TWI480887B - 減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置 - Google Patents

Description

減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置

本發明是有關於一種減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置，尤指一種可達到降低流體速率、有效分離流體中之氣泡、避免汙染擴散、使用後易於拆解進行內部除汙以及有利於執行核子燃料乾式貯存作業之功效者。

按，目前欲使氣體與液體分離，按照氣體、液體的組成比例，有不同方法之適用，包括重力沉降、冷凝以及吸附等等。而以本案為例，排放之流體之條件複雜，例如在初期以液體居多的階段，較適合使用重力沉降，氣體居多的狀態較適宜使用冷凝以及吸附等技術。但在液體、氣體各半的狀態時，單純的重力沉降法無法有效的處理帶有動能的霧狀水份以及會上升的蒸氣，而如果採用冷凝或吸附的手法，則由於其中夾雜大量的水分，將造成系統過度負荷而造成失效，因此往往需同時採用多個系統分段多次處理，才能達成足夠的可靠度，但卻需高昂的建置成本，而且所使用的裝置設備因過於複雜，在受到放射性汙染後將難以進行除汙。
然，目前欲將流體排放至一個水池時，一般的做法可分為兩種情形：排放管開口位於水池液面以上(開放式)，以及開口位於水池液面以下(封閉式)。當排放管開口位於水池液面以上時，排放的流體將直接衝擊水池液面，造成液面的擾動並產生氣泡，即使採用檔板將水流減速，但在液體及氣體混合排放的階段亦將有水霧散逸的現象，這種情況發生在用過燃料池將有空浮汙染的顧慮。當排放管開口位於水池液面以下時，雖然排放的流體不至於直接衝擊水池液面，但從密封鋼筒內排出的流體若為液氣混合物，此混合物進入水池液面以下後，混合物內的氣體將形成氣泡，隨之浮上水面並破裂，將造成池水嚴重的擾動而妨礙可視度，並且有造成汙染擴散的顧慮。
有鑑於此，本案之發明人特針對前述習用發明問題深入探討，並藉由多年從事相關產業之研發與製造經驗，積極尋求解決之道，經過長期努力之研究與發展，終於成功之開發出本發明「減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置」，藉以改善習用之種種問題。

本發明之主要目之係在於，可將外管體之第二開口設於燃料池中，而導引風罩則位於燃料池之水面上，當排入燃料池之流體由流體導管進入內管體時，係以隔板單元降低流體之速度並促使液氣分離，以去除流體中夾雜之氣泡，使處理後之液態及氣態流體由第二開口與導引風罩加以排放，而達到降低流體速率、有效分離流體中之氣泡、避免汙染擴散、使用後易於拆解進行內部除汙以及有利於執行核子燃料乾式貯存作業之功效。
為達上述之目之，本發明係一種減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置，其包含有：兩端分別具有第一及第二開口之外管體；一設於外管體內部之內管體，係，其包含有一與第一開口對應之開口部、一與第二開口對應之封閉部、及多數設於內管體側壁上之穿孔；一設於內管體中之隔板單元；一與第一開口及開口部連通之導引風罩；以及一與內管體連通且延伸出外管體之流體導管。
於本發明之一實施例中，該隔板單元係包含有多數具有穿孔之第一隔板、多數設於第一隔板下方之第二隔板、及一設於封閉部上之第三隔板。
於本發明之一實施例中，各第一隔板係呈錐狀體，且正向設於內管體中。
於本發明之一實施例中，各第二隔板係呈錐狀體，且反向設於內管體中。
於本發明之一實施例中，該第三隔板係呈錐狀體，且正向設於內管體中。
於本發明之一實施例中，該導引風罩係包含有一套設於第一開口與開口部之罩體、及一與罩體連通之延伸管。
於本發明之一實施例中，該流體導管之一端係為連通內管體之彎折端，另端係為延伸出外管體之直管端。

請參閱『第１、２及第３圖』所示，係分別為本發明之立體外觀示意圖、本發明之剖面狀態示意圖及本發明之使用狀態示意圖。如圖所示：本發明係一種減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置，其至少包含有一外管體１、一內管體２、一隔板單元３、一導引風罩４以及一流體導管５所構成。
上述所提之外管體１兩端係分別具有第一開口１１及第二開口１２。
該內管體２係設於外管體１內部，其包含有一與第一開口１１對應之開口部２１、一與第二開口１２對應之封閉部２２、及多數設於內管體２側壁上之穿孔２３。
該隔板單元３係設於內管體２中，而該隔板單元３係包含有多數具有穿孔３１１之第一隔板３１、多數設於第一隔板３１下方之第二隔板３２、及一設於封閉部２２上之第三隔板３３，其中各第一隔板３１係呈錐狀體，且正向設於內管體２中，各第二隔板３２係呈錐狀體，且反向設於內管體２中，而該第三隔板３３係呈錐狀體，且正向設於內管體２中。
該導引風罩４係與外管體１之第一開口１１及內管體２之開口部２１連通，而該導引風罩４係包含有一套設於第一開口１１與開口部２１之罩體４１、及一與罩體４１連通之延伸管４２。
該流體導管５係與內管體２連通且延伸出外管體１，而該流體導管５之一端係為連通內管體２之彎折端５１，另端係為延伸出外管體１之直管端５２。
當運用時，係將本發明設置於燃料池旁（圖未示），且讓外管體１一端之第二開口１２浸於池中位於水面以下，而另端之第一開口１１則與第二開口１２設於水面以上，使排入燃料池之流體由流體導管５進入內管體２，且於排放處理的過程中以流體因自重及初始流速所賦予之動能將使流體往下流至隔板單元３之第一隔板３１、第二隔板３２及第三隔板３３，而讓流體流速將減緩，其中因比重差異之關係，部分氣體及液體將由穿孔３３１、２３排出，且以外管體１之周圍邊界及內管體２下方之封閉部２２，讓氣體受限而往上方流動，進而降低流體之速度並促使液氣分離，而所分離出之液體則因自重及動能，將伴隨著殘餘之氣體，由內、外管體２、１間流往池中，或由各第一隔板３１之穿孔３１１流往下第二及第三隔板３２、３３，在經由第一隔板３１及第二隔板３２流至及第三隔板３３時，氣體多數已被分離，而剩餘之流體遭遇內管體２之封閉部２２時，往下之流速已完全被消除，僅能往穿孔３３１、２３排出，然，於此在過程中多數之水霧及蒸汽均將接觸附著於隔板單元３，或飄散在外管體１之範圍中，再隨之被流經的液體帶往下方，此時於水中，剩餘之氣泡於由下方逸出外管體１前，因浮力的關係，亦將往上方移動，而液體則將短暫之蓄積於外管體１內側，但因外管體１之第一開口１１高度高於燃料池池面，故，蓄積之液體將藉由重力由下方之第二開口１２排入燃料池中，而不致於由上方溢出外管體１，如此，即可去除流體中夾雜之氣泡，使處理後之液態流體由外管體１第二開口１２加以排放，而該氣態流體則透過第一開口１１與開口部２１經由導引風罩４加以排放，無須再另外供給動力，而該導引風罩４係接續至氣體處理系統（圖未示），其中氣體處理系統之抽氣流量大於欲處理流體之排放流量，因此，外管體１內待處理之氣體將隨同外管體１外之空氣一併被抽入導引風罩４，而其中氣體將被引至氣體處理系統中，而最後殘餘的蒸氣及水霧則因溫降凝結於導引風罩４及外管體１內側，並因自重流入燃料池中；且當欲對本發明進行除汙時，僅需將內管體２及隔板單元３拆出便可以一般方式進行清洗除汙，如此，即可達到降低流體速率、有效分離流體中之氣泡、避免汙染擴散、使用後易於拆解進行內部除汙以及有利於執行核子燃料乾式貯存作業之功效。
如此，可使本發明至少具有下列之優點：
1.利用內外雙套管，半浸沒半開放方式，將流體排入燃料池中。其中內套管及其組件利用流體排放時之自重及動能，藉由檔板導引方式，使流體減速及分流，並藉由外套管使流體被控制而不致漫溢，從而將液體引導至燃料池中，並將氣體引導至指定的出口。
2.當發生瞬時突波過壓時，半開放的開口可有效產生緩衝作用，使氣體不會被過度擠壓進入水中而造成氣泡。
3.半開放的開口處以較大風量進行抽氣，可使系統外之較低溫空氣混入降溫，加速水分冷凝。
4.利用具備網孔的減速構造，降低流體流速，減輕池水擾動，並利用液體及氣體的自重特性，使兩者分流，避免氣泡進入池水，也避免液體進入氣體處理系統。
5.內部組件簡單而易於拆解，便於除汙。
綜上所述，本發明減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置可有效改善習用之種種缺點，可將外管體之第二開口設於燃料池中，而導引風罩則位於燃料池之水面上，當排入燃料池之流體由流體導管進入內管體時，係以隔板單元降低流體之速度並促使液氣分離，以去除流體中夾雜之氣泡，使處理後之液態及氣態流體由第二開口與導引風罩加以排放，而達到降低流體速率、有效分離流體中之氣泡、避免汙染擴散、使用後易於拆解進行內部除汙以及有利於執行核子燃料乾式貯存作業之功效；進而使本發明之産生能更進步、更實用、更符合消費者使用之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．外管體

11．．．第一開口

12．．．第二開口

2．．．內管體

21．．．開口部

22．．．封閉部

23．．．之穿孔

3．．．隔板單元

31．．．第一隔板

311．．．穿孔

32．．．第二隔板

33．．．第三隔板

4．．．導引風罩

41．．．罩體

42．．．延伸管

5．．．流體導管

51．．．彎折端

52．．．直管端

第１圖，係本發明之立體外觀示意圖。
第２圖，係本發明之剖面狀態示意圖。
第３圖，係本發明之使用狀態示意圖。

1．．．外管體

11．．．第一開口

12．．．第二開口

2．．．內管體

21．．．開口部

22．．．封閉部

23．．．穿孔

3．．．隔板單元

31．．．第一隔板

311．．．穿孔

32．．．第二隔板

33．．．第三隔板

4．．．導引風罩

41．．．罩體

42．．．延伸管

5．．．流體導管

51．．．彎折端

52．．．直管端

Claims (7)

1. 一種減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置，其包括有：
       一外管體，其兩端係分別具有第一開口及第二開口；
       一內管體，係設於外管體內部，其包含有一與第一開口對應之開口部、一與第二開口對應之封閉部、及多數設於內管體側壁上之穿孔；
       一隔板單元，係設於內管體中；
       一導引風罩，係與外管體之第一開口及內管體之開口部連通；以及
       一流體導管，係與內管體連通且延伸出外管體。
2. 依申請專利範圍第１項所述之減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置，其中，該隔板單元係包含有多數具有穿孔之第一隔板、多數設於第一隔板下方之第二隔板、及一設於封閉部上之第三隔板。
3. 依申請專利範圍第２項所述之減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置，其中，各第一隔板係呈錐狀體，且正向設於內管體中。
4. 依申請專利範圍第２項所述之減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置，其中，各第二隔板係呈錐狀體，且反向設於內管體中。
5. 依申請專利範圍第２項所述之減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置，其中，該第三隔板係呈錐狀體，且正向設於內管體中。
6. 依申請專利範圍第１項所述之減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置，其中，該導引風罩係包含有一套設於第一開口與開口部之罩體、及一與罩體連通之延伸管。
7. 依申請專利範圍第１項所述之減輕燃料池池水擾動之流體排放裝置，其中，該流體導管之一端係為連通內管體之彎折端，另端係為延伸出外管體之直管端。