CN216053899U - 核电站反应堆冷却剂净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核电站反应堆冷却剂净化系统，其包括：暂存装置，用于冷却剂的收集暂存和冷却降温；除盐装置，与暂存装置连接，用于对降温后的冷却剂过滤和除盐；除气装置，与除盐装置连接，用于对净化后的冷却剂进行除气；真空泵装置，与除气装置连接，用于提供除气装置运行所需的负压；以及排放装置，与除气装置连接，用于收集/排放除气后的冷却剂。相对于现有技术，本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统设有除气装置，除气装置连接除盐装置和真空泵装置，除气装置可对净化后的冷却剂进行除气并通过真空泵装置排放，可有效脱除冷却剂中溶解的氧气、氢气和放射性惰性气体，显著降低冷却剂的放射性水平。

Description

核电站反应堆冷却剂净化系统

技术领域

本实用新型属于核电技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种核电站反应堆冷却剂净化系统。

背景技术

核电站压水堆的反应堆冷却剂为普通轻水，在反应堆起堆、正常运行、停堆等工况都需严格控制冷却剂中溶解的气体。例如，起堆过程需要将冷却剂中溶解氧的浓度降低至极低的水平(例如10μg/L)；在正常运行阶段，需要控制冷却剂中核燃料裂变产生的惰性气体(Kr、Xe同位素)；停堆前，需要控制冷却剂中溶解氢气的浓度，防止后续氧化阶段形成氢氧混合气体。

在一回路水化学控制中，对各个阶段的各种溶解气体浓度或放射性水平都有具体的要求，也采用了多种方法(热力法除氧、加药除氧等)进行溶解气体浓度的控制。目前，压水堆核电站一般采用热力法除气技术进行水中溶解气体的脱除，通过大型脱气塔将冷却剂从塔顶排入，饱和水蒸气从底部上升，在塔板相遇进行气液传质，冷却剂中溶解的气体被蒸汽带走向上至塔顶被排出，从而实现溶解气体脱除。但是，采用热力法除气技术需要采用大量的换热设备、泵和管道阀门，不仅结构复杂，而且除气效果不理想。

因此，需要提供一种简单、高效的核电站反应堆冷却剂净化系统，以确保核电站一回路的稳定安全运行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：克服现有技术中的至少一个缺陷，提供一种核电站反应堆冷却剂净化系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种核电站反应堆冷却剂净化系统，其包括：

暂存装置，用于冷却剂的收集暂存和冷却降温；

除盐装置，与所述暂存装置连接，用于对降温后的冷却剂过滤和除盐；

除气装置，与所述除盐装置连接，用于对净化后的冷却剂进行除气；

真空泵装置，与所述除气装置连接，用于提供所述除气装置运行所需的负压；以及

排放装置，与所述除气装置连接，用于收集/排放除气后的冷却剂。

根据本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统的一个实施方式，所述暂存装置包括通过管线依次连接的暂存箱、屏蔽泵和冷却器，所述暂存箱采用氮气覆盖。

根据本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统的一个实施方式，所述除盐装置包括通过管线依次连接的除盐器预过滤器、阳床除盐器、混床除盐器和树脂截留过滤器。

根据本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统的一个实施方式，所述除气装置包括通过管线依次连接的多级除气器。

根据本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统的一个实施方式，所述除气器采用不锈钢外壳，内部装填脱气膜柱，所述脱气膜柱由中空纤维疏水膜丝编织而成。

根据本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统的一个实施方式，所述多级除气器分别连接氮气吹扫管线，冷却剂自所述除气器顶部进入并从底部流出，氮气吹扫自所述除气器底部进入并从顶部流入所述真空泵装置。

根据本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统的一个实施方式，所述真空泵装置包括通过管线依次连接的真空泵、气液分离器、冷却器和循环过滤器。

根据本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统的一个实施方式，所述真空泵、气液分离器、冷却器和循环过滤器集成设置在一个平台上。

根据本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统的一个实施方式，所述排放装置包括通过管线依次连接的贮存箱和排放泵，所述贮存箱采用氮气覆盖。

根据本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统的一个实施方式，所述排放泵将所述贮存箱中的冷却剂排放、或直接返回一回路复用，或返回所述除盐装置再次净化。

相对于现有技术，本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统设有除气装置，除气装置分别连接除盐装置、真空泵装置和排放装置，可以对净化后的冷却剂进行除气，脱除冷却剂中溶解的氧气、氢气和放射性惰性气体，显著降低冷却剂的放射性水平。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统及其技术效果进行详细说明，其中：

图1为本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统的结构示意图。

其中：

11--暂存箱；12--屏蔽泵；13--冷却器；21--除盐器预过滤器；22--阳床除盐器；

23--混床除盐器；24--树脂截留过滤器；31、32、33、34--除气器；41--真空泵；

42--循环过滤器；43--冷却器；44--气液分离器；51--贮存箱；52--排放泵。

具体实施方式

为了使本实用新型的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型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实用新型，并非为了限定本实用新型。

请参照图1所示，本实用新型提供了一种核电站反应堆冷却剂净化系统，其包括：

暂存装置，用于一回路下泄冷却剂的收集暂存和冷却降温；

除盐装置，与暂存装置连接，用于对降温后的冷却剂过滤和除盐，去除冷却剂中的颗粒物、胶体及离子态核素，降低冷却剂的放射性水平；

除气装置，与除盐装置连接，用于对净化后的冷却剂进行除气，脱除冷却剂中溶解的氧气、氢气、放射性惰性气体等，进一步降低冷却剂放射性水平；

真空泵装置，与除气装置连接，用于提供除气装置运行所需的负压，提升气体的脱除效率；

排放装置，与除气装置连接，用于收集除气后的冷却剂，待取样检测满足复用标准后返回一回路使用，也可将不满足复用标准的冷却剂返回除盐装置进行再次净化。

暂存装置包括通过管线依次连接的暂存箱11、屏蔽泵12和冷却器13，暂存箱11采用氮气覆盖，防止冷却剂中的氢气与空气混合；屏蔽泵12用于冷却剂净化前的压力提升，有效防止冷却剂的泄漏；冷却器13用于降低冷却剂的温度，以保证除盐器离子交换树脂和除气器膜组件的使用寿命。

在图1所示的实施例中，暂存箱11可实现冷却剂的暂存、混匀和取样分析，同时配置冷却器13将反应堆冷却剂的温度降低至40℃以下，以保证后续除盐装置和除气装置的安全运行。

除盐装置包括通过管线依次连接的除盐器预过滤器21、阳床除盐器22、混床除盐器23和树脂截留过滤器24，除盐器预过滤器21用于过滤冷却剂中的颗粒物，阳床除盐器22用于去除冷却剂中的阳离子杂质，混床除盐器23用于深度净化冷却剂中的阴阳离子杂质，树脂截留过滤器24用于截留除盐器的树脂碎片颗粒物。在图1所示的实施方式中，除盐器预过滤器21可过滤冷却剂中的颗粒物和大体积胶体，以保护除盐装置，其过滤精度为1μm或5μm；树脂截留过滤器25可截留树脂碎片等颗粒物，其过滤精度为25μm。

除气装置包括通过管线依次连接的四级除气器31、32、33、34(也可以是其他多级除气器)，除气器31、32、33、34的设计使用寿命不低于40年。根据本实用新型的一个实施方式，除气器31、32、33、34均采用不锈钢外壳，内部装填脱气膜柱，用于冷却剂中溶解气体的脱除，最终产水中的溶解氧浓度低于5μg/L。在除气器性能降低后，仅需更换脱气膜柱，以降低放射性固体废物的产生量。根据本实用新型的一个实施方式，除气器膜柱的尺寸为6×28寸，最大处理流量8m³/h，运行温度10～40℃，运行压力0.15～0.3MPa(g)，除气系数不低于1000，可实现溶解气体的深度去除。

请继续参照图1所示，除气器31、32、33、34采用立式布置，设置有4个接口，冷却剂采用上进下出，除气器31、32、33、34分别连接氮气吹扫管线，氮气吹扫下进上出。除气器31、32、33、34中膜柱(未图示)由中空纤维疏水膜丝编织而成，膜丝表面的微孔允许气体分子穿过，却能阻挡水分子的穿透。在抽真空及氮气吹扫作用下，膜丝外侧液体中溶解气体通过微孔不断向膜丝内部移动，并被吹扫气体带走，从而实现溶解气体脱除。

真空泵装置包括通过管线依次连接的真空泵41、气液分离器44、冷却器43和循环过滤器42，真空泵41用于提供除气装置运行的负压，循环过滤器42用于避免真空泵循环液中颗粒物对泵体的损坏，冷却器43用于降低冷却剂循环液的温度，气液分离器44用于真空泵出口气液的分离。根据本实用新型的一个实施方式，真空泵41可提供的真空度为-0.096～-0.092MPa(g)，真空泵41、循环过滤器42、冷却器43和气液分离器44可集成制造在一个钢平台上，以便于运输和安装。

排放装置包括通过管线依次连接的贮存箱51和排放泵52，贮存箱51采用氮气覆盖，防止空气中的氧气溶解至冷却剂中；排放泵52用于冷却剂的排放，可直接返回一回路复用，或者返回除盐装置再次净化。在图1所示的实施方式中，排放装置可实现冷却剂的贮存、混匀和取样分析，根据总放射性、氚浓度和氧浓度等判断是否复用冷却剂，如果总放射性和氧浓度超标，可将冷却剂返回除盐装置前端再次净化；如果氚浓度超标，则直接排至放射性废液系统；如果全部满足要求，则可返回一回路复用。

为了验证本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统的优越性，在实践过程中，利用净化系统对模拟反应堆冷却剂进行处理，处理量为8m³/h。经检测，在进水饱和溶解氧条件下(常温约7000μg/L)产水溶解氧为1.5μg/L，除气系数大于4600，产水电导率、杂质离子浓度等均满足一回路水化学要求。整套装置尺寸为4.2米×2.0米×2.0米，总功率低于30kW，可在控制柜上一键式操作。经24小时连续运行试验，装置产水溶解氧稳定在1.5～1.6μg/L。

结合以上对本实用新型具体实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本实用新型核电站反应堆冷却剂净化系统设有除气装置，除气装置连接除盐装置和真空泵装置，除气装置可对净化后的冷却剂进行除气并通过真空泵装置排放，可以高效脱除冷却剂中溶解的氧气、氢气和放射性惰性气体，显著降低冷却剂的放射性水平。此外，核电站反应堆冷却剂净化系统的除气装置采用膜脱气技术，能有效防止摇摆、减少设备总体积。

根据上述原理，本实用新型还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型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，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种核电站反应堆冷却剂净化系统，其特征在于，包括：

暂存装置，用于冷却剂的收集暂存和冷却降温；

除盐装置，与所述暂存装置连接，用于对降温后的冷却剂过滤和除盐；

除气装置，与所述除盐装置连接，用于对净化后的冷却剂进行除气；

真空泵装置，与所述除气装置连接，用于提供所述除气装置运行所需的负压；以及

排放装置，与所述除气装置连接，用于收集/排放除气后的冷却剂。

2.根据权利要求1所述的核电站反应堆冷却剂净化系统，其特征在于，所述暂存装置包括通过管线依次连接的暂存箱、屏蔽泵和冷却器，所述暂存箱采用氮气覆盖。

3.根据权利要求1所述的核电站反应堆冷却剂净化系统，其特征在于，所述除盐装置包括通过管线依次连接的除盐器预过滤器、阳床除盐器、混床除盐器和树脂截留过滤器。

4.根据权利要求1所述的核电站反应堆冷却剂净化系统，其特征在于，所述除气装置包括通过管线依次连接的多级除气器。

5.根据权利要求4所述的核电站反应堆冷却剂净化系统，其特征在于，所述除气器采用不锈钢外壳，内部装填脱气膜柱，所述脱气膜柱由中空纤维疏水膜丝编织而成。

6.根据权利要求4所述的核电站反应堆冷却剂净化系统，其特征在于，所述多级除气器分别连接氮气吹扫管线，冷却剂自所述除气器顶部进入并从底部流出，氮气吹扫自所述除气器底部进入并从顶部流入所述真空泵装置。

7.根据权利要求1所述的核电站反应堆冷却剂净化系统，其特征在于，所述真空泵装置包括通过管线依次连接的真空泵、气液分离器、冷却器和循环过滤器。

8.根据权利要求7所述的核电站反应堆冷却剂净化系统，其特征在于，所述真空泵、气液分离器、冷却器和循环过滤器集成设置在一个平台上。

9.根据权利要求1所述的核电站反应堆冷却剂净化系统，其特征在于，所述排放装置包括通过管线依次连接的贮存箱和排放泵，所述贮存箱采用氮气覆盖。

10.根据权利要求9所述的核电站反应堆冷却剂净化系统，其特征在于，所述排放泵将所述贮存箱中的冷却剂排放、或直接返回一回路复用，或返回所述除盐装置再次净化。

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