[发明专利]用于为核反应堆冷却系统脱气的设备

说明书

背景

技术领域

本发明总体涉及一种从核电站中的反应堆冷却剂中去除溶解的气体的方法，以及更具体地涉及一种用于通过使冷却剂通过隔膜并通过施加真空提取气体而从反应堆冷却剂中去除溶解的氢和裂变气体的设备。

背景技术

在压水反应堆装置停机期间，通常的做法是将反应堆冷却剂系统排放到反应堆容器凸缘以下至反应堆容器冷却剂出口喷嘴的中平面的高度。该中平面与引到蒸汽发生器的“热腿”连接管道的中平面重合。这种排放允许在停机期间对泵、蒸汽发生器、支撑结构和其他主要系统部件进行检查、测试和维护。

在反应堆操作期间，通过在核燃料中发生的裂变反应产生的一些裂变气体(例如氙气和氪气)可能进入反应堆冷却剂系统并且溶解在反应堆冷却剂中。停机之后但在补给燃料和维护操作开始之前，必须减小放射性气体和氢气的浓度，以避免设备维护检查人员过度暴露于辐射中，以及减少在安全壳环境中由于潜在的火花点燃由空气和氢气组成的可燃混合物而引起爆炸的可能性。

以前已经使用与反应堆冷却剂系统连接的容积控制罐对反应堆冷却剂进行脱气。通常，反应堆冷却剂系统主要包括这些核蒸汽供应系统部件，诸如反应堆容器、蒸汽发生器、反应堆冷却剂泵和连接管道。体积控制罐是称为化学体积控制系统的系统的一部分，其以脱气模式通过将溶解的氢气和放射性气体从反应堆冷却剂中闪蒸出来并进入容积控制罐的蒸气空间而运行。可以在美国专利US4,647,425中找到这种系统的一个例子。

典型地，被称为泄放流的相对小量的反应堆冷却剂流从反应堆冷却剂系统和通过化学体积控制系统而转移。该流首先被冷却，然后在混合床脱盐剂中被纯化，被过滤以去除溶解的离子或悬浮的颗粒物质，并且通入体积控制罐。

美国专利US4,647,425提出了对该化学体积控制系统程序的改进，并且缩短了使反应堆冷却剂有效脱气所需的时间。该专利提出的方法提供了对反应堆冷却剂系统进行真空脱气。该方法包括在排水操作期间将反应堆冷却剂系统排放到接近热腿的中点并且将反应堆冷却剂系统维持在未通气的状态。然后，使得位于蒸汽发生器的初级侧的任何已闪蒸的反应堆冷却剂回流。如上述专利中所使用的，已闪蒸的反应堆冷却剂是指由于较低的环境压力而闪蒸进入蒸汽相的液体冷却剂。回流是指被冷凝和被冷却。大量反应堆冷却剂以及回流的反应堆冷却剂通循环过残余除热系统以冷却反应堆冷却剂。对反应堆冷却剂系统抽真空以抽出从反应堆冷却剂中汽提的任何气体。优选地，对冷却系统进行排放的步骤在排放过程中在未通气的反应堆容器和反应堆冷却剂系统中建立部分真空。该部分真空足以使反应堆冷却剂在反应堆冷却剂系统中的主要温度下沸腾，从而在排放步骤期间进行脱气。

图1示出了目前正在使用的真空脱气系统10的一个现有技术实施例。泄放流在入口12处进入系统，并被引导到脱气塔容器16的入口14，在入口14处，其通过喷射头18进入容器的内部。利用脱气器真空泵36通过管道20对容器抽真空。未蒸发的过多反应堆冷却剂通过排放泵22从容器中抽出，其中采用脉冲阻尼器24来平滑由隔膜排放泵22产生的脉冲。通过排放泵22抽出的冷却剂被排出到储存罐26以返回到系统或处理掉。在脱气塔16中与冷却剂分离开的水蒸气和不可冷凝气体行进通过除雾器28以去除任何所夹带的冷却剂并且被输送到蒸气冷凝器30，在蒸气冷凝器30中其与冷冻水成热交换关系，该冷冻水通过入口32和出口34进出蒸汽冷凝器。然后，将放射性气体和氢气通过真空泵36抽出到脱气器分离器38。然后通过脱气分离器泵40将分离后的冷却剂抽出并且排放到储存罐26。放射性气体和氢气从脱气器分离器38的蒸气空间排出到反应堆装置放射性废气系统42。在维护之前提供氮气吹扫管线44以清除任何残留的氢气和放射性气体。

这种传统方法需要大量能量来操作大型真空泵、多个部件(例如脱气塔、输送泵、分离器容器、互连管道、阀和仪器)，并且需要相当大的建筑空间和支持系统(例如冷却水/冷冻水)。因此，虽然这些系统具有长期的记录，但是需要进行进一步改进，这将简化设计，减小操作系统所需的能量，减小容纳系统所需的建筑空间的量，以及降低系统的资本和维护成本。

发明内容