CN117967107A - 一种反应堆硼回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反应堆硼回收系统，用于处理反应堆冷却剂以得到硼酸溶液和蒸馏液，并将处理后的硼酸溶液和蒸馏液分别泵送至硼补给系统和水补给系统，硼回收系统包括：功能区块，功能区块用于处理反应堆冷却剂以得到硼酸溶液和蒸馏液，功能区块包括多个单元，多个单元在功能区块的横向方向、竖向方向和纵向方向邻接排布；过渡间区块，过渡间区块设置在功能区块外侧，过渡间区块屏蔽功能区块的辐射，为硼回收系统提供操作空间；人员通道(13)，人员通道(13)为操作人员提供行走空间，人员通道(13)设置在过渡间区块的外侧。硼回收系统实现各个单元集中在一个功能区块，通过总体布置手段实现辐射剂量的梯级降低，对操作人员更友好。

Description

一种反应堆硼回收系统

技术领域

本发明核电厂工艺系统布置领域，具体而言，涉及一种反应堆硼回收系统的布置。

背景技术

硼回收系统是核电厂中重要的辅助工艺系统，其主要功能是收集、贮存来自核岛疏水排气系统、化学和容积控制系统下泄管线的反应堆冷却剂，并对这些放射性冷却剂进行除盐除气处理，为核电厂分离出再生的合格的一回路补给水和高浓度的硼酸溶液，供反应堆冷却剂系统复用，以减少放射性废水的产生量和处理费用。

硼回收系统属于间歇运行的非核安全级系统，相比一回路辅助系统，硼回收系统不直接影响一回路的运行，系统功能相对独立，可看做次级核辅助系统。此外，硼回收系统物项繁多且彼此联系紧密，由于贮存和处理一回路冷却剂，大部分物项又具有高放射性，因此硼回收系统物项一般统一布置在核电厂的核辅助厂房。

现有硼回收系统的各个子系统分布在核辅助厂房的三个区域，管线须在三个区域之间反复穿行，使得放射性管线过长，可能增加管道低点，造成放射性物质的积聚，同时增加了大宗材料成本，而且高辐射子系统紧邻厂房内的人员通道布置，不能保证电厂运行人员的辐射安全。

鉴于以上技术问题，特推出本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供新的硼回收系统布置方法，可以使放射性物项更加集中地布置，而且通过总体布置手段实现“合理、可行、尽量低”的辐射防护原则。

为了实现上述目的，本发明提供了一种反应堆硼回收系统，用于处理反应堆冷却剂以得到硼酸溶液和蒸馏液，并将处理后的硼酸溶液和蒸馏液分别泵送至硼补给系统和水补给系统，硼回收系统包括：功能区块，功能区块用于处理反应堆冷却剂以得到硼酸溶液和蒸馏液，功能区块包括多个单元，多个单元在功能区块的横向方向、竖向方向和纵向方向邻接排布；过渡间区块，过渡间区块设置在功能区块外侧，过渡间区块屏蔽功能区块的辐射，为硼回收系统提供操作空间；人员通道，人员通道为操作人员提供行走空间，人员通道设置在过渡间区块的外侧。硼回收系统的净化、除气、蒸发、冷凝过程完全在功能区块内部完成，放射性管线被包围在高放射性单元中，无须设置额外的放射性管廊或辐射防护手段。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：

进一步的，功能区块包括：前贮存单元，前贮存单元用于收集反应堆的冷却剂；净化单元，净化单元接收来自前贮存单元内的冷却剂，并净化冷却剂；除气单元，除气单元接收经净化单元净化的冷却剂，并进行除气处理；中间贮存单元，中间贮存单元接收经除气单元除气的冷却剂；蒸发分离单元，当中间贮存单元储存的冷却剂达到限值后，蒸发分离单元接收中间贮存单元的冷却剂，并将冷却剂蒸发处理以得到硼酸溶液和蒸汽，蒸汽冷凝成蒸馏液；监测单元，监测单元接收硼酸溶液和蒸馏液；硼酸溶液和蒸馏液经监测合格后，泵送至硼补给系统和水补给系统。

进一步的，蒸发分离单元包括第一蒸发单元、第二蒸发单元，第一蒸发单元投入使用，第二蒸发单元备用；或第二蒸发单元投入使用，第一蒸发单元备用。

进一步的，前贮存单元包括第一贮存单元、第二贮存单元，第一贮存单元和/或第二贮存单元收集反应堆的冷却剂。

进一步的，过渡间区块包括第一过渡间、第二过渡间、第三过渡间、第四过渡间、第五过渡间，第一过渡间、第二过渡间、第三过渡间沿横向方向邻接排布，并设置在除气单元、第一蒸发单元及第二蒸发单元的外侧；第四过渡间、第五过渡间沿纵向方向邻接排布，并设置在第一贮存单元和第二贮存单元外侧。

进一步的，除气单元、第一蒸发单元及第二蒸发单元沿横向方向邻接排布；第一贮存单元和第二贮存单元沿竖向方向邻接排布；净化单元相互垂直的两面分别与第一蒸发单元邻接、与前贮存单元邻接。

进一步的，中间贮存单元相互垂直的两面分别与净化单元、与第二蒸发单元邻接。

进一步的，人员通道包括连通的第一段通道、第二段通道、第三段通道，第一段通道和第三段通道平行，第二段通道分别与第一段通道和第三段通道垂直。

进一步的，硼回收系统还包括楼梯间，操作人员通过楼梯间，并经由人员通道进入过渡区块进行操作。

进一步的，第一段通道与第一过渡间、第二过渡间、第三过渡间邻接；第二段通道与第一过渡间、除气单元、第四过渡间、第五过渡间邻接；第三段通道与第五过渡间、净化单元及中间贮存单元邻接。

进一步的，监测单元包括浓缩液监测槽和蒸馏液监测槽，沿纵向方向，浓缩液监测槽布置在蒸发分离单元的下方，蒸馏液监测槽布置在净化单元下方。

应用本发明的技术方案，至少实现了如下有益效果：

1、硼回收系统高放射性的单元紧密布置在功能区块内部，在人员通道13与高放射性单元之间布置多个过渡间。通过总体布置手段实现辐射剂量的梯级降低，对操作人员更友好。

2、各个单元集中在一个功能区块，避免了管线在不同区域之间的穿行，避免了放射性管线过长而造成的放射性物质的积聚，同时降低了大宗管材材料成本。

3、硼回收系统的各个子系统的相对位置更加合理，与工艺流程趋于一致，大幅减少了管道冗余穿行，节省了大宗材料用量。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了硼回收系统布置示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、第一过渡间；2、第二过渡间；3、第三过渡间；4、除气单元；5、第一蒸发单元；6、第二蒸发单元；7、第四过渡间；8、第五过渡间；9、第一贮存单元；10、第二贮存单元；11、净化单元；12、中间贮存单元；13、人员通道；14、楼梯间；

X、横向方向；Y、竖向方向；Z、纵向方向。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。术语“包括”在使用时表明存在特征，但不排除存在或增加一个或多个其它特征；术语“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

硼回收系统用于处理反应堆冷却剂以得到硼酸溶液和蒸馏液，并将处理后的硼酸溶液和蒸馏液分别泵送至硼补给系统和水补给系统。本发明设计一种新的硼回收系统布置方法，可以使放射性物项更加集中地布置，且在紧邻人员通道13的部分设置过渡间，通过总体布置手段实现“合理、可行尽量低”的辐射防护原则，同时减小管道长度和大宗材料用量，提高经济性。

如图1所示，本发明提供的硼回收系统的各个子系统彼此紧邻布置，形成一个完整的硼回收系统。反应堆硼回收系统包括功能区块、过渡间区块、人员通道13。其中，功能区块包括多个单元，用于处理反应堆冷却剂以得到硼酸溶液和蒸馏液。多个单元在功能区块的横向方向X、竖向方向Y和纵向方向Z邻接排布，其在纵向方向Z邻接排布以形成不同的安装层。功能区块设置在硼回收系统的中央区域，放射性较高，为了减少对操作人员的放射性，在功能区块外侧设置过渡间区块。过渡间区块屏蔽功能区块的辐射，为硼回收系统提供操作空间。在人员通道13和高辐射的功能区块之间设置屏障，而人员通道13为操作人员提供行走空间，设置在过渡间区块的外侧。

硼回收系统功能区块包括前贮存单元、净化单元11、除气单元4、中间贮存单元12、蒸发分离单元、监测单元六个单元。硼回收系统的净化、除气、蒸发、冷凝过程完全在功能区块内部完成，放射性管线被包围在高放射性单元中，无须设置额外的放射性管廊或辐射防护手段。

过渡间区块包括第一过渡间1、第二过渡间2、第三过渡间3、第四过渡间7、第五过渡间8，第一过渡间1、第二过渡间2、第三过渡间3沿横向方向X邻接排布，并设置在除气单元4、蒸发分离单元的外侧；第四过渡间7、第五过渡间8沿纵向方向Z邻接排布，并设置在前贮存单元外侧。

本发明硼回收系统的高放射性的单元紧密布置在功能区块内部，在人员通道13与高放射性单元之间布置多个过渡间，实现了放射性的梯级过渡。而且各个单元集中在一个功能区块，避免了管线在不同区域之间的穿行，避免了放射性管线过长而造成的放射性物质的积聚，同时降低了大宗管材材料成本。

由于硼回收系统间歇运行，功能相对独立，与反应堆安全壳内物项无直接联系，因此功能区块布置在核辅助厂房内部离安全壳稍远的位置，而将紧邻安全壳的部分留给与反应堆冷却剂系统运行密切相关的一回路辅助系统。

横向方向X上，六个单元彼此紧邻布置在硼回收系统功能区块的内侧部分，在除气单元4和第一蒸发单元5、第二蒸发单元6外侧，分别布置了第一过渡间1、第二过渡间2、第三过渡间3。在第一贮存单元9、第二贮存单元10外侧布置了第四过渡间7、第五过渡间8。

其中，前贮存单元用于收集反应堆的冷却剂，接收核岛疏水排气系统、化学和容积控制系统下泄管线的反应堆冷却剂。前贮存单元包括第一贮存单元9、第二贮存单元10，第一贮存单元9和/或第二贮存单元10收集反应堆的冷却剂。由于硼回收系统不直接影响一回路的运行，因此整个功能区块不紧贴反应堆安全壳布置。硼回收系统正常运行时，第一贮存单元9、第二贮存单元10位于靠近反应堆安全壳一侧的功能区块边缘，以便于接收核岛疏水排气系统、化学和容积控制系统下泄管线的反应堆冷却剂。

净化单元11接收来自前贮存单元内的冷却剂，并净化冷却剂；前贮存单元内收集的反应堆冷却剂被泵送到相邻的净化单元11，净化后的液体被导入布置在前贮存单元另一侧的除气单元4，经过除气后的液体进一步被泵送至中间贮存单元12。

除气单元4接收经净化单元11净化的冷却剂，并进行除气处理。除气单元4、第一蒸发单元5及第二蒸发单元6沿横向方向X邻接排布；第一贮存单元9和第二贮存单元10沿竖向方向Y邻接排布；净化单元11相互垂直的两面分别与第一蒸发单元5邻接、与前贮存单元邻接。

其中，净化单元11和除气单元4紧邻第一贮存单元9、第二贮存单元10布置，以便于冷却剂的过滤、除盐和去除放射性气体。经过净化除气后的液体放射性明显降低，暂存在功能区块边缘大容量的中间贮存单元12中。待暂存的液体量达到限值后，启动蒸发分离工艺。第一蒸发单元5、第二蒸发单元6紧邻中间贮存单元12布置，因此中间贮存单元12内的液体可直接泵送至蒸发分离单元的蒸发器内。

硼回收系统的中间贮存单元12占地面积大，与其他工艺系统联系少，内部储存的净化除气后的液体放射性明显降低，人员通行需求较易满足，因此中间贮存单元12布置在远离反应堆安全壳一侧的硼回收系统功能区块边缘。中间贮存单元12相互垂直的两面分别与净化单元11、与第二蒸发单元6邻接。中间贮存单元12接收经除气单元4除气的冷却剂。

蒸发分离单元包括第一蒸发单元5、第二蒸发单元6，第一蒸发单元5投入使用，第二蒸发单元6备用；或第二蒸发单元6投入使用，第一蒸发单元5备用。当中间贮存单元12储存的冷却剂达到限值后，蒸发分离单元接收中间贮存单元12的冷却剂，并将冷却剂蒸发处理以得到硼酸溶液和蒸汽，蒸汽冷凝成蒸馏液。分离出的浓缩液排入蒸发分离单元下层的浓缩液监测槽，蒸发产生的蒸汽经过冷凝后排入布置在净化单元11下层的蒸馏液监测槽。

根据蒸发原理，蒸发处理后的浓缩液靠重力流入第一蒸发单元5、第二蒸发单元6下层的浓缩液监测槽，而蒸发产生的蒸汽流向第一蒸发单元5、第二蒸发单元6上层的蒸汽冷凝器，经过冷凝器冷凝后流入净化单元11下层的蒸馏液监测槽。然后对浓缩液监测槽、蒸馏液监测槽中的液体进行取样，监测合格后，泵送至硼和水补给系统进行复用，以减少放射性废水的产生量和处理费用。

监测单元包括浓缩液监测槽和蒸馏液监测槽，根据监测槽的容量和尺寸，沿纵向方向Z，浓缩液监测槽布置在蒸发分离单元的下方，蒸馏液监测槽布置在紧邻净化单元11下方。监测单元接收硼酸溶液和蒸馏液，硼酸溶液和蒸馏液经监测合格后，泵送至硼补给系统和水补给系统。

在垂直方向上，前贮存单元、除气单元4、蒸发分离单元和中间贮存单元12为立式柱体，须跨跃多个安装层。硼回收系统的物项布置根据各自尺寸进行合理分布，减小了系统的空间占用和对厂房的布置压力，提高了经济性。

人员通道13设置在第一过渡间1、第二过渡间2、第三过渡间3、第四过渡间7、第五过渡间8外侧。操作人员通过楼梯间14到达相应层高后，经由人员通道13进入第一过渡间1、第二过渡间2、第三过渡间3、第四过渡间7、第五过渡间8进行阀门操作。

硼回收系统的各个子系统的相对位置更加合理，与工艺流程趋于一致，大幅减少了管道冗余穿行，节省了大宗材料用量。且硼回收系统实现各个单元集中在一个功能区块，放射性高的单元集中布置在内侧，过渡间包围布置在外侧。通过总体布置手段实现辐射剂量的梯级降低，对操作人员更友好。

总之，从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现如下技术效果：

1、硼回收系统高放射性的单元紧密布置在功能区块内部，在人员通道13与高放射性单元之间布置多个过渡间。通过总体布置手段实现辐射剂量的梯级降低，对操作人员更友好。

2、各个单元集中在一个功能区块，避免了管线在不同区域之间的穿行，避免了放射性管线过长而造成的放射性物质的积聚，同时降低了大宗管材材料成本。

3、硼回收系统的各个子系统的相对位置更加合理，与工艺流程趋于一致，大幅减少了管道冗余穿行，节省了大宗材料用量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种反应堆硼回收系统，用于处理反应堆冷却剂以得到硼酸溶液和蒸馏液，并将处理后的硼酸溶液和蒸馏液分别泵送至硼补给系统和水补给系统，其特征在于，所述硼回收系统包括：功能区块，所述功能区块用于处理所述反应堆冷却剂以得到所述硼酸溶液和所述蒸馏液，所述功能区块包括多个单元，所述多个单元在所述功能区块的横向方向、竖向方向和纵向方向邻接排布；过渡间区块，所述过渡间区块设置在所述功能区块外侧，所述过渡间区块屏蔽所述功能区块的辐射，为所述硼回收系统提供操作空间；人员通道(13)，所述人员通道(13)为所述操作人员提供行走空间，所述人员通道(13)设置在所述过渡间区块的外侧。

2.根据权利要求1所述的硼回收系统，其特征在于，所述功能区块包括：前贮存单元，所述前贮存单元用于收集所述反应堆的所述冷却剂；

净化单元(11)，所述净化单元(11)接收来自所述前贮存单元内的所述冷却剂，并净化所述冷却剂；

除气单元(4)，所述除气单元(4)接收经所述净化单元(11)净化的所述冷却剂，并进行除气处理；

中间贮存单元(12)，所述中间贮存单元(12)接收经所述除气单元(4)除气的所述冷却剂；

蒸发分离单元，当所述中间贮存单元(12)储存的冷却剂达到限值后，所述蒸发分离单元接收所述中间贮存单元(12)的所述冷却剂，并将所述冷却剂蒸发处理以得到所述硼酸溶液和蒸汽，所述蒸汽冷凝成所述蒸馏液；

监测单元，所述监测单元接收所述硼酸溶液和所述蒸馏液；所述硼酸溶液和所述蒸馏液经监测合格后，泵送至硼补给系统和水补给系统。

3.根据权利要求2所述的硼回收系统，其特征在于，所述蒸发分离单元包括第一蒸发单元(5)、第二蒸发单元(6)，所述第一蒸发单元(5)投入使用，所述第二蒸发单元(6)备用；或所述第二蒸发单元(6)投入使用，所述第一蒸发单元(5)备用。

4.根据权利要求3所述的硼回收系统，其特征在于，所述前贮存单元包括第一贮存单元(9)、第二贮存单元(10)，所述第一贮存单元(9)和/或第二贮存单元(10)收集所述反应堆的所述冷却剂。

5.根据权利要求4所述的硼回收系统，其特征在于，所述过渡间区块包括第一过渡间(1)、第二过渡间(2)、第三过渡间(3)、第四过渡间(7)、第五过渡间(8)，所述第一过渡间(1)、第二过渡间(2)、第三过渡间(3)沿所述横向方向邻接排布，并设置在所述除气单元(4)、所述第一蒸发单元(5)及所述第二蒸发单元(6)的外侧；所述第四过渡间(7)、第五过渡间(8)沿所述纵向方向邻接排布，并设置在所述第一贮存单元(9)和所述第二贮存单元(10)外侧。

6.根据权利要求5所述的硼回收系统，其特征在于，所述除气单元(4)、所述第一蒸发单元(5)及所述第二蒸发单元(6)沿所述横向方向邻接排布；所述第一贮存单元(9)和所述第二贮存单元(10)沿所述竖向方向邻接排布；所述净化单元(11)相互垂直的两面分别与所述第一蒸发单元(5)邻接、与所述前贮存单元邻接。

7.根据权利要求6所述的硼回收系统，其特征在于，所述中间贮存单元(12)相互垂直的两面分别与净化单元(11)、与所述第二蒸发单元(6)邻接。

8.根据权利要求7所述的硼回收系统，其特征在于，所述人员通道(13)包括连通的第一段通道、第二段通道、第三段通道，所述第一段通道和所述第三段通道平行，所述第二段通道分别与所述第一段通道和所述第三段通道垂直。

9.根据权利要求8所述的硼回收系统，其特征在于，所述硼回收系统还包括楼梯间(14)，所述操作人员通过所述楼梯间(14)，并经由所述人员通道(13)进入所述过渡区块进行操作。

10.根据权利要求9所述的硼回收系统，其特征在于，所述第一段通道与所述第一过渡间(1)、第二过渡间(2)、第三过渡间(3)邻接；所述第二段通道与所述第一过渡间(1)、除气单元(4)、第四过渡间(7)、第五过渡间(8)邻接；所述第三段通道与所述第五过渡间(8)、所述净化单元(11)及所述中间贮存单元(12)邻接。

11.根据权利要求10所述的硼回收系统，其特征在于，所述监测单元包括包括浓缩液监测槽和蒸馏液监测槽，沿纵向方向，所述浓缩液监测槽布置在所述蒸发分离单元的下方，所述蒸馏液监测槽布置在所述净化单元(11)下方。