SK7742Y1

SK7742Y1 - A process for removing contaminants from the coolant of a nuclear power plant and the apparatus for carrying out

Info

Publication number: SK7742Y1
Application number: SK50051-2016U
Authority: SK
Inventors: Dušan Majerský; Vladimír Hrivnák
Original assignee: Adroc Tech S R O
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2017-04-03
Also published as: CZ30852U1; SK500512016U1

Abstract

When the reactor is shutdown of the pressure vessel (9) of the reactor postponed its lid and the reactor is flooded primary coolant circuit. Below the surface of the cooling medium, at a depth of 2-25 m is located submersible pump (2) to the filter unit (3), the cooling medium is a submersible pump (2) sucks in and pushes the filter unit (3), and then the cooling fluid exits back to the environment below the surface of the cooling medium, wherein the impurities are retained in the filter (4). At least one primary circuit pump circulates coolant in a pressure vessel (9) of the reactor, swirl carries impurities deposited on the bottom of the reactor, respectively. of the pools (10, 11) exchange or fuel storage. The device has a frame (1), carries the submersible pump (2) to the intake (5) and the filter unit (3) with the outlet (6) of the cooling medium. The device may have a flow sensor, a pressure sensor, camera and sensor (7) dose rate. The device can have a doubled structure with two submersible pump (2) in a frame (1). It operates in the pool (11) the storage of fuel during operation of the reactor.

Description

Technické riešenie sa týka spôsobu a zariadenia na odstraňovanie nečistôt, najmä pevných častíc koróznych produktov z chladiaceho média jadrovej elektrárne, ktoré sa vytvárajú počas prevádzky jadrovej elektrárne. Odstraňovaním nečistôt najmä počas odstávky reaktora, keď je z tlakovej nádoby reaktora odložené jeho veko, sa zamedzí nežiaducemu pôsobeniu nečistôt v primárnom okruhu počas prevádzky reaktora. Nečistoty z chladiaceho média sa môžu odstraňovať aj počas prevádzky reaktora, a to napríklad v bazéne uskladnenia paliva.The invention relates to a method and an apparatus for removing impurities, in particular solid particles of corrosive products from a cooling medium of a nuclear power plant, which are formed during the operation of a nuclear power plant. Removal of contaminants, particularly during reactor shutdown, when its lid is removed from the reactor pressure vessel, will prevent unwanted action of contaminants in the primary circuit during reactor operation. Impurities from the coolant can also be removed during operation of the reactor, for example in a fuel storage pool.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Napriek použitiu ušľachtilých ocelí sa pri prevádzke reaktora jadrovej elektrárne na vnútorných povrchoch primárneho okruhu vytvárajú korózne produkty, napríklad zmesové oxidy železa, chrómu a niklu. Oxidové vrstvy sa v podmienkach primárneho okruhu postupne oddeľujú a cirkulujú s chladivom podobne ako malé čiastočky kovov, plastov, skla, izolačných a spojových materiálov, prípadne aj drobné súčiastky ponechané v obehu pri údržbe strojov primárneho okruhu. Tieto nečistoty na seba viažu rádionuklidy kobaltu, mangánu, striebra a ďalšie rádioaktívne látky, čo zvyšuje kontamináciu povrchov, zvyšuje radiačnú záťaž personálu jadrovej elektrárne pri údržbových prácach, zvyšuje nároky na dekontamináciu a zvyšuje množstvo rádioaktívnych odpadov pri dekontaminácii. Hromadenie nečistôt, najmä v priestore palivových kaziet, môže spôsobiť prevádzkové ťažkosti pri prevádzke jadrovej elektrárne.Despite the use of stainless steels, corrosion products such as mixed oxides of iron, chromium and nickel are formed on the inner surfaces of the primary circuit in the operation of a nuclear power plant reactor. Under the conditions of the primary circuit, the oxide layers are gradually separated and circulated with the coolant, similar to small particles of metal, plastic, glass, insulating and bonding materials, or possibly small parts left in circulation during maintenance of the primary circuit machines. These impurities bind cobalt, manganese, silver and other radioactive radionuclides to each other, increasing surface contamination, increasing the radiation load of nuclear power plant personnel during maintenance work, increasing decontamination requirements and increasing the amount of radioactive waste during decontamination. Accumulation of dirt, especially in the fuel cartridges, can cause operational difficulties in the operation of the nuclear power plant.

Počas prevádzky reaktora nečistoty cirkulujú s chladiacim médiom primárneho okruhu. Oxid železnatoželezitý, nazývaný tiež ako magnetit, má magnetické vlastnosti, dobre priľne na kovových povrchoch palivových kaziet. Usadenie magnetitu a iných nečistôt na povrchu palivových kaziet znižuje prestup tepla do chladiaceho média primárneho okruhu a to spôsobuje lokálne zvýšenie teplôt, ktoré si následne vyžaduje znižovanie výkonu reaktora.During reactor operation, contaminants circulate with the coolant of the primary circuit. Ferrous iron oxide, also called magnetite, has magnetic properties, adhering well to metal surfaces of fuel assemblies. The deposition of magnetite and other impurities on the surface of the fuel cartridges reduces heat transfer to the coolant of the primary circuit, and this causes a local temperature rise, which in turn requires a reduction in reactor performance.

V priemysle sú známe rôzne filtračné systémy na zachytenie malých pevných častíc pri cirkulácii kvapalín, ale existujúci primárny okruh jadrovej elektrárne nie je možné z bezpečnostných dôvodov jednoducho doplniť o filtračné zariadenie. Akékoľvek dodatočné zapojenie filtračného zariadenia nad rámec pôvodného projektu primárneho okruhu predstavuje neakceptovateľné bezpečnostné riziká. Je preto vhodné odstraňovať nečistoty počas odstávky reaktora, keď nie je chladiace médium primárneho okruhu pod tlakom a nemá vysokú teplotu. Pri údržbe, po odstavení reaktora nečistoty sedimentujú v chladiacom médiu a hromadia sa v málo pohyblivých zónach, v reaktore, v bazénoch výmeny paliva, v bazéne skladovania paliva, v zásobných nádržiach a podobne. Všeobecné riešenia filtrácie kvapalín známe z príbuzných odvetví, keď sa filtrované médium privádza do separátne umiestenej filtračnej jednotky, vedú v prípade nasadenia v primárnom okruhu k problémom s vysokým radiačným zaťažením obsluhujúceho personálu.Various filtration systems are known in the industry to trap small solid particles in the circulation of liquids, but the existing primary circuit of a nuclear power plant cannot be simply supplemented with a filtering device for safety reasons. Any additional connection of the filtering equipment beyond the original design of the primary circuit presents unacceptable safety risks. It is therefore desirable to remove impurities during reactor downtime when the primary circuit coolant is not pressurized and does not have a high temperature. During maintenance, after reactor shutdown, impurities sediment in the coolant and accumulate in low-mobility zones, in the reactor, in fuel exchange pools, in the fuel storage pool, in storage tanks, and the like. General fluid filtration solutions known from related industries, when the filtered medium is fed to a separately positioned filter unit, when used in the primary circuit, result in high radiation load problems for the operator.

Zverejnenie úžitkového vzoru SK 7166, PUV 50100-2014 opisuje čistenie vnútorných plôch na dne tlakovej nádoby reaktora jadrovej elektrárne. Spôsob a zariadenie je určené najmä na čistenie zaobleného dna tlakovej nádoby pri vybraných palivových kazetách, kde odstraňuje sedimentované nečistoty, neodstraňuje jemné nečistoty rozptýlené počas odstávky reaktora v chladiacom médiu primárneho okruhu. Podobne patent SK 286704 opisuje dekontamináciu vnútorných plôch kompenzátora objemu jadrovej elektrárne, ale nerieši jemné nečistoty v chladiacom médiu primárneho okruhu.The publication of utility model SK 7166, PUV 50100-2014 describes the cleaning of internal surfaces at the bottom of a reactor pressure vessel. In particular, the method and apparatus are intended to clean the rounded bottom of a pressure vessel with selected fuel cartridges, where it removes sedimented impurities, does not remove fine impurities dispersed during reactor shutdown in the primary circuit coolant. Similarly, the patent SK 286704 describes the decontamination of the internal surfaces of a nuclear power plant volume compensator, but does not solve fine impurities in the coolant of the primary circuit.

S ohľadom na špecifickosť problému a jeho previazanosť s konkrétnym typom reaktora nie sú dostupné žiadne staršie publikácie objasňujúce spôsoby čistenia chladiaceho média primárneho okruhu. Pri veľkej odstávke reaktora, predovšetkým typu WER (WWER, PWR - tlakovodný systém voda/voda), sa odloží veko tlakovej nádoby reaktora a chladiacim médiom primárneho okruhu sa zatopí bazén výmeny paliva nad tlakovou nádobou, ktorý spolu s bazénom skladovania paliva vytvoria spojené nádoby. Je žiadaný a nie je známy postup odstraňovania nečistôt počas tohto stavu zatopenia reaktora, pričom sa má dosiahnuť nielen vysoká účinnosť a rýchlosť odstraňovania nečistôt, ale aj vysoká bezpečnosť a nízka radiačná záťaž. Odstraňovanie nečistôt z primárneho okruhu sa stáva postupne nevyhnutným najmä pri dlhodobo používaných reaktoroch, pričom zásah do primárneho okruhu v prevádzkovom režime je z dôvodov požadovanej vysokej bezpečnosti v podstate nemožný.In view of the specificity of the problem and its interconnection with a particular type of reactor, there are no older publications explaining the methods of purifying the primary circuit coolant. In the case of a large reactor shutdown, especially of the WER type (WWER, PWR - water / water pressurized system), the reactor pressure vessel lid is discarded and the primary circuit coolant is flooded above the pressure vessel to form connected vessels together with the fuel storage pool. It is desirable and not known to remove contaminants during this flooding state of the reactor, not only to achieve high efficiency and rate of contamination removal, but also to provide high safety and low radiation load. Removal of contaminants from the primary circuit is becoming increasingly necessary, especially in long-term reactors, and intervention in the primary circuit in operational mode is virtually impossible due to the high safety requirements required.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje spôsob odstraňovania nečistôt z chladiaceho média jadrovej elektrárne, predovšetkým z chladiaceho média primárneho okruhu počas odstávky reaktora, keď je z tlakovej nádoby reaktora odložené jeho veko a reaktor je zatopený chladiacim médiom primárneho okruhu tak, že jeho hladina je nad úrovňou horného okraja otvorenej tlakovej nádoby reaktora alebo nečistôt z chla2The above-mentioned deficiencies are substantially eliminated by the process of removing impurities from the cooling medium of the nuclear power plant, in particular from the cooling medium of the primary circuit during reactor shutdown when its lid is removed from the reactor pressure vessel and flooded with the primary circuit cooling medium so that its level is above the upper edge of the open reactor pressure vessel or cooling impurities

SK 7742 Υ1 diaceho média v bazéne skladovania paliva podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že pod hladinou chladiaceho média je umiestnené ponorné čerpadlo s filtračnou jednotkou, chladiace médium sa čerpadlom nasáva a tlačí do filtračnej jednotky a z filtračnej jednotky chladiace médium vystupuje naspäť do prostredia pod hladinou chladiaceho média. Chladiace médium primárneho okruhu je zvyčajne voda, resp. upravená voda, vodný roztok alebo vodná zmes, vodný roztok kyseliny boritej. Takáto ľahká voda slúži ako chladivo aj ako moderátor. Pod nečistotou si je potrebné predstaviť akúkoľvek pevnú cudziu časticu v chladiacom médiu.SK 7742 Υ1 fuel storage pool according to the present invention, which consists in that a submersible pump with a filter unit is placed below the coolant level, the coolant is sucked by the pump and pushed into the filter unit and the coolant exits the filter unit into the environment below the coolant level. The coolant of the primary circuit is usually water, respectively. treated water, aqueous solution or aqueous mixture, aqueous boric acid solution. Such light water serves as both a refrigerant and a moderator. Under the impurity, it is necessary to imagine any solid foreign particle in the cooling medium.

Filtračný postup podľa tohto technického riešenia odstraňuje nečistoty z tekutiny chladiaceho média, tým sa však v podstate odstraňujú nečistoty z povrchov primárneho okruhu, nečistoty z povrchu palivových kaziet, nečistoty z bazénov, resp. z nádrží, ktoré aspoň v niektorej fáze prevádzky alebo odstávky reaktora obsahujú chladiace médium použité v primárnom okruhu. Širším cieľom odstraňovania nečistôt z chladiaceho média je teda čistenie primárneho okruhu a hydraulicky s ním prepojených častí.The filtering process according to this invention removes impurities from the coolant fluid, but this essentially removes impurities from the surfaces of the primary circuit, impurities from the surface of the fuel assemblies, impurities from the pools, respectively. from tanks containing at least some of the reactor operation or reactor shutdowns the coolant used in the primary circuit. Thus, a broader objective of removing impurities from the coolant is to clean the primary circuit and the parts hydraulically connected thereto.

Ponorné čerpadlo s filtračnou jednotkou sa dostane pod hladinu chladiaceho média tak, že je spustené nadol do zatopeného bazéna výmeny paliva alebo zatopeného bazéna skladovania paliva alebo je umiestnené do bazéna výmeny paliva ešte pred jeho zatopením.The submersible pump with the filter unit gets below the coolant level by lowering it to the flooded fuel exchange pool or the flooded fuel storage pool or to the fuel exchange pool before it is flooded.

Dôležitým znakom predloženého technického riešenia je, že filtrácia prebieha pod hladinou chladiaceho média primárneho okruhu. Pod pojmom primárny okruh sa má v tomto spise na mysli nielen chladiaci okruh zabezpečujúci odvod tepla počas prevádzky reaktora, ale má sa na mysli ktorákoľvek časť jadrovej elektrárne, ktorékoľvek zariadenie jadrovej elektrárne, ktoré obsahuje alebo nakladá s chladiacim médiom určeným na odvod tepla z palivových kaziet alebo na ich tienenie v ktorejkoľvek etape činnosti jadrovej elektrárne.An important feature of the present invention is that the filtration takes place below the coolant level of the primary circuit. The term primary circuit in this document refers not only to a cooling circuit providing heat dissipation during operation of the reactor, but also to any part of a nuclear power plant, any nuclear power plant equipment containing or handling coolant designed to remove heat from fuel assemblies. or to shield them at any stage of the operation of the nuclear power plant.

Filtrácia pod hladinou znižuje radiačnú záťaž v priestore nad reaktorom, kde sa pohybuje obsluha. Chladiace médium pritom slúži ako tienenie. Zvyčajne je priestor nad reaktorom, teda nad horným okrajom otvorenej tlakovej nádoby reaktora zatopený do takej výšky, aby bolo možné pod hladinou chladiaceho média primárneho okruhu presúvať palivové kazety do bazénov výmeny alebo uskladnenia paliva. Ponorné čerpadlo s filtračnou jednotkou môže zostať zavesené v potrebnej výške, resp. hĺbke pod hladinou, napríklad aspoň 2 m pod hladinou. Hĺbka ponorenia môže dosiahnuť až 25 m podľa konkrétnych stavebných dispozícií reaktora. Nečistoty z primárneho okruhu môžu byť odstraňované počas odstávky reaktora alebo aj počas jeho činnosti, keď bude filtrácia prebiehať v bazéne uskladnenia paliva.Filtration below the surface reduces the radiation load in the space above the reactor where the operator is moving. The cooling medium serves as shielding. Typically, the space above the reactor, that is, above the upper edge of the open reactor pressure vessel, is flooded to a height such that the fuel cartridges can be moved under the surface of the coolant of the primary circuit to fuel exchange or storage pools. The submersible pump with the filter unit can remain suspended at the required height, resp. depth below the surface, for example at least 2 m below the surface. The immersion depth can reach up to 25 m, depending on the specific construction layout of the reactor. Impurities from the primary circuit can be removed during the reactor shutdown or during its operation, while filtration will take place in the fuel storage pool.

Výhodne sa ponorné čerpadlo s filtračnou jednotkou položí na horizontálnu plochu pri dne bazéna výmeny - vedľa deliacej roviny reaktora, napríklad v úrovni okraja otvorenej tlakovej nádoby reaktora. Nie je teda nutné vkladať čerpadlo s filtračnou jednotkou až do tlakovej nádoby reaktora. Takýto postup nebráni vykonávať ostatné naplánované činnosti pri odstávke reaktora, ani sa pritom nevytvárajú riziká poškodenia vnútorných častí reaktora pri manipulácii s cudzím zariadením vnútri reaktora.Preferably, the submersible pump with the filter unit is laid on a horizontal surface at the bottom of the exchange pool - next to the reactor separation plane, for example at the edge of the open reactor pressure vessel. Thus, it is not necessary to load the pump with filter unit into the reactor pressure vessel. Such a procedure does not prevent the performance of other scheduled reactor shutdown activities, nor does it create any risk of damage to the reactor interior parts when handling foreign equipment within the reactor.

Pri filtrácii pomocou ponorného čerpadla s filtračnou jednotkou v jeho bezprostrednej blízkosti sa dosiahne krátka dopravná cesta, pričom vhodnou geometriou nasávacieho a výstupného otvoru, resp. potrubia sa dá dosiahnuť podpora prúdenia chladiaceho média, pričom sa môže na efektívnejšiu filtráciu využiť prúdenie chladiaceho média v okolí.When filtering by means of a submersible pump with a filter unit in its immediate vicinity, a short conveying path is achieved, with suitable geometry of the inlet and outlet ports respectively. the flow of the cooling medium can be achieved in the pipeline, whereby the cooling medium flow in the surroundings can be used for more efficient filtration.

Je vhodné, ak počas odstraňovania nečistôt podľa tohto technického riešenia prúdi chladiace médium primárneho okruhu pomocou prevádzkového čerpadla, resp. viacerých prevádzkových čerpadiel primárneho okruhu. Cirkulácia chladiaceho média pri odstavenej a otvorenej tlakovej nádobe reaktora vyvoláva turbulentné vírenie chladiaceho média, ktoré vhodne vynáša nečistoty do blízkosti ponorného čerpadla s filtračnou jednotkou. Na dosiahnutie tohto cieľa sa môžu využiť viaceré čerpacie kapacity primárneho okruhu vrátane napríklad havarijných čerpadiel, ktorých riadna činnosť sa týmto tiež odskúša. Vznos nečistôt do úrovne nasávania ponorného čerpadla je dôležitou súčasťou procesu podľa tohto technického riešenia, zabezpečuje dopravu nečistôt k miestu filtrácie. Pri otvorenom reaktore dochádza k samovoľnému vznášaniu nečistôt, keď palivové kazety produkujú teplo a to spôsobuje prúdenie chladiaceho média. Môže sa to prejaviť opticky napríklad tým, že sa sfarbí priehľadné chladiace médium v bazéne výmeny paliva po zmiešaní s chladiacim médiom z otvoreného reaktora, ktoré obsahuje rôzne nečistoty. Okrem využitia tohto prirodzeného vznosu je výhodné podporiť ho pomocou aspoň jedného čerpadla primárneho okruhu.It is desirable if, during the removal of contaminants according to the present invention, the coolant of the primary circuit flows through the process pump or pump. multiple primary circuit service pumps. The circulation of the coolant while the reactor pressure vessel is shut down and open causes turbulent coolant swirling, which suitably brings contaminants near the submersible pump with the filter unit. Several pumping capacities of the primary circuit can be used to achieve this, including for example emergency pumps, the proper operation of which is also tested. The introduction of impurities to the suction level of the submersible pump is an important part of the process according to this technical solution, it ensures the transport of impurities to the filtration point. With the reactor open, impurities spontaneously float when the fuel cartridges produce heat, causing the coolant to flow. This can be manifested optically by, for example, coloring the transparent coolant in the fuel exchange pool after mixing with the coolant from the open reactor, which contains various impurities. In addition to utilizing this natural buoyancy, it is advantageous to support it with at least one primary circuit pump.

Na spustenie ponorného čerpadla s filtračnou jednotkou pod hladinou chladiaceho média primárneho okruhu sa zvyčajne použije žeriav alebo navijak, pričom ponorné čerpadlo s filtračnou jednotkou je položené alebo zavesené na lane alebo reťazi. Ak sa zariadenie spúšťa na dno suchého bazéna výmeny paliva, postačuje, ak je zariadenie zavesené na jednom lane alebo na jednej reťazi. Presné položenie zariadenia môže byť vtedy sprevádzané personálom, ktorý je na dne bazéna. Ak sa zariadenie spúšťa pod hladinu zatopeného bazéna výmeny paliva alebo bazéna skladovania paliva, je výhodné, ak sa použijú aspoň dve laná alebo dve reťaze, ktorými sa dá zhora lepšie kontrolovať natáčanie a polohovanie zariadenia.Typically, a crane or winch is used to lower the submersible pump with the filter unit below the surface of the coolant of the primary circuit, with the submersible pump with the filter unit laid or suspended on a rope or chain. If the device is lowered to the bottom of a dry fuel pool, it is sufficient if the device is hung on a single rope or chain. The exact location of the equipment can then be accompanied by the staff at the bottom of the pool. If the device is lowered below the flooded fuel exchange or fuel storage pool, it is preferred that at least two ropes or two chains are used to better control the rotation and positioning of the device from above.

Je výhodné, ak čerpadlo nasáva kvapalinu chladiaceho média v jednom smere a prefiltrované chladiace médium vystupuje v druhom smere, ktorý je v podstate kolmý na prvý smer. Prvý smer môže zodpovedať dotyčnici k obvodu bazéna a druhý smer bude orientovaný dovnútra bazéna alebo tiež opačne, keď prvý smer, teda smer nasávania, zodpovedá nasávaniu zo stredu bazéna a smer výstupu zodpovedá dotyčnici k ob3Preferably, the pump sucks coolant liquid in one direction and the filtered coolant exits in a second direction that is substantially perpendicular to the first direction. The first direction may correspond to the tangent to the perimeter of the pool and the second direction will be directed towards the inside of the pool or vice versa when the first direction, i.e. the suction direction, corresponds to the suction from the center of the pool and

SK 7742 Υ1 vodu bazéna. Takéto usporiadanie nasávania a výstupu umožňuje použiť zdvojenú zostavu, keď sú vedľa seba zrkadlovo umiestnené dve ponorné čerpadlá s filtračnými jednotkami. Je ale tiež možné usporiadanie, pri ktorom je nasávanie aj výstup orientované v rovnakom smere, na opačných koncoch zostavy ponorného čerpadla s filtračnou jednotkou. Orientácia nasávania a výstupu má uhol 80 až 190 stupňov, výhodne 90 alebo 180 stupňov.SK 7742 Υ1 pool water. Such an inlet and outlet configuration makes it possible to use a double assembly when two submersible pumps with filter units are arranged side by side. However, it is also possible to arrange the intake and outlet in the same direction at the opposite ends of the submersible pump assembly with the filter unit. The inlet and outlet directions have an angle of 80 to 190 degrees, preferably 90 or 180 degrees.

Nasávanie a výstup môžu byť umiestnené v rôznych výškach v rámci zostavy ponorného čerpadla a filtračnej jednotky.The intake and outlet can be located at different heights within the submersible pump and filter unit assembly.

Opísané priestorové vzťahy nasávania a výstupu chladiaceho média majú za úlohu zabezpečiť efektívne nasávanie bez nasávania chladiaceho média, ktoré práve vystupuje z filtračnej jednotky. Opísané usporiadanie nasávania a výstupu zároveň podporuje vírenie chladiaceho média v bazéne tak, aby postupne všetka kvapalina chladiaceho média prešla filtráciou.The described spatial relationships of the suction and outlet of the coolant are intended to ensure efficient suction without suction of the coolant that is just emerging from the filter unit. At the same time, the described suction and discharge arrangement promotes the swirling of the coolant in the pool so that all the coolant fluid gradually passes through the filtration.

Pri odstraňovaní nečistôt je výhodné, ak sa zároveň meria prietok ponorného čerpadla. To umožní hodnotiť, aká časť kvapaliny chladiaceho média primárneho okruhu prešla filtráciou. Zároveň je veľmi vhodné, ak sa meria tiež tlakový rozdiel na vetvách filtračnej jednotky. Zvyčajne sa bude merať tlak pred filtrom a za filtrom, čím sa zistí stupeň zanesenia príslušného filtra. Filtračná jednotka môže pritom pozostávať z jedného filtra alebo aj z viacerých za sebou zapojených filtrov s rôznou veľkosťou otvorov. Výhodne sa budú pri filtrovaní z chladiaceho média odstraňovať nečistoty väčšie ako 0,3 μιη až 20 μιη.When removing dirt, it is advantageous to measure the flow of the submersible pump at the same time. This will allow to assess how much of the coolant fluid of the primary circuit has passed through the filtration. At the same time, it is very convenient if the pressure difference across the branches of the filter unit is also measured. Typically, the pressure upstream and downstream of the filter will be measured to determine the degree of clogging of the respective filter. In this case, the filter unit may consist of one filter or of several filters connected in series with different opening sizes. Preferably, impurities greater than 0.3 μm to 20 μιη will be removed from the coolant during filtration.

Aby sa následne bezpečne spracovali odstránené nečistoty, je výhodné, ak sa pri postupe podľa tohto technického riešenia meria tiež dávkový príkon žiarenia na filtračnej jednotke, resp. na samotnom filtri. Na spracovanie, uchovávanie rádioaktívneho odpadu platia limity žiarenia, ktoré určujú, akým spôsobom sa s odpadom nakladá. Aby sa vhodne využila kategorizácia rádioaktívnych odpadov, môže sa odstraňovanie nečistôt podľa tohto technického riešenia prerušiť pri dosiahnutí nastaveného dávkového príkonu na filtračnej jednotke, resp. na danom filtri vo filtračnej jednotke. Zastaví sa nasávanie ponorného čerpadla, vytiahne sa spolu s filtračnou jednotkou nad hladinu, kde obsluha vymení filter, ponorné čerpadlo s filtračnou jednotkou s novým filtrom sa naspäť ponorí pod hladinu a pokračuje sa vo filtrácií.In order to subsequently safely treat the contaminants removed, it is advantageous if, in the process according to the invention, the dose rate of radiation is also measured on the filter unit or the filter unit. on the filter itself. Radiation limits apply to the treatment and storage of radioactive waste, which determine how the waste is handled. In order to properly utilize the categorization of radioactive waste, the removal of contaminants according to the present invention can be interrupted when the set dose rate on the filter unit or the filter unit is reached. on the filter in the filter unit. The suction of the submersible pump is stopped, it is pulled together with the filter unit above the surface, where the operator changes the filter, the submersible pump with the filter unit with a new filter is submerged again and the filtration is continued.

Je možný tiež postup, keď filtračná jednotka zahrňuje viacero filtrov s rovnakou charakteristikou a tie sú postupne zapájané do toku prúdiaceho chladiaceho média potom, čo predchádzajúci filter dosiahne nastavenú hodnotu dávkového príkonu žiarenia. Tým sa ušetrí čas prerušenia filtrácie, kedy sa filter vymieňa nad hladinou.It is also possible if the filter unit comprises several filters having the same characteristics and these are gradually connected to the flow of the flowing cooling medium after the previous filter reaches the set dose rate of radiation. This saves the time of filtration interruption when the filter changes above the surface.

Meranie prietoku na čerpadle, tlakov na filtri, meranie nárastu dávkového príkonu na filtri umožní zachytiť optimálne množstvo rádioaktívnych látok z chladiaceho média pri zohľadnení dávkovej záťaže personálu pri následnej manipulácii s filtrami, ako aj z pohľadu prípustných maximálnych množstiev rádionuklidov na uloženie v jednej nádobe, napríklad v štandardnom 200 1 sude. Výsledkom je, že sa netvorí zbytočne veľa rádioaktívneho odpadu, teda napríklad zbytočne veľký počet použitých filtrov s malým dávkovým príkonom, ale netvorí sa ani odpad, ktorý by svojím vysokým dávkovým príkonom žiarenia sťažoval manipuláciu a uskladnenie. Okrem merania prevádzkových hodnôt v rámci zariadenia sa môže postup odstraňovania nečistôt doplniť aj o meranie vektorov pohybu chladiaceho média v rôznych častiach reaktora a/alebo bazéna, aby sa mohlo kontrolovať alebo aspoň vyhodnocovať prúdenie v bazéne. Filtrovanie chladiaceho média neprebieha ako plnoprietoková alebo odbočková filtrácia, ktoré sú známe z bežných filtračných úloh v iných priemyselných aplikáciách, je preto dôležité poznať prúdenie, aby sa zabránilo stavu, keď sa dookola filtruje rovnaká časť chladiaceho média, pokým ostatné časti chladiaceho média by neprešli filtračnou jednotkou. Postup podľa tohto technického riešenia môže byť ešte na začiatku procesu doplnený výpočtom, ktorý pri známej geometrii reaktora a bazénov a pri známom dostupnom výkone čerpadiel primárneho okruhu namodeluje hydraulické prietoky, určí miesto umiestnenia zariadenia podľa tohto technického riešenia, prípadne určí časy jednotlivých požadovaných režimov prúdenia, ktoré sa potom nastavujú na čerpadlách primárneho okruhu.Measuring pump flow, filter pressures, measuring the dose rate increase on the filter will allow to capture the optimum amount of radioactive substances from the coolant, taking into account the personnel dose load when handling the filters as well as the permissible maximum amounts of radionuclides per container in a standard 200 l drum. As a result, it does not generate unnecessarily much radioactive waste, i.e. unnecessarily large numbers of low dose input filters, but does not create waste that would make handling and storage difficult due to its high radiation dose rate. In addition to measuring operating values within the plant, the dirt removal process may be supplemented by measuring the coolant movement vectors in the different parts of the reactor and / or the pool to control or at least evaluate the flow in the pool. Filtering the coolant does not proceed as full flow or branch filtration, which is known from common filtering tasks in other industrial applications, so it is important to know the flow to prevent the same part of coolant from being filtered all around until other parts of the coolant pass through the filter unit. The process according to the invention may be supplemented at the beginning of the process with a calculation which, with the known reactor and pool geometry and the known available pump capacity of the primary circuit, models the hydraulic flow, determines the location of the device according to the invention, or which are then adjusted on the primary circuit pumps.

Hodnotenie a zobrazovanie nameraných hodnôt bude prebiehať nad hladinou, v mieste bezpečnom pre obsluhujúci personál. Dáta sa môžu zároveň archivovať na neskoršiu analýzu priebehu odstraňovania nečistôt, keď je možné hodnotiť vplyvy rôznych zapojení a rôznych nastavení zariadenia.Evaluation and display of the measured values will take place above the surface, in a place safe for operating personnel. At the same time, the data can be archived for later analysis of the dirt removal process, where it is possible to assess the effects of different wiring and different device settings.

Zariadenie môže byť podobne použité aj pri filtrácii chladiaceho média v iných bazénoch a nádržiach jadrovej elektrárne, napríklad v bazéne skladovania vyhoreného paliva. Nečistoty sa môžu odstraňovať aj mimo reaktora a mimo bazéna výmeny paliva, filtračný proces môže prebiehať aj počas prevádzky reaktora, t. j. mimo jeho odstávku.Similarly, the device can also be used to filter coolant in other pools and tanks of a nuclear power plant, for example in a spent fuel storage pool. The impurities may also be removed outside the reactor and outside the fuel exchange pool, the filtration process may also be performed during reactor operation, i. j. outside his outage.

Nový spôsob odstraňovania nečistôt výrazne zjednodušuje čistenie odstaveného reaktora, nevytvára žiadne riziká pre poškodenia reaktora, na vírenie chladiaceho média výhodne využíva prevádzkové čerpadlá primárneho okruhu. Predložené technické riešenie skracuje čas potrebný na prípravu aj likvidáciu pracoviska, znižuje personálne nároky, optimalizuje tvorbu a rozdelenie rádioaktívnych odpadov a znižuje kolektívnu dávku ožiarenia personálu počas čistenia.The new method of removing impurities greatly simplifies the cleaning of the decommissioned reactor, does not create any risks for reactor damage, and advantageously utilizes the primary circuit operating pumps to swirl the coolant. The present technical solution shortens the time required for preparation and disposal of the workplace, reduces personnel requirements, optimizes the generation and distribution of radioactive waste and reduces the collective dose of irradiation of personnel during cleaning.

Nedostatky opísané v stave techniky v podstatnej miere odstraňuje aj samotné zariadenie na odstraňovanie nečistôt z chladiaceho média jadrovej elektrárne, najmä z chladiaceho média primárneho okruhu, ktoréThe deficiencies described in the prior art are also substantially eliminated by the device for removing impurities from the cooling medium of the nuclear power plant, in particular from the cooling medium of the primary circuit, which

SK 7742 Υ1 zahrňuje filtračnú jednotku s aspoňjedným filtrom na zachytávanie nečistôt z chladiaceho média podľa tohto technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že má rám, na ktorom je umiestnené ponorné čerpadlo s nasávaním chladiaceho média a filtračná jednotka s výstupom chladiaceho média. Filtračná jednotka je pripojená k výtlaku ponorného čerpadla, pričom ponorné čerpadlo spolu s filtračnou jednotkou, s nasávaním a s výstupom je prispôsobené na ponorenie pod hladinu chladiaceho média do hĺbky aspoň 2 m.SK 7742 Υ1 includes a filter unit with at least one filter for collecting dirt from the coolant according to the present invention, which is characterized in that it has a frame on which a submersible pump with a coolant suction is placed and a filter unit with a coolant outlet. The filter unit is connected to the displacement of the submersible pump, wherein the submersible pump together with the filter unit, the suction and the outlet are adapted to submerge the coolant level to a depth of at least 2 m.

Ponorné čerpadlo aj filtračná jednotka sú vyhotovené tak, aby mohli bezpečne pracovať ponorené pod hladinou chladiaceho média primárneho okruhu, resp. pod hladinou chladiaceho média bazéna skladovania paliva. Zvyčajne budú pracovať v hĺbke 2 až 25 metrov. Tomu bude zodpovedať tlaková odolnosť, stupeň elektrickej izolácie ponorného čerpadla a dĺžka napájacieho elektrického vedenia. Pri činnosti zariadenia je nasávanie a výstup chladiaceho média umiestnený pod jeho hladinou. Orientácia nasávania a výstupu má vzájomný uhol 80 až 190 stupňov, výhodne 90 alebo 180 stupňov. Orientácia nasávania a výstupu v uhle 180 stupňov znamená, že vektor rýchlosti chladiaceho média na nasávaní a na výstupe majú rovnakú orientáciu. Výškovo sú nasávanie a výstup umiestnené v rôznych úrovniach v rámci výšky rámu zariadenia.Both the submersible pump and the filter unit are designed so that they can operate safely submerged under the coolant level of the primary circuit, respectively. below the coolant level of the fuel storage pool. They will usually work at a depth of 2 to 25 meters. This will correspond to the pressure resistance, the degree of electrical insulation of the submersible pump and the length of the power supply line. In operation, the inlet and outlet of the coolant is located below its surface. The intake and outlet orientations have an angle of 80 to 190 degrees to each other, preferably 90 or 180 degrees. The 180 ° inlet and outlet orientation means that the coolant velocity vector at the inlet and outlet has the same orientation. The inlet and outlet are positioned at different levels within the height of the machine frame.

S ohľadom na objemy chladiaceho média v primárnom okruhu je výhodné, ak ponorné čerpadlo má výkon 4 až 40 m³/hod. Aby sa dosiahol plynulý rozbeh motora ponorného čerpadla a tiež aby sa výkon mohol jednoducho regulovať, je elektrické napájanie ponorného čerpadla zabezpečené cez frekvenčný menič, ktorý je umiestnený nad hladinou, napríklad na postamente alebo v reaktora vej sále. Výtlak ponorného čerpadla by mal dosahovať 2 až 6 barov, aby sa dosiahol dostatočný prietok aj pri zvýšenej tlakovej strate vo filtračnej jednotke. Filtračná jednotka má vo výhodnom usporiadaní účinnú veľkosť otvorov filtračnej vložky 0,3 pm až 20 pm. Filtračná jednotka má aspoň jeden vymeniteľný filter.With respect to the coolant volumes in the primary circuit, it is advantageous if the submersible pump has a capacity of 4 to 40 m ³ / h. In order to achieve a smooth start-up of the submersible pump motor and also to easily control the power, the electrical supply of the submersible pump is provided by a frequency converter which is located above the surface, for example on a post-charge or in a reactor in an external chamber. The displacement of the submersible pump should be 2 to 6 bar to achieve a sufficient flow rate even at increased pressure drop in the filter unit. In a preferred embodiment, the filter unit has an effective filter insert opening size of 0.3 µm to 20 µm. The filter unit has at least one replaceable filter.

Pri vynaliezaní sa ukázalo ako výhodné, ak zariadenie má zdvojenú konštrukciu, keď v jednom spoločnom ráme má zariadenie dve ponorné čerpadlá a dve filtračné jednotky, výhodne sú tieto vzájomne zrkadlovo orientované. Podlhovastý pôdorys rámu, ktorý vyplýva zo zdvojenej konštrukcie, sa jednoducho umiestňuje na vodorovný okraj bazéna s chladiacim médiom a zdvojená konštrukcia poskytuje vyšší filtračný výkon. Riadenie ponorných čerpadiel pri zdvojenej konštrukcii môže byť samostatné alebo spoločné.It has proven advantageous in the invention if the device has a double structure, in which in one common frame the device has two submersible pumps and two filter units, preferably these are mirror-oriented to one another. The elongated plan view of the frame resulting from the double structure is simply placed on the horizontal edge of the coolant pool and the double structure provides higher filtration performance. The control of submersible pumps in double construction can be separate or common.

Rám má vo výhodnom usporiadaní priestorovú štruktúru kvádra, má spodnú základňu, ktorá nesie ponorné čerpadlo a filtračnú jednotku a po okrajoch základne má nahor vedené stojky, ktoré sú po okrajoch kvádra v hornej časti spojené priečnikmi. V hornej časti má rám aspoň dve príchytky na pripojenie lana alebo reťaze alebo podobného ťažného prostriedku. Z hľadiska manipulačnej voľnosti je výhodné, ak rám má príchytky pri každej stojke, to znamená v rohoch a v prípade zdvojenej konštrukcie aj pri stredových stojkách. Priestorová štruktúra rámu so stojkami a priečnikmi chráni ponorné čerpadlo, filtračnú jednotku a ich príslušenstvo, najmä meracie prístroje, pred poškodením pri manipulácii a pri prevádzke.Preferably, the frame has a cuboidal spatial structure, has a bottom base which carries a submersible pump and filter unit, and has upwardly extending legs at the edges of the base, which are connected at the edges of the cuboid at the top by crossbars. In the upper part, the frame has at least two clips for attaching a rope or chain or the like. From the point of view of handling freedom, it is advantageous if the frame has clips at each upright, i.e. at the corners and, in the case of a double construction, at the central uprights. The spatial structure of the frame with the uprights and cross members protects the submersible pump, filter unit and their accessories, especially measuring instruments, from damage during handling and operation.

Ako už bolo opísané pri definovaní spôsobu, je výhodné, ak sa pri odstraňovaní nečistôt merajú prietoky, tlaky, rozdiely tlakov a dávkový príkon žiarenia. Z uvedených dôvodov má zariadenie aspoň jeden snímač prietoku chladiaceho média, ktorý je umiestnený na nasávaní a/alebo na výstupe chladiaceho média, a/alebo na potrubí medzi ponorným čerpadlom a filtračnou jednotkou.As already described in defining the method, it is advantageous to measure the flow rates, pressures, pressure differences and radiation dose rate when removing impurities. For this reason, the device has at least one coolant flow sensor that is located at the inlet and / or outlet of the coolant and / or on the piping between the submersible pump and the filter unit.

Snímače tlaku sú vo výhodnom usporiadaní umiestnené pred filtrom filtračnej jednotky a za ním. Filtračná jednotka môže zahrňovať jeden filter alebo viacero postupne zapojených filtrov. Je výhodné, ak filtračná jednotka má vonkajší tieniaci obal, napríklad olovený alebo oceľový obal, aby sa po vytiahnutí zariadenia nad hladinu chladiaceho média bránilo ožarovaniu obsluhujúceho personálu z rádioaktívnych nečistôt zachytených vo filtri.The pressure sensors are preferably located upstream and downstream of the filter unit filter. The filter unit may comprise a single filter or multiple sequentially connected filters. It is preferred that the filter unit has an outer shielding container, for example a lead or steel container, to prevent radiation of the operator from radioactive contaminants trapped in the filter when the device is pulled above the coolant level.

Je výhodné, ak v blízkosti filtra je umiestnený snímač dávkového príkonu žiarenia, napríklad snímač gama žiarenia. To umožní riadiť prevádzku zariadenia tak, aby sa do filtra uložilo optimálne množstvo nečistôt s príslušným dávkovým príkonom žiarenia. Takýto snímač dávkového príkonu žiarenia môže byť umiestnený medzi tieniacim obalom a vyberateľnou časťou filtra, alebo na vonkajšej strane tieniaceho obalu.It is preferred that a radiation dose rate sensor, such as a gamma radiation sensor, is located near the filter. This makes it possible to control the operation of the device in such a way that the optimum amount of impurities is stored in the filter with the appropriate radiation dose rate. Such a radiation dose rate sensor may be located between the shielding shell and the removable filter portion, or on the outside of the shielding shell.

Filter je uložený pri filtrácii v jednoduchom alebo zdvojenom tieniacom obale. Tieniaci obal môže byť na zvýšenie tieniacej účinnosti z ocele, olova, volfrámu a ich vhodných kombinácií.The filter is stored in a single or double shielded filter during filtration. The shielding sheath may be made of steel, lead, tungsten and suitable combinations thereof to enhance shielding performance.

Aby sa zjednodušila dekontaminácia zariadenia po vytiahnutí nad hladinu chladiaceho média, je vhodné, ak vonkajší povrch zariadenia je kovový a hladký, aby sa mohol účinne opláchnuť. Na dosiahnutie tohto cieľa môže mať ponorné čerpadlo, filtračná jednotka, ako aj ostatné prvky opláštenie z nehrdzavejúcej ocele, ktorá sa ľahko čistí. Vnútorné dutiny zariadenia vrátane komory ponorného čerpadla a potrubia sú navrhnuté tak, aby po vytiahnutí zariadenia nad hladinu došlo k odvodneniu týchto dutín bez zostatkov.In order to facilitate the decontamination of the device after being pulled out above the surface of the cooling medium, it is desirable that the outer surface of the device be metallic and smooth so that it can be rinsed effectively. To achieve this, the submersible pump, filter unit, as well as other elements may have a stainless steel casing that is easy to clean. The internal cavities of the device, including the submersible pump chamber and piping, are designed to drain the device without residuals when the device is pulled above the surface.

Súčasťou zariadenia môže byť aj kamerový systém, ktorý sleduje priestor v okolí zariadenia, čo uľahčí najmä bezpečnú manipuláciu pri vkladaní zariadenia do bazénu a pri vyberaní z bazénu.The device may also include a camera system that monitors the area around the device, which facilitates particularly safe handling when loading the device into and out of the pool.

Okrem už uvedených výhod má nový spôsob a zariadenie na odstraňovanie nečistôt výhodu v nízkych nákladoch na inštaláciu, postačuje spustenie zariadenia pod hladinu chladiaceho média. Výhodne sa pri odstraňovaní nečistôt využije turbulentné prúdenie nad úrovňou otvorenej tlakovej nádoby reaktora, ktoré je vyvolané vysokým prietokom čerpadiel primárneho okruhu. Turbulencii napomáha stav, kedy je z tlakovej nádoby reaktora sňaté veko s clonkami, ktoré inak pri prevádzke usmerňujú tok chladiaceho média a snažia sa vytvoriť rovnomerný a laminárny tok popri palivových kazetách. Po odstránení veka a spustení čerpadielIn addition to the advantages already mentioned, the new method and device for removing dirt has the advantage of low installation costs, it is sufficient to lower the device below the level of the cooling medium. Preferably, the removal of impurities utilizes turbulent flow above the level of the open reactor pressure vessel caused by the high flow rate of the primary circuit pumps. Turbulence is assisted by a state where the lid with the shutters is removed from the reactor pressure vessel, which otherwise directs the coolant flow in operation and attempts to create a uniform and laminar flow along the fuel assemblies. After removing the lid and starting the pumps

SK 7742 Υ1 primárneho okruhu dochádza v zatopenej nádobe reaktora k silnej turbulencii, ktorá vynáša nečistoty do úrovne ponoreného zariadenia podľa tohto technického riešenia. Zariadenie je pritom objemovo málo rozmerné, neprekáža vykonávaniu ostatných operácií pri odstávke reaktora jadrovej elektrárne.SK 7742 Υ1 of the primary circuit, there is severe turbulence in the flooded reactor vessel, which brings impurities to the level of the submerged device according to the present invention. At the same time, the equipment is of a small volume, it does not interfere with performing other operations during the nuclear plant reactor shutdown.

Výhodou predloženého technického riešenia je tiež zjednodušené a bezpečné nakladanie s nazbieranými nečistotami. Tie sa zhromažďujú vo vyberateľnom filtri, ostatné časti zariadenia po dekontaminácii nevyžarujú nebezpečný dávkový príkon. Filter je objemovo relatívne malý a jeho dávkový príkon žiarenia je plánovaný, môže sa teda ukladať napríklad do 200 1 sudov s vhodným tienením. Spôsob aj zariadenie prinášajú tiež výhodu v tom, že nemôžu mať žiaden negatívny vplyv na bezpečnosť primárneho okruhu, a preto si nevyžadujú osobité schvaľovanie alebo zmeny projektu jadrovej elektrárne.An advantage of the present invention is also a simplified and safe handling of the collected impurities. These are collected in a removable filter, other parts of the equipment do not emit dangerous dose rate after decontamination. The filter is relatively small in volume and its radiation dose rate is planned, so it can be stored, for example, in 200 l drums with suitable shielding. The method and the equipment also have the advantage that they can have no negative impact on the safety of the primary circuit and therefore do not require specific approval or changes to the design of the nuclear power plant.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Technické riešenie je bližšie vysvetlené pomocou obrázkov 1 až 9. Použitá mierka a pomer medzi veľkosťou reaktora, jeho výškou, veľkosťou zariadenia a veľkosťou ostatných častí zariadenia je nezáväzný, informatívny alebo bol priamo upravený na zvýšenie prehľadnosti. Na obrázkoch nie sú znázornené ťažné prostriedky na manipuláciu so zariadením, rovnako nie sú znázornené ani napájacie a dátové vedenia medzi ponoreným zariadením a miestom obsluhy.The technical solution is explained in more detail with the help of Figures 1 to 9. The scale used and the ratio between the size of the reactor, its height, the size of the device and the size of the other parts of the device is non-binding, informative or has been directly adjusted for clarity. The drawing does not show the pulling means for handling the device, nor the power and data lines between the submerged device and the operator's site.

Zvolené pomery a zvolené tvary nemajú byť vysvetľované ako zužujúce rozsah ochrany.The selected ratios and shapes should not be construed as restricting the scope of protection.

Na obrázku 1 a 2 je schematicky zobrazené zapojenie ponorného čerpadla s filtračnou jednotkou. Na obrázku 1 je bočný pohľad, na obrázku 2 pohľad zhora, kde je vidieť 90° orientáciu medzi nasávaním a výstupom chladiaceho média.Figures 1 and 2 show schematically the connection of a submersible pump with a filter unit. Figure 1 is a side view, Figure 2 is a top view where the 90 ° orientation between the suction and outlet of the coolant can be seen.

Obrázok 3 v čiastočnom reze zobrazuje vzájomné priestorové vzťahy medzi otvorenou tlakovou nádobou reaktora a bazénmi výmeny a skladovania paliva. Nad tlakovou nádobou reaktora je bazén výmeny paliva, ktorý sa zavodňuje pri odstávke reaktora. Priechod medzi bazénom výmeny paliva (nad reaktorom) a bazénom uskladnenia paliva slúži na presúvanie palivových kaziet pod hladinou chladiaceho média primárneho okruhu. Na obrázku 3 je znázornený príklad položenia zariadenia podľa tohto technického riešenia pri úrovni horného okraja otvorenej tlakovej nádoby reaktora. Keďže reaktor s bazénmi majú vysokú konštrukčnú výšku, na obrázku 3 a 6 sú vyznačené dve prerušenia, jedno v úrovni tlakovej nádoby a druhé v úrovni bazéna výmeny paliva.Figure 3 shows a partial cross-sectional relationship between the open reactor pressure vessel and the fuel exchange and storage pools. Above the reactor pressure vessel is a fuel exchange pool, which is flooded when the reactor is shut down. The passage between the fuel exchange pool (above the reactor) and the fuel storage pool serves to move the fuel cartridges below the level of the primary circuit coolant. Figure 3 shows an example of laying a device according to the invention at the upper edge of an open reactor pressure vessel. Since the pool reactor has a high construction height, two breaks are shown in Figures 3 and 6, one at the pressure vessel level and the other at the fuel exchange pool level.

Obrázok 4 vyobrazuje priestorový pohľad na zariadenie so zdvojenou konštrukciou.Figure 4 shows a three-dimensional view of a device with a double structure.

Obrázok 5 je bočný pohľad na zariadenie.Figure 5 is a side view of the device.

Na obrázku 6 je rez tlakovou nádobou reaktora, nad ktorým je bazén. Zavodnenie nie je pre prehľadnosť znázornené.Figure 6 is a cross-sectional view of the reactor pressure vessel over which the pool is located. Watering is not shown for clarity.

Na obrázku 7 a 8 je pohľad na bazén výmeny paliva, kde na vodorovnej rímse je položené zariadenie podľa tohto technického riešenia.Figures 7 and 8 are views of a fuel exchange pool where a device according to the present invention is laid on a horizontal ledge.

Obrázok 9 vyobrazuje polohou tieniaceho obalu a umiestnenie snímača dávkového príkonu žiarenia.Figure 9 shows the position of the shielding sheath and the location of the radiation dose rate sensor.

Príklady uskutočneniaEXAMPLES

Príklad 1Example 1

V tomto príklade podľa obrázkov 3 až 6 a 9 zariadenie má zdvojenú konštrukciu. Kovový zváraný rám X má plochú spodnú základňu, na ktorej je zrkadlovo umiestnená dvojica ponorných čerpadiel 2 a filtračných jednotiek 3. Po rohoch a v stredovej rovine má rám X stojky prepojené v hornej časti priečkami, ktoré uzatvárajú priestorovú konštrukciu rámu X do vonkajšieho obrysu kvádra. V hornej časti konštrukcie rámu X je šesť príchytiek na pripojenie lana alebo reťaze.In this example of Figures 3 to 6 and 9, the device has a double structure. The metal welded frame X has a flat lower base on which a pair of submersible pumps 2 and filter units 3 are mirrored. After corners and in the central plane, the frame X has uprights interconnected in the upper part by bars which enclose the spatial construction of frame X into the outer contour of the block. At the top of the X frame construction there are six fasteners to attach the rope or chain.

Ponorné čerpadlo 2 má v tomto príklade krátke nasávacie potrubie, ktoré je vytvarované tak, aby sa dosiahla úroveň nasávania 5 vyššia, než je úroveň spodnej základne rámu X. Nasávanie 5 je pritom orientované kolmo na pozdĺžnu hranu rámu X, po položení zariadenia do bazénu 10 výmeny paliva smeruje nasávanie 5 smerom dovnútra bazénu 10 výmeny paliva. Výstup 6 je orientovaný kolmo k nasávaniu 5 a je umiestnený v hornej časti filtračnej jednotky 3.In this example, the submersible pump 2 has a short suction line which is shaped to achieve a suction level 5 higher than the lower base of the frame X. The suction 5 is oriented perpendicularly to the longitudinal edge of the frame X after the device has been placed in the pool 10 The fuel changeover directs the suction 5 towards the inside of the fuel change pool 10. The outlet 6 is oriented perpendicular to the suction 5 and is located at the top of the filter unit 3.

Obe trojfázové ponorné čerpadlá 2 majú výkon regulovaný frekvenčným meničom v rozmedzí 4 až 40 m³/hod a majú na svojom výstupe výtlak 2 až 6 barov. Opláštenie ponorných čerpadiel 2 je z nehrdzavejúcej ocele a má hladký povrch, ktorý zjednodušuje oplach pri dekontaminácii. Na spojovacom potrubí medzi výtlakom ponorného čerpadla 2 a filtračnou jednotkou 3 je umiestnený prietokomer.Both three-phase submersible pumps 2 have a frequency controlled output of 4 to 40 m ³ / h and have a discharge pressure of 2 to 6 bar at their output. The casing of the submersible pumps 2 is of stainless steel and has a smooth surface which facilitates rinsing during decontamination. A flow meter is located on the connecting line between the displacement of the submersible pump 2 and the filter unit 3.

Filtračná jednotka 3 má filter 4 s oceľovým plášťom, ktorý tvorí valcovú tlakovú nádobu. V tomto príklade vyhotovenia môže mať filter 4 vonkajší priemer 160 mm až 450 mm a výšku 400 až 1200 mm, čo umožňuje neskôr filter 4 vcelku uložiť do štandardného 200 1 suda. Filter 4 je vložený do tieniaceho obalu 8, ktorýThe filter unit 3 has a steel jacket filter 4 which forms a cylindrical pressure vessel. In this exemplary embodiment, the filter 4 may have an outer diameter of 160 mm to 450 mm and a height of 400 to 1200 mm, allowing later to fit the filter 4 in a standard 200 L drum. The filter 4 is inserted into a shielding package 8 which

SK 7742 Υ1 je v tomto príklade vyrobený z oloveného plechu. Medzi plášťom filtra 4 a tieniacim obalom 8 je umiestnený snímač 7 dávkového príkonu, ktorým sa priebežne meria gama vyžarovanie filtra 4.SK 7742 Υ1 is made of lead sheet in this example. Between the filter housing 4 and the shielding package 8 is located a dose rate sensor 7, which continuously measures the gamma radiation of the filter 4.

Na vstupe a výstupe filtra 4 sú umiestnené snímače tlaku, ktorými sa zisťuje tlakový rozdiel. Ten vyjadruje stupeň mechanického zanesenia filtra 4. Snímanie tlakového rozdielu slúži tiež na ochranu proti poškodeniu filtra 4, ktorý by bol natoľko zanesený nečistotami, že by hrozilo vytrhávanie filtračného materiálu a jeho vynášanie do chladiaceho média v bazéne 10 výmeny paliva.Pressure sensors are located at the inlet and outlet of the filter 4 to detect the pressure difference. This expresses the degree of mechanical clogging of the filter 4. The sensing of the pressure difference also serves to protect the filter 4 from being soiled by impurities that there is a risk of the filter material being plucked and discharged into the cooling medium in the fuel exchange pool 10.

Postup v tomto príklade začína modelovaním prúdenia chladiaceho média pri odokrytom veku tlakovej nádoby 9 reaktora. Pri modelovaní sa použijú stavebné výkresy reaktora, zapojenia primárneho okruhu a špecifikácie čerpadiel. Podľa modelovania sa určí vhodné miesto na umiestnenie zariadenia tak, aby sa v danom mieste zabezpečil prietok postupne všetkej hmoty chladiaceho média s nadnesenými nečistotami primárneho okruhu.The procedure in this example begins by modeling the flow of the coolant at the exposed pressure vessel 9 of the reactor. The modeling will use the construction drawings of the reactor, the primary circuit connection and the pump specifications. Depending on the modeling, a suitable location for the installation of the equipment shall be determined so as to ensure that all the mass of the coolant with elevated impurities of the primary circuit is gradually flowed at that location.

Rám X sa ukotví na konce lana a spustí sa pod hladinu chladiaceho média, v tomto príklade sa umiestnil na vodorovnú plochu pri dne bazéna 10 výmeny paliva, ktorý je nad tlakovou nádobou 9 reaktora. Pri odstávke reaktora je sňaté a premiestnené jeho veko. Bazén 10 výmeny paliva má dno v tvare medzikružia, vnútorný otvor bazéna 10 výmeny paliva je tvorený otvorom reaktora. Zariadenie sa pomaly spúšťa popri bočnej stene bazéna 10 výmeny paliva a položí sa tak, aby nasávanie 5 oboch ponorných čerpadiel 2 smerovalo približne do stredu bazéna 10 výmeny paliva. Po položení zariadenia je nasávanie 5 svojou výškou mierne nad úrovňou hornej hrany otvoreného reaktora.The frame X is anchored to the ends of the rope and lowered below the coolant level, in this example placed on a horizontal surface at the bottom of the fuel exchange pool 10, which is above the reactor pressure vessel 9. When the reactor is shut down, its lid is removed and moved. The fuel exchange pool 10 has an annular bottom, the inner opening of the fuel exchange pool 10 being the reactor opening. The device is lowered slowly along the side wall of the fuel exchange pool 10 and is positioned so that the suction 5 of both submersible pumps 2 is directed approximately to the center of the fuel exchange pool 10. After the installation, the suction 5 is slightly above the level of the top edge of the open reactor.

Po kontrole správnej polohy zostáva zariadenie ukotvené na lanách a spustia sa obe ponorné čerpadlá 2. Pritom sa sníma prietok na výtlaku ponorného čerpadla 2. Údaje sú zasielané po dátovom kábli, ktorý je pripojený k napájaciemu káblu. Nečistoty, najmä magnetit a ďalšie korózne produkty s rôznou veľkosťou častíc, sú vírením pri zapnutých čerpadlách primárneho okruhu rozvírené a vynášané do bazéna 10 výmeny paliva nad zatopeným reaktorom. Tu sú nasaté nasávaním 5 a častice väčšie ako 0,3 pm sú zachytené vo filtri 4 filtračnej jednotky 3. Chladiace médium potom z filtračnej jednotky 3 vychádza smerom po obvode bazéna 10 výmeny paliva. Podľa stupňa mechanického zanesenia filtra 4 sa mení tlakový rozdiel, ktorý sa priebežne meria a hodnotí v centrále obsluhy nad bazénom 10 výmeny paliva. Ovládanie, hodnotenie stavov a uchovávanie nazberaných údajov v centrále obsluhy môže prebiehať v manuálnom režime alebo v automatickom režime podľa vopred namodelovaných predpokladov. Hodnoty a stavy sa pritom v tomto príklade zobrazujú na prenosnej riadiacej jednotke, ktorá je k zariadeniu pripojená cez kábel s dĺžkou 40 m.After checking the correct position, the device remains anchored to the ropes and the two submersible pumps 2 are lowered. The flow at the discharge of the submersible pump 2 is sensed. Data is sent over a data cable that is connected to the power cable. The impurities, especially magnetite and other corrosion products with different particle sizes, are swirled while the primary circuit pumps are running and carried into the fuel exchange pool 10 above the flooded reactor. Here they are sucked in by suction 5 and particles larger than 0.3 µm are trapped in the filter 4 of the filter unit 3. The cooling medium then exits the filter unit 3 in the circumference of the fuel exchange pool 10. Depending on the degree of mechanical clogging of the filter 4, the pressure difference varies and is continuously measured and evaluated at the operator's headquarters above the fuel exchange pool 10. Control, status evaluation and storage of collected data at the operator's control center can be done in manual mode or in automatic mode according to pre-modeled assumptions. In this example, the values and states are displayed on a portable control unit, which is connected to the unit via a 40 m cable.

V centrále obsluhy sa zároveň hodnotí množstvo dávkového príkonu gama žiarenia z filtra 4. Po dosiahnutí limitného množstva na dočasné uloženie na špeciálnom úložisku vyššie aktívnych rádioaktívnych odpadov sa zastaví činnosť ponorných čerpadiel 2 a zariadenie sa vytiahne nad bazén 10 výmeny paliva, kde obsluha vyberie filtračnú jednotku 3 spolu s tieniacim obalom 8 a premiestni ju do 200 1 suda, kde následne oddelí tieniaci obal 8. Tieniaci obal 8 sa namontuje s novým filtrom 4 naspäť do zapojenia k ponornému čerpadlu 2. Následne sa zariadenie spustí pod hladinu a pokračuje sa v odstraňovaní nečistôt až do dosiahnutia požadovaného parametra, napríklad do dosiahnutia stanoveného sumárneho prietoku alebo do dosiahnutia stavu, keď sa už nezvyšuje zanesenie filtra 4.At the operator's center, the dose rate of gamma radiation from the filter 4 is also evaluated. After reaching the limit amount for temporary storage on a special repository of higher active radioactive wastes, the submersible pumps 2 stop and the device is pulled over the fuel exchange pool 10. 3 together with the shield 8 and move it to a 200 l drum, where it subsequently detaches the shield 8. The shield 8 is mounted with the new filter 4 back to the submersible pump 2. Subsequently, the device is lowered and the dirt continues to remove until the desired parameter has been reached, for example, until the specified total flow rate has been reached, or until the condition of the filter 4 is no longer increased.

Po ukončení odstraňovania nečistôt sa zariadenie dekontaminuje oplachom a po vyňatí filtra 4 je zariadenie skladované bez nebezpečenstva ožarovania okolia.After removal of the dirt, the device is decontaminated by rinsing and after removal of the filter 4, the device is stored without risk of radiation to the environment.

Príklad 2Example 2

Zariadenie podľa tohto príkladu na obrázkoch 7 a 8 je umiestnené v bazéne 11 skladovania paliva. Bazén 11 skladovania paliva má v tomto príklade lichobežníkový pôdorys a je s bazénom 10 výmeny paliva nad tlakovou nádobou 9 reaktora prepojený priechodom. Prúdenie v tomto priechode nezasahuje dostatočne do celého objemu bazéna 11 skladovania paliva, a tak je zariadenie s ponornými čerpadlami 2 a filtračnými jednotkami 3 umiestnené do bazéna 11 skladovania paliva, a to na vodorovnú plochu na medziposchodí. Medziposchodie v tomto príklade je v bazéne 11 skladovania paliva vo výške približne zodpovedajúcej výške palivových kaziet. Umiestnením zariadenia do bazénu 11 skladovania paliva sa odstránia aj nečistoty usadené pri dne bazéna 11 skladovania paliva.The apparatus of this example in Figures 7 and 8 is located in the fuel storage pool 11. The fuel storage pool 11 has a trapezoidal plan view in this example and is connected to the fuel exchange pool 10 above the reactor pressure vessel 9 by a passageway. The flow in this passage does not sufficiently extend into the entire volume of the fuel storage pool 11, and so the device with submersible pumps 2 and filter units 3 is placed in the fuel storage pool 11 on a horizontal surface on the mezzanine. The intermediate floor in this example is in the fuel storage pool 11 at a height approximately corresponding to the height of the fuel cartridges. Placing the device in the fuel storage pool 11 will also remove impurities deposited at the bottom of the fuel storage pool 11.

Príklad 3Example 3

Zariadenie podľa obrázku 1 a 2 má jedno ponorné čerpadlo 2 a jednu filtračnú jednotku 3. Nasávanie 5 je orientované v smere pozdĺžnej strany zariadenia, výstup 6 je orientovaný kolmo na smer nasávania 5.The device according to FIGS. 1 and 2 has one submersible pump 2 and one filter unit 3. The suction 5 is oriented in the direction of the longitudinal side of the device, the outlet 6 is oriented perpendicularly to the suction direction 5.

Zariadenie je spustené na rošty alebo horizontálne štruktúry bazéna 11 skladovania paliva, pričom je stále pripojené na lanách a je kontrolované kamerou umiestnenou pod hladinou chladiaceho média v bazéne XX skladovania paliva.The device is lowered onto the grates or horizontal structures of the fuel storage pool 11, while still attached to the ropes and is controlled by a camera located below the coolant level in the fuel storage pool XX.

Filtračná jednotka 3 v tomto príklade má viacero za sebou zapojených filtrov 4 s odstupňovanou veľkosťou filtračných otvorov. Meranie tlakových rozdielov prebieha medzi jednotlivými filtrami 4.The filter unit 3 in this example has a plurality of connected filters 4 with staggered filter aperture sizes. The pressure difference is measured between the individual filters 4.

SK 7742 Υ1SK 7742 Υ1

Príklad 4Example 4

Zariadenie je spustené na dno bazénu 10 výmeny paliva ešte v čase pred jeho zatopením. V bazéne 10 výmeny paliva sa pohybuje obsluhujúci personál, ktorý asistuje pri spúšťaní a polohovaní zariadenia. Neskôr je priestor bazéna 10 výmeny paliva zatopený chladiacim médiom primárneho okruhu.The device is lowered to the bottom of the fuel change pool 10 before it is flooded. In the fuel change pool 10, the operating personnel are assisted in starting and positioning the device. Later, the fuel exchange pool area 10 is flooded with the coolant of the primary circuit.

Príklad 5Example 5

Zariadenie je spustené na rošt v bazéne 11 skladovania paliva počas riadnej prevádzky jadrovej elektrárne. Proces odstraňovania nečistôt prebieha opäť v beztlakovom režime, ale aj mimo samotnej odstávky reaktora.The plant is lowered to the grate in the fuel storage pool 11 during proper operation of the nuclear power plant. The dirt removal process takes place again in the depressurized mode, but also outside the reactor shutdown itself.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Priemyselná využiteľnosť je zrejmá. Podľa tohto vynálezu je možné opakovane odstraňovať nečistoty z chladiaceho média primárneho okruhu jadrovej elektrárne pri odstavenom reaktore v bezpečnom beztlakovom režime alebo počas prevádzky v bazéne skladovania paliva. Tiež je možné vyrábať zariadenie na vykonávanie opísaného spôsobu.Industrial applicability is obvious. According to the invention, it is possible to repeatedly remove impurities from the coolant of the primary circuit of a nuclear power plant when the reactor is shut down in a safe, non-pressurized mode or during operation in a fuel storage pool. It is also possible to manufacture a device for carrying out the described method.

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS

Claims

A method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant, in particular from a primary circuit, during reactor shutdown, when its lid is removed from the reactor pressure vessel (9) and the reactor is flooded with the primary circuit cooling medium so that the coolant level is above level of the upper edge of the open pressure vessel (9) or outside the reactor shutdown when the coolant is flooded with the fuel storage pool (11), characterized in that a submersible pump (2) with a filter unit (3) with at least one filter (4), the coolant is sucked and pushed into the filter unit (3) by the submersible pump (2), from the filter unit (3) the coolant flows back into the environment below the coolant level, retaining impurities in the filter (4) .

Method for removing impurities from the cooling plant of a nuclear power plant according to claim 1, characterized in that at least some of the reactor interior parts, in particular the reactor cover and / or the upper reactor block, are removed from the interior of the reactor.

Method for removing impurities from the cooling medium of a nuclear power plant according to claim 1 or 2, characterized in that the submersible pump (2) with the filter unit (3) is located at a depth of 2 to 25 m below the level of the cooling medium.

Method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the submersible pump (2) with the filter unit (3) is laid on a horizontal surface at the bottom or bottom of the fuel exchange pool (10). above the reactor pressure vessel (9).

Method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the submersible pump (2) with the filter unit (3) is laid on a horizontal surface at the bottom or bottom of the fuel storage pool (11). .

Method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to claim 5, characterized in that the cooling medium is filtered in the fuel storage pool (11) of the active reactor, preferably there is a closed passage between the fuel exchange pool (10) and the pool (11) fuel storage.

A method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 1 to 6, characterized in that residual heat from the nuclear fuel generates a vertical flow of the cooling medium, and flows down the impurities from the bottom layers.

Method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 1 to 7, characterized in that at least one primary circuit pump, preferably a plurality of primary circuit pumps, circulates the cooling medium in the reactor pressure vessel (9).

Method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the submersible pump (2) with the filter unit (3) is suspended and / or connected to at least one rope or at least one chain.

A method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to claim 9, characterized in that the submersible pump (2) sucks the coolant liquid in a first direction and the filtered cooling medium exits in a second direction perpendicular to the first direction.

Method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to claim 10, characterized in that the first direction corresponds to a tangent to the perimeter of the fuel exchange or storage pool (10, 11) and the second direction is directed towards the inside of the pool.

SK 7742 Υ1

Method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to claim 10, characterized in that the first direction is oriented towards the inside of the fuel exchange or storage pool and the second direction corresponds to a tangent to the periphery of the pool.

Method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the flow rate of the submersible pump (2) is measured.

Method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the pressure difference across the branches of the filter unit (3) is measured, preferably to determine the degree of fouling of the filter (4).

Method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the dose rate of radiation on the filter unit (3) is measured and the filter (4) is exchanged after reaching a predetermined dose rate of radiation.

Method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the vectors of movement of the cooling medium in at least two different parts of the reactor and / or the fuel exchange or storage pool (10, 11) are analyzed.

Method for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the submersible pump (2) with the filter unit (3) is located below the cooling medium level at a calculated model according to the flow model of the respective reactor and the coolant flow parameters at a given stage of reactor shutdown or operation.

An apparatus for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant, in particular during a reactor shutdown, comprising a filter unit (3) with at least one replaceable filter (4) for collecting impurities from the primary circuit cooling medium, having a frame (1) on which a submersible pump (2) with a coolant suction (5) is disposed and a filter unit (3) with a coolant outlet (6), the filter unit (3) being connected to the discharge of the submersible pump (2), (2) Together with the filter unit (3), the inlet (5) and the outlet (6), it is adapted to submerge the coolant of the primary circuit to a depth of at least 2 m.

A device for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to claim 18, characterized in that the orientation of the intake (5) and the outlet (6) has an angle of 80 to 190 degrees to each other, preferably 90 or 180 degrees.

A device for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to claim 18 or 19, characterized in that the submersible pump (2) has a power of 4 to 40 m ³ / hour.

A device for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 18 to 20, characterized in that the submersible pump (2) is controlled by a frequency converter.

A device for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 18 to 21, characterized in that the filter unit (3) has an effective aperture size in the range of 0.3 µm to 20 µm.

A device for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 18 to 22, characterized in that it has a double structure, having in one common frame (1) two submersible pumps (2) and two filter units (3) Preferably, these are mirror-oriented to each other.

A device for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 18 to 23, characterized in that the frame (1) has a cuboid spatial structure, has a bottom base carrying a submersible pump (2) and a filter unit (3). and at the edges of the base has upwardly extending uprights, which are connected by the crossbars at the edges of the block at its upper part, and in the upper part the frame (1) has at least two connecting clips.

A device for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 18 to 24, characterized in that it has a cooling flow sensor.

A device for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 18 to 25, characterized in that it has a pressure sensor, preferably at least two pressure sensors for measuring the pressure upstream and downstream of the filter (4).

A device for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 18 to 26, characterized in that the filter unit (3) comprises a shielding sheath (8).

Device for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 18 to 27, characterized in that a radiation dose rate sensor (7), in particular gamma radiation, is preferably located near the filter (4), preferably the sensor (7) the dose rate is located between the filter (4) and the shielding package (8) or is located outside the shielding package (8).

A device for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 18 to 28, characterized in that the submersible pump (2) and / or the filter unit (3) have a stainless steel casing.

SK 7742 Υ1

A device for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 18 to 29, characterized in that it has a camera.

Device for removing impurities from a cooling plant of a nuclear power plant according to any one of claims 18 to 30, characterized in that it has a control unit by cable connected to a standard pump (2).

6 drawings