[發(fā)明專利]用于為核反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)脫氣的設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680008509.8
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN107206292A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·J·科波拉
• 申請（專利權(quán)）人: 西屋電氣有限責(zé)任公司
• 主分類號: B01D19/00
• 分類號: B01D19/00;G21C19/307;G21F9/02
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 姜雪梅

背景

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及一種從核電站中的反應(yīng)堆冷卻劑中去除溶解的氣體的方法，以及更具體地涉及一種用于通過使冷卻劑通過隔膜并通過施加真空提取氣體而從反應(yīng)堆冷卻劑中去除溶解的氫和裂變氣體的設(shè)備。

背景技術(shù)

在壓水反應(yīng)堆裝置停機(jī)期間，通常的做法是將反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)排放到反應(yīng)堆容器凸緣以下至反應(yīng)堆容器冷卻劑出口噴嘴的中平面的高度。該中平面與引到蒸汽發(fā)生器的“熱腿”連接管道的中平面重合。這種排放允許在停機(jī)期間對泵、蒸汽發(fā)生器、支撐結(jié)構(gòu)和其他主要系統(tǒng)部件進(jìn)行檢查、測試和維護(hù)。

在反應(yīng)堆操作期間，通過在核燃料中發(fā)生的裂變反應(yīng)產(chǎn)生的一些裂變氣體(例如氙氣和氪氣)可能進(jìn)入反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)并且溶解在反應(yīng)堆冷卻劑中。停機(jī)之后但在補(bǔ)給燃料和維護(hù)操作開始之前，必須減小放射性氣體和氫氣的濃度，以避免設(shè)備維護(hù)檢查人員過度暴露于輻射中，以及減少在安全殼環(huán)境中由于潛在的火花點(diǎn)燃由空氣和氫氣組成的可燃混合物而引起爆炸的可能性。

以前已經(jīng)使用與反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)連接的容積控制罐對反應(yīng)堆冷卻劑進(jìn)行脫氣。通常，反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主要包括這些核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)部件，諸如反應(yīng)堆容器、蒸汽發(fā)生器、反應(yīng)堆冷卻劑泵和連接管道。體積控制罐是稱為化學(xué)體積控制系統(tǒng)的系統(tǒng)的一部分，其以脫氣模式通過將溶解的氫氣和放射性氣體從反應(yīng)堆冷卻劑中閃蒸出來并進(jìn)入容積控制罐的蒸氣空間而運(yùn)行。可以在美國專利US4,647,425中找到這種系統(tǒng)的一個例子。

典型地，被稱為泄放流的相對小量的反應(yīng)堆冷卻劑流從反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)和通過化學(xué)體積控制系統(tǒng)而轉(zhuǎn)移。該流首先被冷卻，然后在混合床脫鹽劑中被純化，被過濾以去除溶解的離子或懸浮的顆粒物質(zhì)，并且通入體積控制罐。

美國專利US4,647,425提出了對該化學(xué)體積控制系統(tǒng)程序的改進(jìn)，并且縮短了使反應(yīng)堆冷卻劑有效脫氣所需的時間。該專利提出的方法提供了對反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)進(jìn)行真空脫氣。該方法包括在排水操作期間將反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)排放到接近熱腿的中點(diǎn)并且將反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)維持在未通氣的狀態(tài)。然后，使得位于蒸汽發(fā)生器的初級側(cè)的任何已閃蒸的反應(yīng)堆冷卻劑回流。如上述專利中所使用的，已閃蒸的反應(yīng)堆冷卻劑是指由于較低的環(huán)境壓力而閃蒸進(jìn)入蒸汽相的液體冷卻劑。回流是指被冷凝和被冷卻。大量反應(yīng)堆冷卻劑以及回流的反應(yīng)堆冷卻劑通循環(huán)過殘余除熱系統(tǒng)以冷卻反應(yīng)堆冷卻劑。對反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)抽真空以抽出從反應(yīng)堆冷卻劑中汽提的任何氣體。優(yōu)選地，對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行排放的步驟在排放過程中在未通氣的反應(yīng)堆容器和反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中建立部分真空。該部分真空足以使反應(yīng)堆冷卻劑在反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中的主要溫度下沸騰，從而在排放步驟期間進(jìn)行脫氣。

圖1示出了目前正在使用的真空脫氣系統(tǒng)10的一個現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例。泄放流在入口12處進(jìn)入系統(tǒng)，并被引導(dǎo)到脫氣塔容器16的入口14，在入口14處，其通過噴射頭18進(jìn)入容器的內(nèi)部。利用脫氣器真空泵36通過管道20對容器抽真空。未蒸發(fā)的過多反應(yīng)堆冷卻劑通過排放泵22從容器中抽出，其中采用脈沖阻尼器24來平滑由隔膜排放泵22產(chǎn)生的脈沖。通過排放泵22抽出的冷卻劑被排出到儲存罐26以返回到系統(tǒng)或處理掉。在脫氣塔16中與冷卻劑分離開的水蒸氣和不可冷凝氣體行進(jìn)通過除霧器28以去除任何所夾帶的冷卻劑并且被輸送到蒸氣冷凝器30，在蒸氣冷凝器30中其與冷凍水成熱交換關(guān)系，該冷凍水通過入口32和出口34進(jìn)出蒸汽冷凝器。然后，將放射性氣體和氫氣通過真空泵36抽出到脫氣器分離器38。然后通過脫氣分離器泵40將分離后的冷卻劑抽出并且排放到儲存罐26。放射性氣體和氫氣從脫氣器分離器38的蒸氣空間排出到反應(yīng)堆裝置放射性廢氣系統(tǒng)42。在維護(hù)之前提供氮?dú)獯祾吖芫€44以清除任何殘留的氫氣和放射性氣體。

這種傳統(tǒng)方法需要大量能量來操作大型真空泵、多個部件(例如脫氣塔、輸送泵、分離器容器、互連管道、閥和儀器)，并且需要相當(dāng)大的建筑空間和支持系統(tǒng)(例如冷卻水/冷凍水)。因此，雖然這些系統(tǒng)具有長期的記錄，但是需要進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，這將簡化設(shè)計，減小操作系統(tǒng)所需的能量，減小容納系統(tǒng)所需的建筑空間的量，以及降低系統(tǒng)的資本和維護(hù)成本。

發(fā)明內(nèi)容