发明内容
本发明的目的在于:提供一种自动化程度更高、通用性更强、安全性更高的核电站废液排放系统。
为了实现上述发明目的,本发明提供了一种核电站废液排放系统,其包括废液输入管线、废液排放管线和至少三个废液贮存罐;废液输入管线包括与上游系统的废液排放管道连接的输入主管和分别与不同废液贮存罐入口连接的输入支管;废液排放管线连接在废液贮存罐的下游,用于将任一废液贮存罐中的废液排出;还包括用于系统自动化控制的系统控制装置;所述每一输入支管上均设有入口隔离阀,这些入口隔离阀均与系统控制装置连接,并由系统控制装置根据预设的联锁控制信息控制开闭,确保核电站废液排放系统工作时,至少有一个入口隔离阀处于开启状态,使得上游系统的废液能够自动输入可用的废液贮存罐,并实现废液贮存罐的自动切换。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,每一废液贮存罐均设置有液位监测仪表,废液贮存罐的液位监测仪表与系统控制装置连接,并将监测数据传输给系统控制装置;废液排放管线在每一废液贮存罐下游均对应设有一个与系统控制装置连接的废液排放泵,系统控制装置根据每一废液贮存罐的液位监测仪表的监测数据以及对应废液排放泵的运行状态自动确定哪一个废液贮存罐为可用的废液贮存罐。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述输入主管上自上游向下游依次设有辐射监测仪表和进水隔离阀,辐射监测仪表和进水隔离阀均与系统控制装置连接,系统控制装置连接根据辐射监测仪表测得的数据控制进水隔离阀的开闭。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述输入主管上还在辐射监测仪表的上游设有进水止回阀。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,还包括地坑和地坑排液管线,地坑设于废液贮存罐所在区域的下方,用于接收废液贮存罐溢流和排空产生的废液;地坑排液管线将地坑中的废液再输送回可用的废液贮存罐。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述地坑中设有用于监测地坑液位的液位监测仪表;地坑排液管线在靠近地坑的主管上设有地坑泵和止回阀,在靠近每一废液贮存罐入口处的支管上各设有一个入口隔离阀。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述地坑的液位监测仪表、地坑泵、地坑排液管线的入口隔离阀均与系统控制装置连接,系统控制装置根据地坑的液位监测仪表的监测数据对地坑泵的启停进行控制,并根据预设的联锁控制信息控制地坑排液管线的入口隔离阀的开闭,将地坑中的废液排至可用的废液贮存罐中。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述地坑采用钢筋混凝土材料或不锈钢材料建造,其容积大于所有废液贮存罐破裂释放的流体之和。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述废液排放管线包括分别对应连接至每一废液贮存罐出口的排液支管和一条连接至环境水体的排液主管;排液主管上连接有一个快速接头,快速接头用做移动式处理设备接口或返回放射性液体废物处理系统管线接口,快速接头与排液主管之间由隔离阀控制通断。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述排液主管在快速接头接入点的下游,依次设有辐射监测仪表和出水隔离阀;排液主管的辐射监测仪表和出水隔离阀均与系统控制装置连接,系统控制装置连接根据排液主管的辐射监测仪表测得的数据控制出水隔离阀的开闭。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述废液排放管线包括分别对应连接至每一废液贮存罐出口的排液支管和一条连接至环境水体的排液主管;每一排液支管均在废液贮存罐的出口处设有一个出口隔离阀,并在出口隔离阀下游设有废液排放泵和取样快速连接头,出口隔离阀和废液排放泵均与系统控制装置连接而由系统控制装置控制开闭;对于任一废液贮存罐来说,其排液支管上的出口隔离阀与输入支管上的入口隔离阀设定为不可同时开启。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述取样快速接头用于连接取样设备,对相应废液贮存罐中贮存的废液进行取样收集,并通过实验手段对废液中的总γ值、pH值和主要核素浓度值进行测定分析。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,每一废液贮存罐均配套安装有一套废液混匀装置;每一废液混匀装置包括一条废液循环管线和一个喷射器。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述废液循环管线的一端在取样快速连接头下游与排液支管连接,另一端伸入对应的废液贮存罐中,从而形成一条将排液支管中的废液循环回废液贮存罐的循环回路;每一废液循环管线上设有一个控制管路开闭的循环隔离阀。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述喷射器与伸入废液贮存罐底部的废液循环管线连接,利用回流废液的喷射力将废液贮存罐中的废液搅动混匀;每一喷射器的喷嘴数量为1~10个。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述液位监测仪表为连续测量液位的传感器或间断测量液位的液位开关。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述任一入口隔离阀为气动执行机构或电动执行机构。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述废液贮存罐的数量可以设置为3~10台,单台废液贮存罐的体积为50~1000m3。
作为本发明核电站废液排放系统的一种改进,所述上游系统的废液排放管道排出的废液为常规岛废液或核岛废液。
与现有技术相比,本发明核电站废液排放系统通过系统控制装置对入口隔离阀进行远程控制阀门,并通过设定逻辑控制程序,实现废液贮存罐的自动切换,因此能够自动地连续接收上游系统排放的废液,从而尽可能地减少操作人员误操作对系统产生的不利影响,并降低操作人员所承受的辐射剂量水平。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰,以下结合附图和具体实施方式,对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是,本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明,并非为了限定本发明。
请参阅图1,本发明核电站废液排放系统包括三个废液贮存罐10、20、30、废液输入管线100、废液排放管线310、废液混匀装置、地坑40、地坑排液管线110和系统控制装置(图未示)。废液输入管线100连接在废液贮存罐10、20、30的上游,用于将需要排放的废液输入废液贮存罐10、20、30;废液排放管线310连接在废液贮存罐10、20、30的下游,用于将废液贮存罐10、20、30中的废液排出至环境水体;废液混匀装置用于循环废液贮存罐10、20、30内的废液以将其混匀,为排出做好准备。地坑40用于接收废液贮存罐10、20、30溢流和排空等产生的废液,地坑排液管线110将地坑40中的废液再输送回废液贮存罐10、20、30;系统控制装置用于系统的自动化控制。
每一废液贮存罐10、20、30均设置有液位监测仪表16、26、36,液位监测仪表16、26、36与系统控制装置连接,并将监测数据传输给系统控制装置,系统控制装置根据液位监测仪表16、26、36的监测数据确定哪一个废液贮存罐10、20、30为可用的废液贮存罐。
废液输入管线100包括与上游系统的废液排放管道连接的输入主管和三条并联在输入主管下游的输入支管111、112、113。输入主管上自上游向下游依次设有进水止回阀1、辐射监测仪表2和进水隔离阀3,辐射监测仪表2和进水隔离阀3均与系统控制装置连接,系统控制装置连接根据辐射监测仪表2测得的数据控制进水隔离阀3的开闭。三条输入支管111、112、113分别对应连接至三个废液贮存罐10、20、30的入口,并在靠近对应废液贮存罐10、20、30入口处各设有一个入口隔离阀12、22、32。三个入口隔离阀12、22、32均与系统控制装置连接,并由系统控制装置根据预设的联锁控制信息控制开闭:根据预设的联锁控制信息,核电站废液排放系统工作时,三个入口隔离阀12、22、32中至少有一个处于开启状态。
废液排放管线310包括三条分别对应连接至三个废液贮存罐10、20、30出口的排液支管311、312、313和一条连接至环境水体的排液主管。每一排液支管311、312、313均在靠近对应废液贮存罐10、20、30的出口处设有一个出口隔离阀13、23、33,并在出口隔离阀13、23、33下游依次设有一个废液排放泵17、27、37、一个止回阀14、24、34和一个取样快速连接头15、25、35。出口隔离阀13、23、33和废液排放泵17、27、37均与系统控制装置连接而由系统控制装置控制开闭。取样快速接头15、25、35用于连接取样设备,对废液贮存罐10、20、30中贮存的废液进行取样收集,并通过实验手段对废液中的总γ值、pH值和主要核素浓度值进行测定分析。三条排液支管311、312、313均在止回阀14、24、34下游与排液主管连接,即并联后共用同一排液主管排液。排液主管上连接有一个快速接头8,快速接头8用做移动式处理设备接口或返回放射性液体废物处理系统管线接口,快速接头8与排液主管之间由隔离阀7控制通断;排液主管在快速接头8接入点的下游,依次设有辐射监测仪表9和出水隔离阀50。辐射监测仪表9和出水隔离阀50均与系统控制装置连接,系统控制装置连接根据辐射监测仪表9测得的数据控制出水隔离阀50的开闭。
废液混匀装置有三套,分别与三个废液贮存罐10、20、30配套安装。每一废液混匀装置包括一条废液循环管线211、212、213和一个喷射器19、29、39。废液循环管线211、212、213的一端在取样快速连接头15、25、35下游与排液支管311、312、313连接,另一端伸入对应的废液贮存罐10、20、30中,从而形成一条将排液支管311、312、313中的废液循环回废液贮存罐10、20、30的循环回路。每一废液循环管线211、212、213上设有一个控制管路开闭的循环隔离阀18、28、38。喷射器19、29、39与伸入废液贮存罐10、20、30底部的废液循环管线211、212、213连接,利用回流废液的喷射力将废液贮存罐10、20、30中的废液搅动混匀。每一喷射器19、29、39的喷嘴数量为1~10个。
地坑40设于废液贮存罐10、20、30所在区域的下方,因此能够接收并收集废液贮存罐10、20、30溢流和排空等产生的废液。地坑40的容积必须能够容纳所有废液贮存罐10、20、30破裂释放的流体以及地坑上部建构物损坏所产生的废弃物。为了避免地坑40中贮存的废液发生泄漏,地坑40宜采用钢筋混凝土材料或不锈钢材料建造。地坑40中设有用于监测液位的液位监测仪表4。
地坑排液管线110连接在地坑40与三个废液贮存罐10、20、30之间,用于将地坑40中的废液再输送回可用的废液贮存罐10、20、30中。地坑排液管线110在靠近地坑的主管上设有地坑泵5和位于地坑泵5下游的止回阀6,在靠近每一废液贮存罐10、20、30入口处的支管411、412、413上各设有一个入口隔离阀11、21、31。液位监测仪表4、地坑泵5和入口隔离阀11、21、31均与系统控制装置连接,系统控制装置根据液位监测仪表4的监测数据对地坑泵5的启停进行控制,并根据预设的联锁控制信息控制入口隔离阀11、21、31的开闭,即选择开启其中一个入口隔离阀11、21、31为地坑40排液。
易于理解的是:1)入口隔离阀11、12、21、22、31、32均可以选用气动执行机构,也可以选用电动执行机构,只需要确保阀门启闭动作能够满足时间要求即可;2)液位监测仪表4、16、26、36均可以选用连续测量液位的传感器,也可以选用间断测量液位的液位开关,但是优选为连续测量液位的传感器;3)废液贮存罐的数量可以设置为3~10台,单台废液贮存罐的体积为50~1000m3;4)本发明所处理的低放射性废液或潜在放射性废液可能来自常规岛工艺系统,也可能来自核岛废液处理工艺系统,但是,不同岛间产生的废液分别贮存在不同的废液贮存罐中,不进行混合。
本发明核电站废液排放系统的工作过程为:
1)上游系统排放的废液经废液输入管线100通过进水止回阀1,由辐射监测仪表2在线监测废液的放射性活度水平:若废液的放射性活度满足废液贮存罐10、20、30的接收要求,那么进水隔离阀3保持开启状态,允许废液继续排入;若废液的放射性活度不满足废液贮存罐10、20、30的接收要求,那么系统控制装置将关闭进水隔离阀3,停止废液接收并发出提示;
2)根据设定的联锁控制信息,系统控制装置会使入口隔离阀12、22、32中的一个阀门处于开启状态;假定入口隔离阀12处于开启状态,则废液流经输入支管111,经隔离阀12进入废液贮存罐10;当然如果开启的是入口隔离阀22或32,原理相同,以下不再赘述;
3)液位监测仪表16对废液贮存罐10的液位进行连续监测,当液位达到高位整定值时,系统控制装置根据联锁控制信息判断废液贮存罐20、30中哪一个具备废液接收条件;假定废液贮存罐20具备废液接收条件,则自动开启阀门22,并延时数秒自动联锁关闭入口隔离阀12,使废液流经输入支管121,经隔离阀22进入废液贮存罐20;
4)同理,液位监测仪表26对废液贮存罐20的液位进行连续监测,当液位达到高位整定值时,系统控制装置根据联锁控制信息判断废液贮存罐10、30中哪一个具备废液接收条件,并自动切换废液贮存罐10、20、30;
5)地坑40用于接收废液贮存罐10、20、30溢流和排空等产生的废液,液位监测仪表4对地坑40中的液位进行持续监测,当地坑40内的废液液位达到高位整定值时,系统控制装置根据逻辑控制程序,自动启动地坑泵5;此时,废液贮存罐10、20、30的入口隔离阀11、21、31中仅有一个阀门处于开启状态,以将地坑40内的废液输送至具备废液接收条件的废液贮存罐10、20、30中;当地坑40内的废液液位达到液位监测仪表4的低位整定值时,系统控制装置根据逻辑控制程序,自动关闭地坑泵5,避免吸入空气导致泵体损坏;
6)为保证整个系统逻辑控制程序的实现,入口隔离阀11的自动控制启闭动作与入口隔离阀12、液位监测仪表16的自动控制启闭动作保持一致,入口隔离阀21的自动控制启闭动作与入口隔离阀22、液位监测仪表26的自动控制启闭动作保持一致,入口隔离阀31的自动控制启闭动作与入口隔离阀32、液位监测仪表36的自动控制启闭动作保持一致;也就是说,地坑40进行废液排放时,废液将会与上游系统排放的废液进入同一废液贮存罐10、20、30;
7)假定废液贮存罐10已存满废液,系统控制装置通过远程控制关闭入口隔离阀12以及可能处于开启状态的入口隔离阀11后,开启隔离阀13、循环隔离阀18和废液排放泵17,通过废液循环管线211和喷射器19使废液在废液贮存罐10内循环流动;当废液循环混匀后,通过取样快速连接头15对废液贮存罐10内的废液进行取样收集,并将取样液体送至化学分析实验室进行化学分析,测定废液中的总γ值、pH值和主要核素浓度值:如果废液化学分析结果不满足废液排放要求,那么,需要通过废液排放泵17将废液贮存罐10中的废液输送至快速连接头8,通过快速接头8将废液输送至移动处理设备或放射性液体废物处理系统进行处理,处理合格后的废液再返回至本系统监测排放;如果废液化学分析结果满足废液排放要求,那么,废液贮存罐10已具备废液排放条件;对于任一台废液贮存罐10、20、30来说,从混合过程开始到排放过程结束,不会有新的废液流入到该废液贮存罐中;
8)当核电站废液排放系统接收到允许排放指令时,对于具备废液排放条件的废液贮存罐10,系统控制装置通过远程开启隔离阀13、循环隔离阀18、出水隔离阀50,并远程开启废液排放泵17,调整设定流量向环境水体排放废液,在废液排放的同时,废液混匀装置保持运行,继续搅混罐中的废液以使排放的废液性质基本一致,保证取样的代表性;在废液排放时,废液排放管线310上的辐射监测仪表9对废液的放射性活度水平进行连续性监测:当废液放射性活度达到高位整定值时,隔离阀50自动关闭,辐射监测仪表9会发出报警,提醒操作员停止废液排放,检查原因并采取合理的应急措施。
通过以上描述可知,与现有技术相比,本发明核电站废液排放系统至少具有以下优点:
1)本发明核电站废液排放系统在系统入口处的输入管线100中设置了辐射监测仪表2,对接收废液的放射性活度进行在线监测,并将辐射监测信号与进水隔离阀3的启闭动作设置联锁控制程序;当监测到废液放射性活度水平过高时,进水隔离阀3在系统控制装置控制下自动关闭,停止接收废液,从而有效避免了放射性活度水平过高的废液进入到废液排放系统中的可能性,进一步提高了系统的可靠性和安全性;
2)本发明核电站废液排放系统选用了气动或电动控制的入口隔离阀11、12、21、22、31、32,并将隔离阀11、12、21、22、31、32的启闭动作与废液贮存罐10、20、30的液位、废液排放泵17、27、37的运行状态等条件设定了联锁控制程序,通过该联锁控制程序,可以实现自动切换废液贮存罐10、20、30,从而极大程度地提高了系统的自动化水平,并尽可能减低了操作人员所承受的辐射剂量;
3)本发明核电站废液排放系统在废液排放管线310设置了快速接头8作为移动式处理设备接口,通过快速接头8可以将更为先进的废液处理设施接入本系统,为不满足排放要求的废液提供合理有效地处理手段,也可以将放射性废液处理的新技术和新工艺引入系统,使废液得到有效处理以满足废液排放要求的同时,有利于废物最小化和辐射防护最优化目标的实现;
4)本发明核电站废液排放系统选用了能够连续监测液位的液位传感器作为液位监测仪表16、26、36,代替了原有设计采用的3个液位监测仪表,从而优化了配置仪表设计方案,提高了系统设计的经济性和合理性;
5)本核电站废液排放系统既适用于常规岛废液排放,又适用于核岛废液排放,只是根据实际情况需要配置两套独立的废液排放系统;
6)本发明核电站废液排放系统可推广至全厂共用,从而便于集中管理、提高工作效率,能够避免厂房重复建设、人员冗余安排等问题的出现。
可见,本发明核电站废液排放系统极大地提高了自动化控制水平,减少了操作员误操作的可能性,降低了操作员所承受的辐射剂量水平,确保系统能够在大多数工况下实现自动控制运行,具有较为广泛的推广应用前景。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。