CN203503305U

CN203503305U - 一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统

Info

Publication number: CN203503305U
Application number: CN201320555391.4U
Authority: CN
Inventors: 韩旭; 李军; 李博; 赵侠
Original assignee: China Nuclear Power Engineering Co Ltd
Current assignee: China Nuclear Power Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2023-09-09

Abstract

本实用新型公开一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统，包括三个并联的冷却系列，每条冷却系列上设有冷却泵和热交换器；三个冷却系列的取水端与取水母管相连接，取水母管与乏燃料水池相连接，三个冷却系列回水端与回水母管相连接，回水母管与乏燃料水池相连接；三个冷却系列的取水端还设有共用的取水管，取水管与安全壳内的内置换料水箱相连接，三个冷却系列冷却泵与热交换器之间跨设有共用的充水管，充水管分别与各隔室相连接；各隔室的底部设有重力排水管，所述重力排水管与内置换料水箱相连接。采用此技术方案，保证了反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统的可靠性更高、冷却能力更强及运行方式更为灵活；并可依靠重力实现非能动排水。

Description

一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统

技术领域

本实用新型属于核电领域，具体涉及核电厂一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统。

背景技术

乏燃料贮存是核燃料循环的重要阶段，核电厂在整个寿期内需不断更换新的核燃料并卸出已使用过的乏燃料。乏燃料具有持续放出衰变热，有放射性，在特定情况下可能重返临界等特点。因此，对于任何形式的核电厂，乏燃料的贮存安全都是无法回避的问题。乏燃料贮存的主要工艺过程包括：冷却、过滤及除盐。

目前，核电系统的设计中，乏燃料水池冷却系统通常具有两个冷却系列，一个或两个过滤除盐回路，这种设计在实际运行中表现出了诸多缺点。首先，系统如果只具有两个冷却系列，由于必须保证常年有一个冷却系列运行，系统的运行灵活性较差，实际运行反馈表明此类系统操作繁琐；其次，同时运行两个冷却系列满足较大热负荷工况的设计，不满足核安全法规的要求，因此只有两个冷却系列，限制了系统冷却功率的提升；另外，此类系统设计将换料水箱放置于安全壳外，是对可用事故冷源的浪费，将换料水箱内置于安全壳内可以提升核电厂安全性。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统，通过设有三条并列的冷却系列，保证了该冷却系统可靠性更高、冷却能力强及运行方式更灵活；通过将内置换料水箱设在安全壳内，可以提升核电厂的安全性；各个隔室的底部设有重力排水管，实现了非能动排水，达到了简化系统，提高经济性的目的。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统，包括三个并联的冷却系列，每条冷却系列上设有冷却泵和热交换器；三个冷却系列设有共用的取水母管和回水母管，所述取水母管一端与冷却系列的取水端相连接，取水母管另一端与乏燃料水池相连接，所述回水母管一端与冷却系列的回水端相连接，回水母管另一端与乏燃料水池相连接；三个冷却系列的取水端设有共用的取水管，所述取水管与安全壳内的内置换料水箱相连接，三个冷却系列冷却泵和热交换器之间跨设有共用的充水管，所述充水管分别与反应堆换料水池、堆内构件贮存池、燃料转运仓和容器装载井相连接；所述反应堆换料水池、堆内构件贮存池、燃料转运仓和容器装载井的底部设有重力排水管，所述重力排水管形成重力排水管系，所述重力排水管系与安全壳内的内置换料水箱相连接。

进一步，所述反应堆换料水池、堆内构件储存池、燃料转运仓及容器装载井的重力排水管上均设有隔离阀。

进一步，所述取水管与充水管之间跨设有净化旁路，所述净化旁路包括进口过滤器、除盐器和出口过滤器。

进一步，每条所述冷却系列上还设有泵前截止阀、泵后止回阀、泵后截止阀、热交换器前截止阀和热交换器后截止阀。

进一步，相邻两条冷却系列的桥接管线上设有隔离阀。

进一步，所述热交换器为板式热交换器。

本实用新型的有益技术效果在于：

（1）通过将内置换料水箱置于安全壳内，可以提升核电厂安全性；在各个隔室的底部设有重力排水管，靠重力将各隔室的水排到内置换料水箱，无需能源动力；

（2）通过控制冷却和净化系统中相关阀门的启闭，能够保证三个冷却系列均可独立实现对乏燃料水池的冷却及净化；

（3）一条冷却系列持续运行的情况下，通过相关阀门的启闭，可实现对内置换料水箱的净化而不影响冷却系列对乏燃料水池的冷却；

（4）在一条冷却系列冷却净化乏燃料水池时，在相关阀门的控制下，另一冷却系列可从内置换料水箱取水，并充入反应堆换料水池、堆内构件存放池、燃料转运通道或容器装载井，实现充水功能而不影响冷却系列对乏燃料水池的冷却；

（5）在乏燃料水池内乏燃料组件热负荷较大的工况下，还可实现对各个隔室的充水而不影响对乏燃料水池的冷却；

（6）该系统可靠性更高，冷却能力更强，运行方式更灵活。

附图说明

图1是一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统冷却系列的结构示意图；

图2是一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统各隔室重力排水管系的结构示意图；

图3是一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统净化旁路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1、2所示，本实用新型提供的反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统，包括三条并列的冷却系列，每条冷却系列上设有冷却泵和热交换器，三个冷却系列设有共用的取水母管T07，取水母管T07一端与三个冷却系列的取水端相连接，另一端与乏燃料水池001PL相连接，三个冷却系列设有共用的回水母管T04，回水母管T04一端与三个冷却系列回水端相连接，另一端与乏燃料水池相连接001PL，即取水母管T07与乏燃料水池相连接并从乏燃料水池001PL取水，经热交换器进行冷却，冷却后的水通过共用的回水母管T04返回乏燃料水池001PL，实现乏燃料水池001PL的冷却。

三个冷却系列的取水端还设有共用的取水管N03-N21及N01-N21，两条取水管分别与安全壳内的内置换料水箱001BA相连接，三个冷却系列冷却泵和热交换器之间跨设有共用的充水管N24-N26，所述充水管N24-N26分别与反应堆换料水池002PL、堆内构件贮存池003PL、燃料转运仓004PL和容器装载井005PL相连接；即两条取水管从安全壳内的内置换料水箱001BA取水，并通过充水管N24-N26向反应堆换料水池002PL、堆内构件贮存池003PL、燃料转运仓004PL和容器装载井005PL完成水传输，实现各隔室充水。

其中，三条冷却系列分别为第一冷却系列N02-N05、第二冷却系列N01-N04和第三冷却系列N03-N06。

第一冷却系列上依次设有泵前截止阀004VB、冷却泵002PO、止回阀005VB、冷却泵后截止阀006VB、热交换器前截止阀013VB、热交换器002RF和热交换器后截止阀014VB。

第二冷却系列上依次设有泵前截止阀001VB、冷却泵001PO、止回阀002VB、冷却泵后截止阀003VB、热交换器前截止阀010VB、热交换器003RF和热交换器后截止阀011VB。

第三冷却系列上依次设有泵前截止阀007VB、冷却泵003PO、止回阀008VB、冷却泵后截止阀009VB、热交换器前截止阀010VB、热交换器003RF和热交换器后截止阀011VB。

第一冷却系列和第二冷却系列取水端之间的桥接管线N01-N02上设有隔离阀017VB，第一冷却系列和第三冷却系列取水端之间的桥接管线N02-N03上设有隔离阀018VB；第一冷却系列和第二冷却系列回水端之间的桥接管线N04-N05上设有隔离阀021VB，第一冷却系列和第三冷却系列回水端之间的桥接管线N05-N06上设有隔离阀022VB。

冷却泵001PO、002PO、003PO,流量介于300m³/h至600m³/h间，扬程介于0.5MPa至1.2MPa间；热交换器为板式热交换器，热侧流量介于250m³/h至550m³/h间，冷侧流量介于250m³/h至550m³/h间，冷侧与热侧流量之差不大于50m³/h。

相邻两条冷却系列的充水管之间设有隔离阀019VB和隔离阀020VB。充水管末端连接两个并联的分水管N25至N29、N26至N27，其中一条分水管N26至N27与安全壳内的反应堆换料水池002PL和堆内构件储存池003PL相连接，另一条分水管N25至N29与安全壳外的燃料转运仓004PL和容器装载井005PL相连接。

如图1、3所示，相邻两条冷却系列取水端之间的桥接管线上与共用的充水管N24至N26之间跨设有净化旁路，净化旁路包括进口过滤器001FI、除盐器001DI和出口过滤器002FI，进口过滤器上游设有截止阀046VB和出口过滤器下游设有截止阀047VB。净化旁路具有两条净化来水支路和两个净化回水支路，两个净化来水支路为N08至N11、N08至N12，两个净化回水支路为N07至N09、N07至N10，两个净化来水支路上分别设有截止阀023VB和024VB,两个净化回水支路上分别设有截止阀032VB和026VB。

上述除盐器001DI为混床除盐器，最大流量限制介于50m³/h至150m³/h间，最大运行压力介于0.6MPa至1.2MPa之间，最高运行温度介于50℃至70℃间；除盐器进口过滤器001FI，最大流量限制介于50m³/h至150m³/h间，最大运行压力介于0.6MPa至1.2MPa之间，最高运行温度介于50℃至70℃间；过滤精度介于5μm至20μm间，截污容量介于3kg至5kg间；除盐器出口过滤器002FI，最大流量限制介于50m³/h至150m³/h间，最大运行压力介于0.6MPa至1.2MPa之间，最高运行温度介于50℃至70℃间；过滤精度介于15μm至30μm间，截污容量介于3kg至5kg间。

另外，内置换料水箱001BA置于安全壳内；不但避免了事故冷源的浪费，还提升了核电厂安全性。

综上所述，在第一冷却系列N02至N05持续运行，冷却净化乏燃料水池001PL的情况下，可通过关闭乏燃料水池净化回水隔离阀026VB，同时打开内置换料水箱净化回水隔离阀032VB，将过净化旁路N07至N08间从第一冷却系列节点N02至N05间切换至第三冷却系列节点N03至N06间，实现对内置换料水箱001BA的净化而不影响第一冷却系列节点N02至N05间对乏燃料水池001PL的冷却。

在第一冷却系列节点N02至N05间持续运行，冷却净化乏燃料水池001PL，一二冷却系列隔离阀017VB、019VB、021VB处于关闭状态的情况下，第二冷却系列N01至N04可从内置换料水箱001BA取水，并充入反应堆换料水池002PL、堆内构件存放池003PL、燃料转运通道004PL或容器装载井005PL，实现系统的充水功能而不影响第一冷却系列节点N02至N05间对乏燃料水池001PL的冷却。

在乏燃料水池001PL内乏燃料组件热负荷较大的工况下，通过一、二冷却系列隔离阀017VB、019VB、021VB和二、三冷却系列隔离阀018VB、020VB、022VB的相应启闭组合，三个并联的冷却系列中的任意两列可同时运行，冷却和净化乏燃料水池001PL。

三个并联的冷却系列中任意一个冷却系列，可在需要时对内置换料水箱001BA实施冷却，以实现对安全壳内热量的导出。

反应堆换料水池的底部设有重力排水管N13至N15，堆内构件储存池底部设有重力排水管N14至N15，两条重力排水管与总排水管N15至N16相连接；燃料转运仓的底部设有重力排水管N17至N18，容器装载井的底部设有重力排水管N20至N18，两条重力排水管与总排水管N18至N19相连接。反应堆换料水池002PL、堆内构件存放池003PL、燃料转运仓004PL及容器装载井005PL均可通过开启对应重力排水支管隔离阀042VB、040VB、043VB、044VB，实现无需动力的重力排水至内置换料水箱001BA，达到了节约经济的目的。

本实用新型的一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统，并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本实用新型的技术创新范围。

Claims

1.一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统，其特征是：包括三个并联的冷却系列，每条冷却系列上设有冷却泵和热交换器；三个冷却系列设有共用的取水母管和回水母管，所述取水母管一端与冷却系列的取水端相连接，取水母管另一端与乏燃料水池相连接，所述回水母管一端与冷却系列的回水端相连接，回水母管另一端与乏燃料水池相连接；三个冷却系列的取水端还设有共用的取水管，所述取水管与安全壳内的内置换料水箱相连接，三条冷却系列冷却泵与热交换器之间跨设有共用的充水管，所述充水管分别与反应堆换料水池、堆内构件贮存池、燃料转运仓和容器装载井相连接；所述反应堆换料水池、堆内构件贮存池、燃料转运仓和容器装载井的底部设有重力排水管，所述重力排水管形成重力排水管系，所述重力排水管系与安全壳内的内置换料水箱相连接。

2.如权利要求1所述的一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统，其特征是：所述反应堆换料水池、堆内构件储存池、燃料转运仓及容器装载井的重力排水管上均设有隔离阀。

3.如权利要求1或2所述的一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统，其特征是：所述取水管与充水管之间跨设有净化旁路，所述净化旁路包括进口过滤器、除盐器和出口过滤器。

4.如权利要求3所述的一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统，其特征是：每条所述冷却系列还上设有泵前截止阀、泵后止回阀、泵后截止阀、热交换器前截止阀和热交换器后截止阀。

5.如权利要求4所述的一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统，其特征是：相邻两条冷却系列的桥接管线上设有隔离阀。

6.如权利要求5所述的一种反应堆换料水池及乏燃料水池冷却和处理系统，其特征是：所述热交换器为板式热交换器。