污物连同池水一起抽吸至岸上或船上的过滤槽中，把过滤出来的水再放回池中(或河中)，最后将污物运走处置。这样的方式会将带有放射性的污物和池水一起带到环境中来，在没有屏蔽措施保护的情况下会造成严重的放射性危害，因此是不允许的。如果沿程采取屏蔽措施，不仅笨重，现场情况多种多样且往往不具备安装条件，也不经济。因此该方法不适用乏燃料贮存水池。

2)先将池水(或河道水)抽干，再将设备或人员下到池底(或河底)进行清污，最后将清除的污物运走处置。这样的方法更不适用于乏燃料贮存水池，因为抽干池水将使乏燃料失去屏蔽，人员根本无法接近水池将设备放入池底，更无法下到池底进行清污工作，并面临临界的危险。

因此，清除乏燃料贮存水池池底的污物，既不可抽干水池，也不宜将污物抽出水池进行过滤等处理。另外，乏燃料贮存水池还有以下几个特点：

1)通常水深十几米，虽然水体清澈见底，但伸入池底的连接或操控装置在水中移动时的水阻及弯曲挠度均很大，且其折射效应明显，不利于操控和观察。

2)大部分池底空间被乏燃料组件及其格架所占，只露出四周一圈池底(见附图6、7)，因此完成工作的活动空间狭小。

3)乏燃料具有较强的放射性，一般的电子电力元件接近将损坏或无法正常使用。

针对上述情况，本发明针对乏燃料贮存水池这一特定的应用环境提出一种用于清除池底污物的除污装置。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种乏燃料贮存水池池底除污装置，该装置将多个系统集成在一起，结构紧凑，集成度高，占用空间小；能动部件少，使其仅由单一动力源驱动便可实现在池底边行走边抽吸、过滤的功能；实现水下快速更换滤芯、安全检修及离水排空的功能；结构简单，性能可靠。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种乏燃料水池池底除污装置，包括设置在池底的行进系统，所述行进系统包括密封壳体，所述密封壳体内设有过滤系统；所述密封壳体外设有抽吸系统，该抽吸系统上端穿过密封壳体与过滤系统上端设置的进液口相连通；所述密封壳体内设有排空系统，该排空系统进液端与过滤系统下端设置的出液口相连通，出液端穿出密封壳体与乏燃料水池相连通。

进一步，所述抽吸系统包括吸液管及设置在吸液管下端的吸头。

进一步，所述吸头为扁平吸嘴吸头。

进一步，所述吸头为双螺杆吸头，所述双螺杆吸头包括吸头壳体以及可转动的设置在吸头壳体内的双螺杆，该双螺杆上设有叶轮；所述吸液管对准叶轮的切线方向布置。

进一步，所述过滤系统包括过滤器，该过滤器包括滤芯、设置在滤芯顶端的滤芯顶板以及设置在滤芯底端的滤芯底板，所述滤芯顶板上设置进液口。

进一步，所述滤芯外的滤芯顶板和滤芯底板之间设有双层屏蔽筒体，每层屏蔽筒体上设有竖直方向的连通缝，每层屏蔽筒体上的连通缝错开布置；所述滤芯顶板的进液口上设有屏蔽小帽。

进一步，所述排空系统包括泵以及与泵相连接的驱动电机，该泵的进液端通过进液管线与过滤系统的出液口相连通，该泵的出液端通过穿设在密封壳体上的排液管线与乏燃料水池相连通。

进一步，所述泵和驱动电机均设置在过滤系统下游的密封壳体内，泵和驱动电机对应的密封壳体上设有密封检修门。

进一步，所述密封壳体内设有用于放置过滤腔体，所述过滤器设置在过滤腔体内；所述过滤腔体的顶部设有密封上盖，密封上盖与过滤器上的滤芯顶板之间形成进液腔室；所述过滤腔体的底部设有地漏。

进一步，所述除污装置还包括滤芯更换屏蔽容器及设置在滤芯更换屏蔽容器上的卷扬机；该滤芯更换屏蔽容器包括下部敞口的屏蔽体以及设置在该屏蔽体下部用于封闭屏蔽体的下屏蔽门。

本发明的有益技术效果在于：

1)本发明将众多系统巧妙的集成在一起，结构紧凑，集成度高，占用空间小，将该装置放置在乏燃料水池内，在排污时，能够避免放射性物质对人体造成伤害；

2)能动部件少，结构简单；本发明仅有一个动力源，行进系统巧妙借助排液推力工作，从而精简了易损部件，提高了可靠性；

3)将泵和驱动电机布置在滤芯的下游，可有效避免放射性物质直接与泵体接触或残留，从而提高了泵的寿命、可靠性及检修时辐射安全性；

4)采用水下更换滤芯，利用水体屏蔽辐射，可避放射性物质被带出至环境当中，辐射安全性好；

5)可在池底自行行走，避免因使用长杆类或钢丝绳等推拉工具而带来的弊端；长杆类工具在水中移动时因水阻的存在会产生挠曲变形甚至破坏，而利用钢丝绳拉动行进会因钢丝绳的倾斜而产生清扫盲区。

附图说明

附图1为本发明排污装置的整体结构示意图；

附图2a、2b为带屏蔽层的滤芯结构示意图；

附图3a、3b为本发明扁嘴吸头结构示意图；

附图4a、4b为双螺杆吸头结构示意图；

附图5a、5b、5c为滤芯更换原理示意图；

附图6为乏燃料格架放置在乏燃料贮存水池中的主视图；

附图7为乏燃料格架放置在乏燃料贮存水池中的俯视图。

图中：1—吊耳；2—滤芯顶板；3—导向板；4—密封壳体；5—过滤腔体；6—滤芯；7—吸液管；8—吸头；9—配重；10—车架；11—地漏；12—滤芯底板；13—母液出口；14—车轮；15—泵入口；16—泵；17—泵出口；18—驱动电机；19—驱动电机屏蔽层；20—排液口；21—密封检修门；22—耐辐照电缆；23—密封圈；24—抓头；25—密封上盖；26—滤液入口；27—扁平吸嘴；28—吸头壳体；29—叶轮；30—双螺杆；31—屏蔽小帽；32—屏蔽筒体；33—卷扬机；34—更换屏蔽容器；35—下屏蔽门；36—自动吊具。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，是本发明的除污装置，该装置主要包括动力系统、抽吸系统、过滤系统、行进系统、密封系统、屏蔽系统及排空系统。动力系统主要由泵16及其驱动电机18组成；抽吸系统主要由吸头8及吸液管7组成；过滤系统主要由过滤器及过滤腔体5组成；行进系统主要由车轮14及车架10及排水口组成；密封系统主要由密封壳体4、密封检修门21、密封上盖25及各个密封圈23组成；屏蔽系统主要由滤芯更换屏蔽容器34、驱动电机屏蔽层19及耐辐照电缆22组成；排空系统主要由排空地漏11及排液口20组成；其他部分主要由配重9及吊耳1组成。

下面对整个装置的结构进行详细的描述：

行进系统包括车轮14、设置在车轮14上的车架10以及设置在车架10上的密封壳体4。该密封壳体4内设有过滤腔体5，该过滤腔体5的上端设有上下两个台阶面的开口，该开口通过密封上盖25密封，该密封上盖25与开口的上台阶面配合，密封上盖25与台阶面之间设有密封圈23。车架10上设有配重9，为了平衡密封壳体4所排除的液体产生的浮力以及在起吊过程中保持姿态平衡。密封壳体4的上端设有吊耳1，用于起吊整个装置。为了便于起吊，密封上盖25上设有抓头24。

过滤系统包括过滤器，该过滤器设置在过滤腔体5内，该过滤器包括滤芯6、设置在滤芯6顶端的滤芯顶板2、设置滤芯6底端的滤芯底板12，滤芯顶板2与开口的下台阶面配合，滤芯顶板与下台阶面2之间设有密封圈。由此，滤芯顶板2与密封上盖25之间形成进液腔室。滤芯顶板2上设有进液口和抓头，滤芯外围顶板的下表面设有导向板3，导向板3可为在水下更换滤芯的操作提供导向作用。过滤腔体5的底部设有地漏11，该地漏11通过抓头进行密封，该抓头与地漏之间设施有密封圈。本发明的过滤器为了保证更好的密封性，滤芯外的滤芯顶板2和滤芯底板12之间设有双层屏蔽筒体32，每层屏蔽筒体上设有竖直方向的连通缝，每层屏蔽筒体上的连通缝错开布置，以补偿屏蔽连通缝处漏出的辐射射线。滤芯顶板2的进液口上设有屏蔽小帽31，其既可以使流体流入过滤管，又可为开孔处提供补偿屏蔽，如图2a、2b所示。本发明拥有一套完整的屏蔽系统，即使将该滤芯吊出水面也可保证它对环境的辐射剂量低于国家标准许用值。

抽吸系统包括吸液管7以及设置在吸液管7下端的吸头8，吸液管的上端穿过密封壳体4与滤芯顶板2与密封上盖25之间形成的进液腔室相连通。

如图3a、3b所示，所述吸头8可采用扁平吸嘴27吸头。扁平吸嘴27的横向宽度略大于本发明密封壳体4的整体宽度，采用扁平吸嘴27可明显提高吸入流体的流速及吸嘴内外的压差。

如图4a、4b所示，所述吸头8为双螺杆吸头，双螺杆吸头包括吸头壳体28以及可转动的设置在吸头壳体28内的双螺杆30，该双螺杆30的中间设有叶轮29。吸液管7的下端对准叶轮29的切线方向布置。从而叶轮的转动可带动双螺杆旋转，因吸液管7的下端对准叶轮29的切线方向布置，当流体被吸入时，会带动叶轮29旋转，从而带动双螺杆30旋转，双螺杆可将吸头下方的污物推至吸液管7的正下方，从而更有利于对池底污物的吸取。另外，双螺杆的旋转同车架的行进一样，也是由同一驱动电机驱动的，由此，本装置使用的能动部件少，结构简单。

排空系统包括驱动电机18以及与驱动电机18相连接的泵16，驱动电机18的供电及控制电缆即耐辐照电缆22，其穿过密封壳体4及池水直至与岸上的电控设备连接，其中辐照电缆22穿过密封壳体4的孔洞由密封件来保证密封。该泵16的进液口通过进液管线与过滤腔体相连通，该泵出口17通过穿设在密封壳体上的出液管线与排出乏燃料水池相连通，该出液管线上设有排液口20，排液口20不仅用于将过滤出来的母液排回至池水中，还用于利用其排液的反作用力为本发明在池底提供行进的推力，从而省掉了一套动力系统，进而提高了本发明的可靠性，并减少了设备体积、节约了成本。另外，驱动电机18和泵16设置在过滤系统下游的密封壳体内，在驱动电机18和泵16对应的密封壳体上设有密封检修门21，待将带有放射性的滤芯6取出并排空液体后，用于方便对泵16及其驱动电机18的检修或更换操作。

本发明为了方便更换滤芯，还设有专门的滤芯更换屏蔽容器34，该滤芯更换屏蔽容器34包括具有下部开口的屏蔽体以及设置在屏蔽体下端的能够封闭屏蔽体的下屏蔽门35，屏蔽体的顶端设有卷扬机33，该卷扬机上设有用于起吊滤芯的自动吊具36。由此，滤芯的更换不需要配备单独的更换屏蔽容器。另外，为了保护驱动电机，驱动电机外设有驱动电机屏蔽层19。

综上所述，本发明的所有系统均安装在带有车轮14的车架10上，除吸头8及吊环1外均由密封壳体4包裹密封，或穿过密封壳体4并与之密封。吸头8布置在车架10的最前端，并连接在吸液管的末端，吸液管与滤液入口26相连。在过滤腔体5内从上至下依次安装有密封上盖25、滤芯6及地漏11，以上三个部件均安装有密封圈23和抓头24，并将过滤腔体5分隔成两个腔室，且均靠自身重力将密封圈压紧在过滤腔体5上，从而实现对各个腔室的密封，各自的抓头24可利用自动吊具36抓取、起吊。其中，密封上盖25与滤芯6构成“进液室”边界，滤芯6与地漏11构成“过滤室”边界，密封上盖25与地漏11分别是外界环境与进液室和过滤室的密封界面。进液室入口即为滤液入口，出口为滤芯顶板2的进液口；过滤室入口为滤芯顶板2进液口，出口为位于过滤腔体5下部的母液出口13。其中，滤芯6上设有过滤材料，该过滤材料被压在滤芯顶板和底板之间，其内表面与滤芯顶板2的进液口连通，母液流经过滤材料流入过滤室内，污物被过滤在过滤材料的内表面。母液出口13通过进液管线与泵入口15相连，泵出口17通过出液管线与排液口20相连。

本发明的具体操作方法如下：

1)利用厂房吊车及钢丝绳将装有新滤芯的本发明吊起、降入池水中直至到达池底，将头部朝向需要清扫的行进方向。其间，本发明自潜入水中后开始自动灌泵，直至灌满。

2)开启泵进行抽吸，池底的池水夹带着污物被吸头8吸入，此后依次流经吸液管7、过滤腔体5的进液室、过滤室、泵16，最终由排液口20排出。污物作为滤饼被截留在过滤材料的内表面。排液的推力会自动推动本发明沿直线行进。

3)待本发明行进至尽头，需将本发明稍稍吊起，调整头部朝向下一需要清扫的方向后放下。重复步骤2，完成下一清扫任务。

本发明在水下更换滤芯的方法如下：

1)利用厂房吊车将滤芯更换屏蔽容器34吊至本发明正上方；

2)打开下屏蔽门35；

3)利用卷扬机33将自动吊具36降下，直至自动吊具36抓住密封上盖25的抓头后将其吊起放在附近的池底，再将自动吊具36松开密封上盖25的抓头；

4)利用自动吊具36抓住滤芯6的抓头后吊起，如附图5a所示。

5)待滤芯进入更换屏蔽容器34后，卷扬机33停止提升自动吊具36如附图5b所示；

6)关闭更换屏蔽容器34的下屏蔽门35，如附图5c所示。

7)利用厂房吊车将装载旧滤芯的更换屏蔽容器34吊至放射性废物桶上方，打开屏蔽门，将就滤芯放入桶中；

8)利用厂房吊车将更换屏蔽容器34吊至新滤芯正上方，重复步骤4-6；

9)重复步骤1-2，利用卷扬机33将新滤芯降下，直至将其装入本发明的安装位置后，将自动吊具36松开新滤芯的抓头；

10)利用自动吊具36抓住密封上盖25的抓头后吊起，装入其安装位置。至此完成对滤芯的更换。

本发明的检修方法如下：

1)参考更换滤芯的步骤，将抓住密封上盖25、滤芯6及地漏11吊出本装置，放在附近的池底。

2)利用厂房吊车及钢丝绳将拆除滤芯的本装置吊起，直至脱离水面，各腔体内存留的池水开始从地漏的排空口漏出。

3)待排空存留的池水后，将本装置吊至检修工位放下。

4)对本发明进行辐射剂量检测。若检测合格，则人员可直接对其进行检修；若检测不合格，则需首先对其进行清洗，待重新检测合格后方可对其进行检修。

本发明乏燃料贮存水池池底除污装置，并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (10)

1.一种乏燃料贮存水池池底除污装置，包括设置在池底的行进系统，其特征是：所述行进系统包括密封壳体(4)，所述密封壳体(4)内设有过滤系统；所述密封壳体(4)外设有抽吸系统，该抽吸系统上端穿过密封壳体(4)与过滤系统上端设置的进液口相连通；所述密封壳体(4)内设有排空系统，该排空系统进液端与过滤系统下端设置的出液口相连通，出液端穿出密封壳体(4)与乏燃料水池相连通。

2.如权利要求1所述的一种乏燃料贮存水池池底除污装置，其特征是：所述抽吸系统包括吸液管(7)及设置在吸液管下端的吸头(8)。

3.如权利要求2所述的一种乏燃料贮存水池池底除污装置，其特征是：所述吸头(8)为扁平吸嘴(27)吸头。

4.如权利要求2所述的一种乏燃料贮存水池池底除污装置，其特征是：所述吸头(8)为双螺杆吸头，所述双螺杆吸头包括吸头壳体(28)以及可转动的设置在吸头壳体(28)内的双螺杆(30)，该双螺杆(30)上设有叶轮(29)；所述吸液管(7)对准叶轮(29)的切线方向布置。

5.如权利要求3或4所述的一种乏燃料贮存水池池底除污装置，其特征是：所述过滤系统包括过滤器，该过滤器包括滤芯(6)、设置在滤芯(6)顶端的滤芯顶板(2)以及设置在滤芯(6)底端的滤芯底板(12)，所述滤芯顶板(2)上设置进液口。

6.如权利要求5所述的一种乏燃料贮存水池池底除污装置，其特征是：所述滤芯(6)外的滤芯顶板(2)和滤芯底板(12)之间设有双层屏蔽筒体(32)，每层屏蔽筒体上设有竖直方向的连通缝，每层屏蔽筒体上的连通缝错开布置；所述滤芯顶板(2)的进液口上设有屏蔽小帽(31)。

7.如权利要求6所述的一种乏燃料贮存水池池底除污装置，其特征是：所述排空系统包括泵(16)以及与泵(16)相连接的驱动电机(18)，该泵(16)的进液端通过进液管线与过滤系统的出液口相连通，该泵(16)的出液端通过穿设在密封壳体(4)上的排液管线与乏燃料水池相连通。

8.如权利要求7所述的一种乏燃料贮存水池池底除污装置，其特征是：所述泵(16)和驱动电机(18)均设置在过滤系统下游的密封壳体(4)内，泵(16)和驱动电机(18)对应的密封壳体(4)上设有密封检修门(21)。

9.如权利要求8所述的一种乏燃料贮存水池池底除污装置，其特征是：所述密封壳体(4)内设有用于放置过滤腔体(5)，所述过滤器设置在过滤腔体(5)内；所述过滤腔体(5)的顶部设有密封上盖(25)，密封上盖(25)与过滤器上的滤芯顶板(2)之间形成进液腔室；所述过滤腔体的底部设有地漏(11)。

10.如权利要求9所述的一种乏燃料贮存水池池底除污装置，其特征是：所述除污装置还包括滤芯更换屏蔽容器(34)及设置在滤芯更换屏蔽容器(34)上的卷扬机(33)；该滤芯更换屏蔽容器(34)包括下部敞口的屏蔽体以及设置在该屏蔽体下部用于封闭屏蔽体的下屏蔽门(35)。