[發明專利]用于為核反應堆冷卻系統脫氣的設備

在審

• 申請號: 201680008509.8
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN107206292A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: G·J·科波拉
• 申請（專利權）人: 西屋電氣有限責任公司
• 主分類號: B01D19/00
• 分類號: B01D19/00;G21C19/307;G21F9/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 姜雪梅

背景

技術領域

本發明總體涉及一種從核電站中的反應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堆冷卻劑中去除溶解的氫和裂變氣體的設備。

背景技術

在壓水反應堆裝置停機期間，通常的做法是將反應堆冷卻劑系統排放到反應堆容器凸緣以下至反應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生器的“熱腿”連接管道的中平面重合。這種排放允許在停機期間對泵、蒸汽發生器、支撐結構和其他主要系統部件進行檢查、測試和維護。

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

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

典型地，被稱為泄放流的相對小量的反應堆冷卻劑流從反應堆冷卻劑系統和通過化學體積控制系統而轉移。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，并且通入體積控制罐。

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

圖1示出了目前正在使用的真空脫氣系統10的一個現有技術實施例。泄放流在入口12處進入系統，并被引導到脫氣塔容器16的入口14，在入口14處，其通過噴射頭18進入容器的內部。利用脫氣器真空泵36通過管道20對容器抽真空。未蒸發的過多反應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系，該冷凍水通過入口32和出口34進出蒸汽冷凝器。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堆裝置放射性廢氣系統42。在維護之前提供氮氣吹掃管線44以清除任何殘留的氫氣和放射性氣體。

這種傳統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)，并且需要相當大的建筑空間和支持系統(例如冷卻水/冷凍水)。因此，雖然這些系統具有長期的記錄，但是需要進行進一步改進，這將簡化設計，減小操作系統所需的能量，減小容納系統所需的建筑空間的量，以及降低系統的資本和維護成本。

發明內容