JP2002521700A - 冷却材からの中性子吸収材の分離方法及び設備 - Google Patents

冷却材からの中性子吸収材の分離方法及び設備

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    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

(57)【要約】 核技術設備の冷却材(K)から中性子吸収材(A)を分離する方法及び設備に関する。本方法では冷却材を加熱により蒸発させ、抽出された冷却材蒸気(KD)をコンプレッサ(51)内で圧縮して温度を高め、別の冷却材の蒸発に使用する。好ましくは凝縮した冷却材蒸気の一部を凝縮器(74)に供給する。洗浄ガス設備(100)及び封止液設備(121)があると有利である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、冷却材を加熱して蒸発させ、生じる冷却材蒸気及び残存する吸収材
を分離抽出する、核技術設備の冷却材からの中性子吸収材の分離方法に関する。
また本発明は、核技術設備の冷却材から中性子吸収材を分離するための設備に関
する。
【0002】 核技術設備においては、ホウ酸のような中性子吸収剤を溶解した例えば冷却水
が冷却材として使用される。例えば加圧水型原子炉を冷却するには、ホウ酸を溶
解した冷却水(いわゆるホウ酸水)を含む液体が使用される。冷却材の量及び/
又はこの液体の組成を調整するため、加圧水型原子炉の冷却循環路から液体を取
り出し、冷却水(脱イオン水)と、濃縮されたホウ酸溶液とに分ける。この2つ
の生成物は、新たに所望の分量で原子炉の冷却サイクルに送り込むようにして再
利用される。
【0003】 冷却材から中性子吸収材を分離するため、分離しようとする冷却材をほぼ完全
に蒸発させることが公知である。生じる蒸気を通常一般に段塔内で、流動するホ
ウ酸で浄化し、凝縮器中に沈殿させ、それにより所望の生成物である冷却水(脱
イオン水)、もしくはいわゆる「冷却材」が生成される。この蒸気の揮発性が僅
かであるため、供給された冷却材中に溶解するホウ酸は蒸発器設備の水溜め内に
残留し、そこで濃縮される。
【0004】 所望の生成物である中性子吸収材(濃縮されたホウ酸溶液、以後「吸収材」と
呼ぶ)は、連続的に濃度及び充填状態を制御する調整により、所望の濃度のホウ
酸溶液を蒸留し、それに応じ冷却材を補充する(連続的処理)か、又は所定の濃
度に到達した時にこのプロセスを中断し、蒸発器の残留水を排出する(非連続的
処理)ようにして、設備から取り出される。
【0005】 これまで使用されてきたこれらの方法では、蒸発に必要な処理熱は、例えば発
電所内に存在する補助蒸気供給網から採取される補助蒸気により供給される。
【0006】 この処理法には幾つかの欠点がある。第1に適切な導管、設備及び補助ボイラ
装置を介して必要な補助蒸気を供給することは、可成りの出費の原因となる。第
2にほぼ処理熱に等しい蒸発器設備からの大きな熱量を、冷却水により排除しな
ければならない。冷却水を供給するための導管及び設備は、同様に相当な出費の
原因となる。第3に補助蒸気供給網から採取される熱出力は、加圧水型原子炉内
で形成される電気エネルギーの負担になる。第1のアプローチとして、これまで
一般的な処理法によっては作られない電気エネルギーは、約34%の熱効率を考
慮して補助蒸気供給網から採取された熱量と等価である。必要な熱出力は所望の
脱イオン化物流量の生成物と、蒸発器中の蒸気及び供給されたホウ化冷却材との
エンタルピーの差からほぼ形成される。それにより約1500MWの出力を有す
る加圧水型原子炉では、5MW以上の蒸発による熱損失、例えば2.4MWの電
気的出力に相当する7MWの熱的出力の蒸発による熱損失が容易に生ずる。
【0007】 デュッベル(Dubbel)著の「機械工学用ポケットブック(Taschenbuch fuer
den Maschinenbau)」、第18版、1955年、シュプリンガー出版、第N14
頁以降」から、蒸発及び結晶化時のエネルギーの節約のために、いわゆる蒸気圧
縮法を利用することが公知である。その際蒸発器から出ていく蒸気は、圧縮器内
で圧縮される。このようにして蒸気中に生じる温度の上昇は、蒸気中に含まれる
熱を蒸発器中に存在する液体を更に加熱するのに使用することを可能にする。
【0008】 本発明の課題は、従来一般的な処理法に比べて価格的に有利に、かつエネルギ
ーを節約して、核技術設備の冷却材から中性子吸収材を分離できる方法及び設備
を提供することにある。
【0009】 本発明の方法に関する課題は、抽出された冷却材蒸気をコンプレッサ内で圧縮
して温度を高め、別の冷却材の蒸発に使用することにより解決される。
【0010】 即ち抽出した冷却材蒸気を圧縮することで、蒸気内に含まれる熱を利用可能な
状態とし、高温の冷却材蒸気を他の冷却材の蒸発に使用する。
【0011】 上記の課題を解決するに当たり本発明は、いわゆる蒸気圧縮法として公知の方
法を、この方法に使用される冷却材が通常放射能により汚染されており、かつま
た特に不活性化作用を有する蒸気の凝縮時に、しばしば爆発の恐れのある非凝縮
性の気体を含んでいても、予想に反して核技術分野で使用できるという認識から
出発する。
【0012】 抽出された冷却材を1.5〜2倍の圧力に圧縮すると有利である。
【0013】 本方法の好ましい実施態様によれば、圧縮した冷却材蒸気の一部を凝縮器に供
給する。こうして本方法により動作する設備の流量を調節できる利点が生ずる。
加えてその一部を蒸発器から取り出すことも可能である。
【0014】 この分量は1%〜5%が有利である。
【0015】 更にこの分量中に含まれて運ばれる、非凝縮性の気体を凝縮器中で分離し、排
ガス系統に供給するとよい。
【0016】 こうして非凝縮性の気体は、本方法に基づき作動中の設備から導出される。こ
の非凝縮性の気体は、例えば水素、窒素又は放射性稀ガスである。高濃度の放射
性稀ガスが凝縮された冷却材蒸気中に残留すると、この「冷却材」生成物は許容
不能な程汚染される。非凝縮性の気体が蒸気/ガス流と共に設備から排除されな
ければ、それらはそこに集まり、圧縮された冷却材蒸気から蒸発しようとする別
の冷却材への熱の伝達を著しく阻害する。凝縮器中の非凝縮性の気体を分離し、
排ガス系統へ送ることにより、「冷却材」生成物中の非凝縮性の気体の濃度は好
ましく僅少に保たれる。
【0017】 凝縮器中で凝縮された冷却材は、例えば別の冷却材の蒸発時の奪熱により凝縮
した冷却材蒸気に混和される。即ち別の冷却材の蒸発時の奪熱により圧縮された
冷却材蒸気から生ずる凝縮液に混和される。それにより凝縮器中で凝縮した冷却
材も「冷却材」生成物として使用できる。
【0018】 凝縮器に非凝縮性の不活性ガス、特に窒素を供給すると有利である。このよう
に操作される凝縮器は、凝縮器から確実に非爆発性のガス混合物が出ていくこと
から、特に安全に作動する。
【0019】 本方法のもう1つの有利な実施形態によれば、蒸発のために備えられた蒸発器
設備を、本方法の終了後、非凝縮性の不活性ガス、特に窒素で洗浄する。即ちそ
うしなければ、蒸発プロセスの終了後に蒸発器設備内に、運転中に蒸発すべき冷
却材に加えられる非凝縮性の気体、例えば水素、窒素及び/又は放射性稀ガスの
雰囲気が残留する恐れがあるため、この蒸発器設備を、例えば蒸発プロセスの終
了後に非凝縮性の不活性ガスで洗浄する訳である。
【0020】 本方法のもう1つの更なる改良案によれば、コンプレッサの軸の気密化のため
に存在するパッキン素子に封止液、特に水を供給する。こうすることで放射性汚
染物質はコンプレッサから環境内に漏出せず及び/又は汚染物質がコンプレッサ
の蒸気側に入り込むことはない。
【0021】 もう1つの本方法の有利な改良案によれば、別の冷却材の蒸発時の奪熱により
液化された冷却材蒸気の一部を、注入液としてコンプレッサの吸込み側又は加圧
側に供給する。その際有利な実施形態では、注入量は、冷却材蒸気が熱蒸気とし
ての使用に特に好ましい飽和状態に達するよう調整する。他の媒質ではなく、専
ら抽出された冷却材蒸気の一部をコンプレッサの吸込み側に通すならば、設備内
で使用される、中性子吸収材を含んだ冷却材の分量及び品質が注入水により変化
しないという好ましい結果を生ずる。
【0022】 本方法の別の好ましい改良案によれば、別の冷却材の蒸発時の奪熱により凝縮
し、抽出された冷却材蒸気及び/又は抽出された吸収材から熱を除き、蒸発すべ
き冷却材に供給する。
【0023】 設備に関する課題は本発明によれば、以下に記載する特徴、即ち a)冷却材を供給する蒸発器設備、 b)この蒸発器設備内で蒸発した冷却材を吸込み側に供給するコンプレッサ、 c)コンプレッサの加圧側と接続している蒸発器設備の熱伝達装置、 d)熱伝達装置内で凝縮した冷却材を運び出す冷却材凝縮液導管、 e)蒸発器設備内に残留する吸収材を運び出す吸収材導管 を有する設備により解決される。
【0024】 この設備は、特に本発明方法を実施するのに適している。方法に関して指摘し
た利点は設備にも該当する。
【0025】 この設備は、特にコンプレッサ内で圧縮された冷却材蒸気の一部が供給される
凝縮器により更に改善される。この凝縮器により、非凝縮性の気体は、蒸発器設
備及び蒸気が通流する導管から導出可能である。
【0026】 凝縮器が凝縮液導管を介して冷却材凝縮液導管と接続していると有利である。
それにより凝縮器内で凝縮した冷却材を、「冷却材」生成物を運ぶ冷却材凝縮液
導管に供給することができる。
【0027】 更にこの凝縮器が排ガス系統と接続していると有利である。そうすれば、凝縮
器内で分離された非凝縮性の気体を、安全に、利用に供することができる。
【0028】 もう1つの有利な実施態様では、この設備は、蒸発器設備及び/又は凝縮器に
非凝縮性の不活性ガス、特に窒素を供給できる洗浄ガス導管を有する。
【0029】 非凝縮性の水素による爆発の危険性が予想される設備の構成要素に、この洗浄
ガス導管を介して非凝縮性の不活性ガスを供給することにより、非爆発性のガス
混合物が形成できる利点がある。
【0030】 もう1つの有利な実施形態によれば、この設備はコンプレッサのパッキン素子
に封止液を供給することのできる封止液設備を含む。その結果、コンプレッサは
特に良好に密閉され、安全工学的に見て核技術分野の極めて敏感な部分に特に好
ましい。
【0031】 この設備の有利な実施態様によれば、熱伝達装置内で凝縮した冷却材蒸気の一
部を、注入導管を介してコンプレッサの吸込み側又は加圧側に供給できる。
【0032】 蒸気のこの分量が8%〜12%であると有利である。
【0033】 吸収材導管を介して抽出された吸収材から熱を除き、蒸発器設備に流入する冷
却材を供給することのできる、第1の熱交換器を設けると有利である。
【0034】 冷却材凝縮液導管を介して抽出された冷却材から熱を除くことができ、蒸発器
設備に流れる冷却材を通すことのできる、第2の熱交換器を設けてもよい。
【0035】 このようにして、存在する残留熱を蒸発プロセスに利用できる。
【0036】 この熱交換器がなければ、外部エネルギーを更に供給することが必要となる。
【0037】 本発明方法を実施するのにも適している、本発明の設備の1実施例を図面に基
づき以下に詳述する。
【0038】 図は、本発明による蒸気圧縮の原理に基づき作動する蒸発器設備の原理接続図
を概略的に示す。この設備は、核技術設備又は原子力発電所の構成要素である。
【0039】 図面は液体F、即ち原子力発電所からのホウ化冷却材を供給する液体導管1を
示している。この液体Fは、導管の手前に置かれたタンク(図示せず)から蒸発
器供給ポンプ3を介して送られる。この液体Fを、液体導管1を介して浄化設備
5に運ぶ。液体を十分な蒸発温度に予熱するため、2つの伝熱式熱交換器7、9
を通して運ぶ。その際設備の生成物流から、即ち吸収材Aを含む生成物流及び冷
却材Kを含む生成物流から熱が除かれる。
【0040】 液体導管1内には、流入する液体流を調整可能な流入調整弁11が配置されて
いる。この流入調整弁11は、段塔21の充填状態を調整するための制御素子の
役目もする。
【0041】 液体導管1は、液体Fがこの導管を介して蒸発器循環ポンプ17により駆動さ
れる蒸発器16の蒸気室15に達する第1の接続導管13に通じている。蒸気導
管19を介して、蒸気室15は段塔21と接続している。段塔21は、上下に配
置された複数の分離受皿22を有する。第1の接続導管13は、段塔21の水溜
め23を出発点とする。
【0042】 蒸発器16及び段塔21並びに第1の接続導管13及び蒸気導管19から成る
循環系統全体で、上記の蒸発器設備24が構成される。
【0043】 第1の接続導管13及び蒸気導管19を介して循環する循環流は、所望の蒸発
量(蒸発流)の約150倍に相当する。その結果、蒸発に必要な熱を供給する際
に、蒸発器16内で流動する液体Fの飽和状態のみが達成され、所望の固有の蒸
発量は、圧力損失により引き起こされ、段塔21内にその入口で初めて実現され
る。
【0044】 この循環流は、蒸発流の100倍〜200倍にもなり得る。
【0045】 段塔21の下部で、重力及び慣性力により、冷却材蒸気KD及び残留する液体
からの部分流への分離が行われる。残留する液体が上記の蒸発器設備24の循環
系統内で更に循環する間に、冷却材蒸気KDは分離受皿22を介して段塔21の
頭部へと上昇し、その際この蒸気は各受皿22上を対向して流れる液体により更
に運ばれ、吸収材成分(ホウ酸成分)により浄化される。段塔21の一番上の受
皿の液体の沸騰状態に相応しい温度を有する、完全に浄化された冷却材蒸気KD
は、段塔21の頭部を出ていく。
【0046】 所望の生成物流である「吸収材A」(濃縮されたホウ酸溶液)は、吸収材導管
25を介して段塔21の水溜め23から吸収材搬送ポンプ27によって排除され
る。吸収材排出調整弁29をにより調整可能なこの生成物流は、そのために準備
された、明確には図示しない貯蔵タンク内に運ばれる。沸騰状態で存在するホウ
酸溶液は、前もって更に第1の伝達式熱交換器7を介して運ばれ、そこでこの溶
液は上記したように、蒸発器設備24へと流れる、蒸発すべき液体Fを予熱する
ためそれらの熱の一部を放出する。この貯蔵タンクから吸収材は新たな用途に、
例えば核技術設備の冷却材のホウ化のために供給される。
【0047】 完全に浄化された冷却材蒸気KDは、理解し易くするため、冷却材蒸気導管4
3といわれるその第1の部分と、蒸発器16の流れ方向に冷却材凝縮液導管45
といわれるその第2の部分とで図示する、段塔21の頭部に装着された冷却材導
管41を介してコンプレッサ51により吸引され、約1.8倍の圧力に圧縮され
る。こうして冷却材の蒸気KDは温められる。一方ではコンプレッサ51の過熱
を回避するため、そして他方では後に記載する加熱用蒸気としての使用に特に好
ましい冷却材蒸気KDの飽和状態を形成するため、コンプレッサ51の吸引シリ
ンダの手前で、吸引された蒸気流中に水を注入する(これについては更に後に注
入導管91として記載する)。この水は圧縮工程中に蒸発する。コンプレッサの
構造形式に応じ、注入は加圧側で行ってもよい。即ち、例えばターボコンプレッ
サは温度に鈍感であり、搬送気流中の水滴には敏感である。
【0048】 約100℃の吸込み側に比べて明らかに高い、約177℃の温度を持つこの蒸
気は、熱伝達装置の冷却材蒸気導管43又は蒸発器16の熱伝達面53を介して
運ばれる。見易くするため概略的に示す熱伝達装置53は、加熱導管の1つだけ
のアーチにより示されているが、実際は複数の加熱用巻回体又は加熱管(管束)
からできている。
【0049】 熱伝達装置53内で冷却材蒸気KDは凝縮し、その際蒸発器16の蒸気室15
内を流れる蒸発器の循環流を加熱すべく、この凝縮液は蒸気に含まれる蒸発エン
タルピーを放出する。
【0050】 蒸発器16、即ち熱伝達装置53の加熱側に生じる凝縮液(以後液状冷却材K
Fと云う)は、第2の所望の生成物流「冷却材K」(脱イオン水)を意味する。
これは冷却材凝縮液導管45を介してまず凝縮液タンク55に供給され、充填状
態を制御された凝縮液排出調整弁59によって、例えば更に後に記載する発電所
設備に接続された排ガス系統79を介して、低圧の凝縮液溜めタンク61内に放
出される。凝縮液の導出時に後蒸発が起こらないように、凝縮液排出調整弁59
の手前に凝縮液冷却器57が配置されており、その中での凝縮液の温度は、凝縮
液溜めタンク61内の圧力に依存する飽和温度より若干低い。
【0051】 蒸発器凝縮液ポンプ63を使い、生成した冷却材KFを冷却材調整弁65によ
り調整して、詳しくは図示しない貯蔵タンクに運ぶ。この液状冷却材KFは、冷
却材凝縮液導管45を流れる際に更に第2の伝達式熱交換器9を介して導かれ、
その際この冷却材はその熱の一部を蒸発器設備24に流れる液体Fの予熱のため
放出する。この液状冷却材KFは、場合によっては後方に接続される後冷却器6
7内で、後の再利用に必要な温度、例えば約50℃に冷却される。
【0052】 蒸気側で蒸発器16から排出導管71が分岐しており、この導管を使い、蒸気
調整弁73により調整可能な余分の冷却材蒸気KDを少量だけ凝縮器74に供給
することができる。これは、一方では蒸発器設備24の出力調整を可能とし、他
方ではこの導出された蒸気流で、流れ込む液体F中に溶解しており、蒸発プロセ
スで分離される非凝縮性の気体Gを、本発明による設備から、即ち特に蒸発器設
備24から導出することを可能とする。この非凝縮性の気体Gは主に水素(爆発
の危険あり)、窒素及び放射性稀ガスからできている。それらは第1の弁77を
介し、詳細には示していない原子力発電所の排ガス系統79に入れられる。
【0053】 凝縮器74内に生じる凝縮液Koは、測地学的な落差を利用し、凝縮液導管8
1を介して凝縮液溜めタンク61内に運ばれ、本発明による設備内で生成した「
冷却材K」生成物(脱イオン水)の一部となる。
【0054】 末端側において、冷却材凝縮液導管45から、生成され、冷却された冷却材K
Fの一部が注入導管91を介して抽出され、コンプレッサ51の吸込み側におい
て注入液Eとして冷却材蒸気流KD中に注入される。それにより一方ではコンプ
レッサ51の過熱を回避し、他方では熱蒸気としての使用に特に好ましい冷却材
蒸気KDの飽和状態を形成できる。外部からの媒質ではなく、専ら内部で生成し
た冷却材KFの部分流が使用されるので、この設備内で使用されるホウ化冷却材
の分量及び品質が注入液Eにより変化することはない。ここで品質とは、核反応
炉の冷却サイクル内に許容し得ない溶解汚染物質の含有量が少ないことを意味す
る。外部の媒質の使用に伴う冷却材分量の増加は、放射能により汚染された冷却
材を不所望に環境に放出することを余儀なくさせる。
【0055】 注入導管91内に設置された注入調整弁により、生成した冷却材流の8%〜1
2%の分量が分岐される。
【0056】 更に注入液Eは、設備内の圧力関係が変化した場合、例えば蒸発凝縮液ポンプ
63が故障した際に、不所望な逆流を阻止する第2の弁95を介して運ばれる。
【0057】 更に図に例として示した本発明による設備は、洗浄ガス導管101及び洗浄ガ
ス弁103を有する洗浄ガス設備100を含んでいる。洗浄ガス導管101を介
して非凝縮性の不活性ガス、例えば窒素を、蒸発器設備24と凝縮器74との双
方に供給することができる。更に洗浄ガス導管101から第3の弁105を有す
る第1の洗浄ガス分岐管107並びに第4の弁109を有する第2の洗浄ガス分
岐管111が分岐している。
【0058】 段塔21から蒸発器16まで達する冷却材導管43の範囲内並びに蒸発器16
と凝縮器74との間の排出導管71の範囲内に、設備の作動中に水素の爆発を防
ぐため十分に不活性された蒸気が存在する。洗浄ガスSを、凝縮器74内に入る
前に第1の洗浄ガス分岐管107を介して混和し、その結果図示の流れ方向に凝
縮器74の後方に同様に非爆発性のガス混合物が確保される。
【0059】 本発明による設備の運転終了後、残留する蒸気は凝縮し、非凝縮性の気体から
なる雰囲気が残存する。第4の弁109を介し、洗浄ガスSは更に第2の洗浄ガ
ス分岐管111をも介して、段塔21及び/又は蒸発器設備24のもう1つの部
分に供給され、その結果作動中蒸気を当てられる全ての空間は洗浄ガスSにより
冷却材蒸気導管43及び排出管43を経て、更に排ガス系統79へと自由に洗浄
される。その際第3の弁105は閉鎖している。
【0060】 更に図示の設備は封止液設備121を有する。この設備は、封止液Sp、例え
ば水(脱イオン水)を入れることができる封止液タンク123を有する。封止液
導管125を介し、封止液タンク123から封止液ポンプ127により封止液S
pが吸引され、コンプレッサ51に供給される。コンプレッサ51内において、
明確には図示しない複動作用のスライドリングパッキンに封止液Spとしての脱
イオン水が供給される。それによりコンプレッサ51からの放射能は環境に漏出
せず、かつ汚染物質、例えば油が、コンプレッサの軸受から冷却材蒸気導管43
中に侵入することはなくなる。
【0061】 ターボコンプレッサを使う別の実施例(他のパッキング法)では、気体(窒素
/圧搾空気)が封止媒質として使用される。この封止ガスは冷却してはならず、
場合によっては直接適当な供給網から供給可能である。
【0062】 コンプレッサ51内で一度使用された封止液Spは、復帰管を介して封止液タ
ンク123に供給される。復帰導管内には、場合によっては加えられる封止液S
p内の温度の上昇を補償するため、封止液冷却器129を設けてもよい。即ち封
止液Spは大部分循環路内に供給される。
【0063】 プレート整流塔21の水溜め23から、少量の吸収材Aを供給する吸収材測定
ポンプ143により運転される分岐管141が分岐している。吸収材測定装置1
45を通過後、この吸収材は、再びプレート整流塔21内に到達する。吸収材測
定装置145は、蒸発器設備24内の循環流の濃度を調整するための目標値を与
える装置の役目をする。その際吸収材排出調整弁29は制御素子の役目をする。
【0064】 更に上記のプレート整流塔21の充填状態調整装置を同時に濃度調整装置とし
て使用した場合、 a)蒸発器設備24の循環路の充填は、摂取された生成物流(冷却材A、吸収材
K)に無関係に常に一定しており、かつ b)蒸発器設備24の循環経路内、従って採取された生成物流内の媒質の吸収材
濃度、液体Fの流入量及び濃度に関係なく(例えば約4%のホウ酸の場合)常に
一定している という利点がある。
【0065】 蒸発器設備24の第1の接続管13に、電気的な予熱装置153を経てバイパ
ス管151が装着されている。従ってこの装置は、蒸発器循環ポンプ17によっ
ても、コンプレッサ51の作動のために十分な蒸気を使用できるまで常温状態か
ら温めることができ、この装置の定常出力運転を開始できる。この定常出力運転
中、電気的な予熱器153はスイッチオフされており、バイパス管151は図示
の弁によって閉じられている。
【0066】 冷却材凝縮管45から、特に蒸発器凝縮液ポンプ63の加圧側で、復帰弁16
3を持ち、段塔21、特にその頭部に通ずる復帰管161が分岐している。従っ
て生成した冷却材KFの一部は、復帰弁163により約20%に調整されて段塔
21に供給される。段塔21の頭部からこの成分は、上昇する冷却材蒸気KDに
対して逆流し、受皿22を経て段塔21の水溜め23に戻る。逆流内のこの復帰
流は、冷却材導管41を経て出ていく冷却材蒸気KDに所望の純度を実現する。
【0067】 凝縮液排出調整弁59によって、集合凝縮液中に、凝縮器74内に生じる凝縮
液Koの復帰流が冷却材凝縮液導管45の生成物流中を自由に流れることができ
る圧力の段階付けを可能にする。
【0068】 凝縮液溜めタンク61の充填状態は、制御素子としての冷却材調整弁65によ
り調整される。この調整は凝縮液溜めタンク61内の冷却調整弁により、絶えず
流れる凝縮液KF、Koを容れることができ、十分に媒質を蒸発器凝縮液ポンプ
63の吸込み側に保持し続ける一定の充填状態を実現する。
【0069】 本発明による図示の設備を用い、従来使用されてきた蒸発法に比べて明らかに
コストを削減することができる。設備投資コストに関しては、補助蒸気供給網を
設置する必要がないため、公知の方法に比べてこのコストの削減は明瞭である。
運転コストに就いては、1300MWクラスの原子力発電所の蒸発に対するエネ
ルギー需要は、補助蒸気で加熱した場合約6MWであるの対し、蒸気圧縮法によ
る加熱の場合約0.8MWの電力消費に低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の蒸気圧縮原理に基づき作動する蒸発器設備の原理接続図である。
【符号の説明】
1 液体導管 3 蒸発器の供給ポンプ 5 浄化装置 7 第1の伝熱式熱交換器 9 第2の伝熱式熱交換器 11 流入調整弁 13 第1の接続導管 15 蒸気室 16 蒸発器 17 蒸発器の循環ポンプ 19 蒸気導管 21 段塔 22 分離受皿 23 水溜め 24 蒸発器設備 25 吸収材導管 27 吸収材搬送ポンプ 29 吸収材排出調整弁 41 冷却材導管 43 冷却材蒸気導管 45 冷却材凝縮液導管 51 コンプレッサ 53 熱伝達装置 55 凝縮液タンク 57 凝縮液冷却器 59 凝縮液排出調整弁 61 凝縮液溜めタンク 63 蒸発器凝縮液ポンプ 65 冷却材調整弁 67 後冷却器 71 放出管 73 蒸気調整弁 74 凝縮器 77 第1の弁 79 排ガス系統 81 凝縮液導管 91 注入導管 100 洗浄ガス設備 101 洗浄ガス導管 103 洗浄ガス弁 105 第3の弁 107 第1の洗浄ガス導管 109 第4の弁 111 第2の洗浄ガス分岐管 121 封止液設備 123 封止液タンク 125 封止液導管 127 封止液ポンプ 129 封止液冷却器 141 分岐管 143 吸収材測定ポンプ 145 吸収材測定装置 151 バイパス管 153 予熱器 161 復帰管 163 復帰弁 A 吸収材 K 冷却材 F 液体 KD 冷却材蒸気 G 非凝縮性の気体 KF 液状冷却材 Ko 凝縮液 S 洗浄ガス Sp 封止液 E 注入水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D034 AA24 BA01 BA03 CA12 4D076 AA08 AA24 BA05 BB05 BB21 BC27 CD32 DA08 DA36 EA04X EA04Y EA20X EA20Y EA41 HA13 JA04

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加熱により冷却材(K)を蒸発させ、生じる冷却材蒸気(KD
    )及び残存する吸収材(A)を分離抽出することにより、核技術設備の冷却材(
    K)からの中性子を吸収する吸収材(A)を分離する方法において、抽出した冷
    却材蒸気(KD)をコンプレッサ(51)内で圧縮して温度を高め、別の冷却材
    の蒸発に使用することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 圧縮された冷却材蒸気(KD)の一部を凝縮器(74)に供
    給することを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 一緒に送られた非凝縮性気体(G)の一部を凝縮器(74)
    内で分離し、排ガス系統(79)に供給することを特徴とする請求項2記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 凝縮器(74)内で凝縮した冷却材(Ko)を、別の冷却材
    の蒸発時の奪熱により凝縮した冷却材蒸気(KF)に混和することを特徴とする
    請求項2又は3記載の方法。
  5. 【請求項5】 凝縮器(74)に、非凝縮性の不活性ガス(S)、特に窒素
    を供給することを特徴とする請求項2乃至4の1つに記載の方法。
  6. 【請求項6】 蒸発のために準備した蒸発器設備(24)を、蒸発の終了後
    に非凝縮性の不活性ガス(S)、特に窒素で洗浄することを特徴とする請求項1
    乃至5の1つに記載の方法。
  7. 【請求項7】 コンプレッサ(51)の軸を気密封止するために存在するパ
    ッキン素子に封止液(Sp)、特に水を供給することを特徴とする請求項1乃至
    6の1つに記載の方法。
  8. 【請求項8】 別の冷却材の蒸発時の奪熱により凝縮して抽出された冷却材
    蒸気(KF)の一部を、注入液(E)としてコンプレッサ(51)の吸込み側又
    は加圧側に供給することを特徴とする請求項1乃至7の1つに記載の方法。
  9. 【請求項9】 別の冷却材の蒸発時の奪熱により凝縮して抽出された冷却材
    蒸気(KF)及び/又は抽出された吸収材(A)から熱を奪い、この熱を蒸発さ
    せようとする冷却材に供給することを特徴とする請求項1乃至8の1つに記載の
    方法。
  10. 【請求項10】 a)冷却材(K)を供給する蒸発器設備(24)、 b)この蒸発器設備(24)内で蒸発した冷却材(KD)を吸込み側に供給す
    るコンプレッサ(51)、 c)コンプレッサ(51)の加圧側と接続している蒸発器設備(24)の熱伝
    達装置(53)、 d)熱伝達装置(53)内で凝縮した冷却材(KF)を搬出する冷却材凝縮液
    導管(45)、及び e)蒸発器設備(24)内に残留する吸収材(A)を搬出する吸収材導管(2
    5) を有する核技術設備の冷却材(K)からの中性子吸収材(A)の分離設備。
  11. 【請求項11】 コンプレッサ(51)内で圧縮された冷却材蒸気(KD)
    の一部が供給される凝縮器(74)を備えることを特徴とする請求項10記載の
    設備。
  12. 【請求項12】 凝縮器(74)が、凝縮液導管(81)を介して冷却材凝
    縮液導管(45)と接続していることを特徴とする請求項11記載の設備。
  13. 【請求項13】 凝縮器(74)が、排ガス系統(79)と接続しているこ
    とを特徴とする請求項11又は12記載の設備。
  14. 【請求項14】 蒸発器設備(24)及び/又は凝縮器(74)に非凝縮性
    の不活性ガス(S)、特に窒素を供給する洗浄ガス導管(101)を備えること
    を特徴とする請求項10乃至13の1つに記載の設備。
  15. 【請求項15】 コンプレッサ(51)のパッキン素子に封止液(Sp)を
    供給する封止液設備(121)を備えることを特徴とする請求項10乃至14の
    1つに記載の設備。
  16. 【請求項16】 熱伝達装置(53)内で凝縮した冷却材蒸気(KF)の一
    部を、注入導管(91)を介してコンプレッサ(51)の吸込み側又は加圧側に
    供給することを特徴とする請求項10乃至15の1つに記載の設備。
  17. 【請求項17】 吸収材導管(25)を介して抽出された吸収材(A)から
    熱を奪い、蒸発器設備(24)に流れ込む冷却材(K)を供給する第1の熱交換
    器(7)を備えることを特徴とする請求項10乃至16の1つに記載の設備。
  18. 【請求項18】 冷却材凝液物導管(45)を介して抽出された冷却材(K
    F)から熱を奪い、かつ蒸発器設備(24)に流れ込む冷却材(K)に供給する
    第2の熱交換器(9)を備えることを特徴とする請求項10乃至17の1つに記
    載の装置。
JP2000562908A 1998-07-27 1999-07-20 冷却材からの中性子吸収材の分離方法及び設備 Withdrawn JP2002521700A (ja)

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