CN112908503A

CN112908503A - 一种乏燃料组件离线啜吸检测系统及方法

Info

Publication number: CN112908503A
Application number: CN202110075929.0A
Authority: CN
Inventors: 吴瑞; 罗文广; 张先萌; 魏甫; 李成业; 刘晓松; 王亚军; 王万金; 刘豪; 郑海川; 吴旭
Original assignee: Nuclear Power Institute of China
Current assignee: Nuclear Power Institute of China
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-06-04

Abstract

本发明公开一种乏燃料组件离线啜吸检测系统及方法，包括啜吸室，啜吸室的顶部盖子连有水压缸和泵站；还包括水循环泵、电加热器、水冷却器，啜吸室与水循环泵、电加热器、水冷却器之间通过管路依次相连形成水回路；还包括气冷却器、气循环泵、气流β探测器，啜吸室与气冷却器、气循环泵、气流β探测器之间通过管路依次相连形成气回路；啜吸室还连有去离子水注入管路和压缩空气注入管路；水回路上分别外连有取水样管路、树脂罐管路，气回路上外连有由⁸⁵Kr捕集装置和真空泵串连形成的抽吸管路。本发明集成湿法与干法两种离线检漏方法于一体，既能完成溶于水中的特征核素的收集，又能完成溶于水中的气态特征核素的收集的燃料组件破损装置。

Description

一种乏燃料组件离线啜吸检测系统及方法

技术领域

本发明涉及核工业检测技术领域，具体涉及一种乏燃料组件离线啜吸检测系统及方法。

背景技术

乏燃料组件在回反应堆复用或者外运前均需要对其包壳完整性进行检查即破损检查。目前、核电厂、研究堆等针对出堆时间短，无法脱水贮存的燃料组件采用水循环冲刷取样方式对乏燃料组件进行破损检查；而针对出堆时间长，可以进行脱水贮存的乏燃料组件采用干式贮存并抽气样对乏燃料组件进行破损检查。现有的技术与乏燃料破损检查系统无法满足乏燃料组件既能湿法取水样，又能干式取气样进行破损检查。

发明内容

本发明为了解决现有的技术与乏燃料破损检查系统无法满足乏燃料组件既能湿法取水样，又能干式取气样进行破损检查的问题，提供了一种乏燃料组件离线啜吸检测系统，集成了湿法与干法两种离线检漏方法于一体，既能完成溶于水中的特征核素的收集，又能完成溶于水中的气态特征核素的收集的燃料组件破损装置，可以对各类破口、停堆时间、干湿的燃料组件及燃料棒进行离线检漏工作，而且检测时间短、检测精度高、自动化程度高、操作简单。

本发明通过下述技术方案实现：

一种乏燃料组件离线啜吸检测系统，包括啜吸室，啜吸室的顶部盖子连有水压缸和泵站；还包括水循环泵、电加热器、水冷却器，啜吸室与水循环泵、电加热器、水冷却器之间通过管路依次相连形成水回路；还包括气冷却器、气循环泵、气流β探测器，啜吸室与气冷却器、气循环泵、气流β探测器之间通过管路依次相连形成气回路；啜吸室还连有去离子水注入管路和压缩空气注入管路；水回路上分别外连有取水样管路、树脂罐管路，气回路上外连有由⁸⁵Kr捕集装置和真空泵串连形成的抽吸管路。

水回路上，啜吸室与水循环泵之间设置有W01阀门，水循环泵与电加热器之间设置有W02阀门，水冷却器与啜吸室之间设置有W03阀门。

取水样管路上设置有W08阀门，树脂罐管路与W02阀门并联设置，树脂罐管路两端分别设置有W04阀门和W05阀门。

离子水注入管路上设置有W09阀门，W01阀门设置在W09阀门和啜吸室之间，压缩空气注入管路上设置有H01阀门。

气回路上，啜吸室与气冷却器之间设有G01阀门，气循环泵和气流β探测器之间设有气水分离器，气循环泵、气水分离器、气流β探测器之间依次设有G02阀门、G03阀门，气流β探测器与啜吸室之间设置有G04阀门。

抽吸管路连接在气流β探测器G04阀门之间，抽吸管路上还设置有干燥器，干燥器的进气前端设有G07阀门，⁸⁵Kr捕集装置和真空泵之间设置有G06阀门。

水回路和气回路中均设置有流量计。

压缩空气注入管路上设置有过滤器。

一种乏燃料组件离线啜吸检测方法，包括湿法啜吸和干法啜吸，所述湿法啜吸包括如下步骤：系统准备、系统回路冲洗、热屏蔽充气、气回路充气、放入待测组件、系统循环回路在70℃时稳态运行、取样进行组件破损检查、取出组件、系统冲洗、系统停止等。

系统准备过程包括投入相应的仪表和电气系统、确认去离子水系统、压缩空气系统可用等；系统准备完成进行系统冲洗，冲洗前通过泵站和水压缸将啜吸室顶部盖子打开，冲洗包括水回路冲洗、气回路冲洗。系统冲洗完成后采用压缩空气向啜吸室内进行热屏蔽充气，使啜吸室内筒与池水之间形成热屏蔽，然后进行气回路的充气。完成气回路充气后，放入乏燃料组件，盖上啜吸室盖子，启动水回路系统和气回路系统以及电加热器；当啜吸室内温度稳定在70±5℃后持续运行水回路系统30分钟；水回路系统运行30分钟后切除电加热器，启动水冷却器、气冷却器，系统中的水、气冷却至45℃以下后启动树脂罐、气流β探测器，从而完成取水样、树脂吸附、和气流β剂量的连续监测等工作，并对所取的样品进行检测，最终判断燃料组件是否存在破损。

所述干法啜吸包括如下步骤：系统准备、放入待测组件、气回路充气排水、待测组件干式贮存24小时、取样进行组件破损检查、取出组件、系统冲洗、系统停止等。

系统准备过程同样包括投入相应的仪表和电气系统、确认去离子水系统、压缩空气系统可用等。完成系统准备后，放入乏燃料组件，盖上啜吸室盖子，对水回路与进行啜吸室隔离，并对气回路通过压缩空气进行充气排水，然后乏燃料组件在密封回路内干式贮存24小时，启动⁸⁵Kr捕集系统进行气回路抽气，完成气态核素⁸⁵Kr捕集工作，并对所取的样品进行检测，最终判断燃料组件是否存在破损。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明一种乏燃料组件离线啜吸检测系统及方法，集成了湿法与干法两种离线检漏方法于一体，既能完成溶于水中的特征核素的收集，又能完成溶于水中的气态特征核素的收集的燃料组件破损装置；

2、本发明一种乏燃料组件离线啜吸检测系统及方法，可以对各类破口、停堆时间、干湿的燃料组件及燃料棒进行离线检漏工作，可以针对无论出堆时间长短的乏燃料组件都能完成破损检查；

3、本发明一种乏燃料组件离线啜吸检测系统及方法，检测时间短、检测精度高、自动化程度高、操作简单；

4、本发明一种乏燃料组件离线啜吸检测系统及方法，可以对核电站、研究堆等乏燃料组件和燃料棒进行离线啜吸检漏工作。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明检测系统的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本发明检测系统用于湿法离线啜吸检测的具体步骤如下：

1)步骤一、系统准备及系统冲洗，洗前需通过泵站和水压缸将啜吸室顶部盖子打开，打开W01、W02、W03阀门，使用去离子水进行水回路顶部、水回路底部冲洗；打开H01、H02、G09、G10、G11、G12，关闭H03、G03阀门，使用压缩空气分别对气回路顶部和气回路底部吹扫清洗；

2)步骤二、打开H01、H02、H03阀门，通过压缩空气进行热屏蔽充气，使啜吸室内筒与池水之间形成热屏蔽，然后进行气回路顶部和底部的充气；

3)步骤三、啜吸室内放入待检查的乏燃料组件，通过泵站和液压缸关闭啜吸室盖；

4)步骤四、打开W01、W02、W03阀门启动水循环泵，啜吸室内液体从上端出，下端回，水回路开始循环；

5)步骤五、打开G01、G02、G03、G04阀门启动气循环泵，啜吸室内气体从上端出，下端回，气回路开始循环；

6)步骤六、启动电加热器，当啜吸室内的水温度稳定在70±5℃后继续运行水回路循环一定时间，打开W08阀门，对系统内的水样进行收集；

7)步骤七、系统完成取水样后切除电加热器，并启动水冷却器、气冷却器，

8)步骤八、系统中的水、气冷却至45℃以下后，打开W04、W05阀门，关闭W02阀门，将水投入树脂罐进行树脂吸附一定时间；

9)步骤九、气回路通过气流β探测器对系统气流β剂量进行连续监测；

10)步骤十、停止水循环泵、气循环泵，将水样、树脂样针对典型裂变核素进行能谱分析并结合气流β值来判断乏燃料组件破损情况。

11)停止运行后，打开H04和G08对热屏蔽进行排气，打开G05对气回路进行排气，系统恢复到原始状态。

实施例2

如图1所示，本发明检测系统用于干法离线啜吸检测的具体步骤如下：

1)步骤一、系统准备并将待检查的乏燃料组件放入啜吸室内，通过泵站和液压缸关闭啜吸室盖；

2)步骤二、系统排水，打开H01、H02、G01、G09、G10阀门，关闭H03、G11、W01、W03、G04阀门，拆掉啜吸下端与W03、G04阀门连接的快速接头，通入压缩空气，将气回路和啜吸室中的水排出；

3)步骤三、待气回路和啜吸室中的水完全排完，连接啜吸下端与W03、G04阀门连接的快速接头，使乏燃料组件在啜吸室内密封并干式贮存一定时间；

4)步骤四、打开G01、G03、G06、G07阀门，关闭G04、G05、G09、G12阀门，启动真空泵，对啜吸室进行抽气；

5)步骤五、启动⁸⁵Kr捕集装置，通过活性碳吸附经过捕集装置的气体中可能存在的气态裂变核素；

6)步骤六、一定时间后，停止真空泵，将⁸⁵Kr捕集装置中的活性炭送放射性化学分析室进行能谱分析；

7)步骤七、根据典型气态裂变核素分析结果，判断乏燃料组件破损情况。

本发明的检测系统有效地解决了在现场对湿法与干法两种离线啜吸检测方法于一体的难题，充分考虑了乏燃料组件出堆时间短，不允许脱水，可以使用湿法啜吸进行离线检漏，燃料组件出堆时间长且允许脱水，则使用干法啜吸进行检漏的情况。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种乏燃料组件离线啜吸检测系统，其特征在于，包括啜吸室，啜吸室的顶部盖子连有水压缸和泵站；还包括水循环泵、电加热器、水冷却器，啜吸室与水循环泵、电加热器、水冷却器之间通过管路依次相连形成水回路；还包括气冷却器、气循环泵、气流β探测器，啜吸室与气冷却器、气循环泵、气流β探测器之间通过管路依次相连形成气回路；啜吸室还连有去离子水注入管路和压缩空气注入管路；水回路上分别外连有取水样管路、树脂罐管路，气回路上外连有由⁸⁵Kr捕集装置和真空泵串连形成的抽吸管路。

2.根据权利要求1所述的一种乏燃料组件离线啜吸检测系统，其特征在于，水回路上，啜吸室与水循环泵之间设置有W01阀门，水循环泵与电加热器之间设置有W02阀门，水冷却器与啜吸室之间设置有W03阀门。

3.根据权利要求2所述的一种乏燃料组件离线啜吸检测系统，其特征在于，取水样管路上设置有W08阀门，树脂罐管路与W02阀门并联设置，树脂罐管路两端分别设置有W04阀门和W05阀门。

4.根据权利要求1所述的一种乏燃料组件离线啜吸检测系统，其特征在于，离子水注入管路上设置有W09阀门，W01阀门设置在W09阀门和啜吸室之间，压缩空气注入管路上设置有H01阀门。

5.根据权利要求1所述的一种乏燃料组件离线啜吸检测系统，其特征在于，气回路上，啜吸室与气冷却器之间设有G01阀门，气循环泵和气流β探测器之间设有气水分离器，气循环泵、气水分离器、气流β探测器之间依次设有G02阀门、G03阀门，气流β探测器与啜吸室之间设置有G04阀门。

6.根据权利要求5所述的一种乏燃料组件离线啜吸检测系统，其特征在于，抽吸管路连接在气流β探测器G04阀门之间，抽吸管路上还设置有干燥器，干燥器的进气前端设有G07阀门，⁸⁵Kr捕集装置和真空泵之间设置有G06阀门。

7.根据权利要求1所述的一种乏燃料组件离线啜吸检测系统，其特征在于，水回路和气回路中均设置有流量计。

8.根据权利要求1所述的一种乏燃料组件离线啜吸检测系统，其特征在于，压缩空气注入管路上设置有过滤器。

9.一种乏燃料组件离线啜吸检测方法，其特征在于，包括湿法啜吸和干法啜吸，所述湿法啜吸包括如下步骤：系统准备、系统回路冲洗、热屏蔽充气、气回路充气、放入待测组件、系统循环回路在70℃时稳态运行、取样进行组件破损检查；所述干法啜吸包括如下步骤：系统准备、放入待测组件、气回路充气排水、待测组件干式贮存24小时、取样进行组件破损检查。

10.根据权利要求9所述的一种乏燃料组件离线啜吸检测方法，其特征在于，所述系统准备包括投入相应的仪表和电气系统、确认去离子水系统、压缩空气系统可用。