[发明专利]一种乏燃料运输容器余热排出装置

说明书

本发明公开了一种乏燃料运输容器余热排出装置，包括充水回路、充气回路、气水排出回路、气水分离器、排气回路，充水回路、充气回路共用一个三通阀后依次与气水排出回路、冷却系统、气水分离器、排气回路通过管路连接。本发明可独立完成充水溶硼、充水排气、循环冷却、排出气体冷却、汽水分离、空气过滤、容器排水等功能，单一设备就可以满足乏燃料运输容器余热排出的工艺要求。本发明使用上增加了充水溶硼工艺：该工艺用于溶解回路中的结晶硼，防止堵塞回路，工艺更完整。本发明采用沉浸式换热方法，将热交换部件直接浸入沉浸式换热器，换热效果好且结构简单。

技术领域

本发明涉及压水堆核电厂乏燃料转运过程中，为保证乏燃料组件安全卸出容器，进行冷却容器、置换气体和形成屏蔽的乏燃料运输容器余热排出装置。

背景技术

我国采取“闭式核燃料循环”策略，核电站乏燃料暂存于燃料厂房5到10年，随着组件内高放射性物质衰变及其衰变热的减退，再运输到后处理厂中间贮存并处理，回收乏燃料组件中的铀和钚，同时空出水池内有限的贮存空间，满足核电厂的运行要求。

目前，我国乏燃料中间贮存能力和处置能力不足，中核四0四厂是国内能够接收商业核电站乏燃料组件唯一单位，原有两个总容量500吨水池已满容，新建800吨水池不满足抗震要求不能运行；我国后处理技术尚处于科研阶段，引进国外技术的大型商业核燃料后处理大长预计2030年才能投入运行。

2013年，大亚湾核电站1、2号机组燃料水池接近满容，但后处理厂却因容量限制无法接收乏燃料组件，核电站面临停堆，这将带来巨大的经济损失和社会影响。为此需要启动乏燃料厂内转运工作，而此项工作在国内尚属空白，没有先例，核电站也没有相关设备。

现有使用的卸料冷却装置，需专门的冷却水循环和过滤回路，设备较为复杂，在使用过程中会产生较多的放射性废固，同时缺少过滤器状态监测且过程监测数据不完整。

基于此，研究并开发设计一种冷却容器、置换气体和形成屏蔽的乏燃料运输容器余热排出装置。

发明内容

本发明的目的在于：基于现有技术中，装满乏燃料组件的容器在开盖时，容器内部温度高，且充满放射性气体，需要将容器充满水，并将内部的放射性气体全部排出从而形成生物屏障，但是温差较大引起的热应力对燃料组件包壳造成损伤，现提供一种乏燃料运输容器余热排出装置，采用沉浸式换热方法，将待热交换的的乏燃料组件浸入容水装置，换热效果好且结构简单，解决了温差较大对燃料组件造成的损坏，且不需要专用的冷却循环、过滤回路，避免产生较多的放射性废固。

本发明通过下述技术方案实现：

一种乏燃料运输容器余热排出装置包括充水回路、充气回路、气水排出回路、气水分离器、排气回路，充水回路、充气回路共用一个三通阀后与气水排出回路连接，气水排出回路与冷却系统连接，冷却系统与气水分离器连接后与排气回路连接；

冷却系统包括沉浸式换热器，沉浸式换热器位于容水装置内，沉浸式换热器内的换热管的下端与气水排出回路通过管道连接，换热管的上端与容水装置连通，容水装置通过冷却管与气水分离器连接，沉浸式换热器位于开孔筒体的下端，开孔筒体位于容水装置内，开孔筒体(303)的上端设有用于收集放射性气体的分隔罩，分隔罩的内部还设有过滤器。

本技术方案中充水回路或充气回路、气水排出回路、气水分离器、排气回路构成一个回路系统，共同避免乏燃料运输容器在冷却乏燃料组件时内外温差对组件造成的损伤，其中充水回路与三通阀连接后，将冷却水注入乏燃料运输容器的注水口，降低乏燃料运输容器内的温度，减小容器内外的温度差，为开盖作准备。三通阀的设置，可在充气回路与充水回路之间进行转换，充气回路与三通阀连接时，压缩空间经充气回路进入乏燃料运输容器内从而将容器内的高温气体通过气水排出回路排放至冷却系统，使乏燃料运输容器的气体压力达到预定压力值，冷却后通过排气回路排出至厂房排气系统。