CN105551534A - 一种反应堆冷却剂化容控制***及控制方法 - Google Patents

一种反应堆冷却剂化容控制***及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于压水堆核电技术，具体公开了一种反应堆冷却剂化容控制***及控制方法，包括净化泵、再生式热交换器、下泄热交换器；下泄热交换器的出口管道依次安装混床离子交换器、阳床除盐器和反应堆冷却剂过滤器；方法中首先提高反应堆冷却剂的压力，利用流出反应堆冷却剂***的净化流量来加热返回反应堆的冷却剂***流体，之后进行除盐、去除裂变产物等工序，使裂变气体反馈到主***中，之后再进行pH控制和补水，补偿反应堆冷却剂的收缩，同时调节硼酸流量和除盐水，使反应堆冷却剂的硼浓度达到冷停堆浓度状态。整个步骤使得反应堆冷却剂的压力能够满足一体化小型堆，例如ACP100+中关于阀门、管道、主设备的压降及位差要求。

Description

一种反应堆冷却剂化容控制***及控制方法
技术领域
本发明属于压水堆核电技术，具体涉及一种压水堆的化学和容积控制***及冷却剂控制方法。
背景技术
在电厂正常运行时，化容***保持反应堆冷却剂***的水装量和稳压器的程控水位，同时保持反应堆冷却剂的水质和放射性水平在规定范围内，调节反应堆冷却剂的pH值。在电厂功率运行期间，化容***能够保持反应堆冷却剂中溶解氢的含量，抑制一回路水的辐照分解。
ACP100+反应堆结构紧凑，要求化容***在满足其功能要求的前提下，***配置尽量简化，其***布置尽量紧凑，以适应一体化反应堆布置空间小的要求。而现有大堆的化学和容积控制***设计参数较高、***配置复杂、要求的布置空间大，对于一体化反应堆不适用且经济性较差。
现有的分散式布置反应堆中的反应堆冷却剂化学和容积控制***设计参数较高、***配置复杂、要求的布置空间大，难以满足一体化反应堆的功能和布置空间要求，且经济性较差，反应堆冷却剂的压力不能满足阀门、管道、主设备的压降及位差要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应堆冷却剂化容控制***及控制方法，其能够满足一体化反应堆的功能和布置空间要求。
本发明的技术方案如下：
一种反应堆冷却剂化容控制***，包括设于反应堆冷却剂***的出口的净化泵、再生式热交换器、下泄热交换器；所述的再生式热交换器上部设有管侧入口和管侧出口，下部设有壳侧出口和壳侧入口，所述的净化泵的泵出口连接再生式热交换器的管侧入口，管侧出口连接下泄热交换器，所述的壳侧出口连接反应堆冷却剂***、壳侧入口分别连接稳压器和上充管线；
所述的下泄热交换器的出口管道依次安装混床离子交换器、阳床除盐器和反应堆冷却剂过滤器；
所述的反应堆冷却剂过滤器的出口管道分为两路，一路反馈连接到再生式热交换器的壳侧入口，该管道作为上充管线，另一路连接废液处理***。
在上述的一种反应堆冷却剂化容控制***中：所述的连接废液处理***的这一路管道上设有下泄孔板。
在上述的一种反应堆冷却剂化容控制***中：所述的上充管线上连接一路补水管线，将核岛除盐水通过上充泵和补水管线补充至上充管线。
在上述的一种反应堆冷却剂化容控制***中：所述的补水管线上设有硼酸配置装置和化学试剂添加装置。
一种反应堆冷却剂化容控制方法，包括下述步骤：
1)提高反应堆冷却剂的压力，使其大于或等于辅助喷淋时的净化回路阀门、管道、设备的压降及位差之和；
2)利用流出反应堆冷却剂***的净化流量来加热返回反应堆的冷却剂***流体，直到注入到反应堆冷却剂***的冷却剂温度达到245℃；
3)使用设备冷却水将下泄反应堆冷却剂冷却到0～50℃；
4)将冷却后的反应堆冷却剂进行除盐；
5)依次去除反应堆冷却剂中的离子态裂变产物、腐蚀产物，固体腐蚀产物和阻留碎树脂；
6)经过过滤之后的冷却剂，去除其溶解的裂变气体，使其返回到主***中；
7)对反应堆冷却剂进行pH控制，向冷却剂中加入氢气以抑制水辐照产生氢气；
8)在稳态运行工况下，向反应堆冷却剂***中以恒定流量15～19t/h补水；
9)在停堆期间，补偿反应堆冷却剂的收缩；
10)当正常喷淋失效时，经过步骤1)之后的反应堆冷却剂进入稳压器，以提供辅助喷淋流量；
11)在反应堆充水、升压和排气阶段，向反应堆冷却剂***中注入硼酸和除盐水，并调节硼酸流量和除盐水，使反应堆冷却剂的硼浓度达到冷停堆浓度状态。
在上述的反应堆冷却剂化容控制方法中：所述的步骤1)是采用将反应堆冷却剂***的冷却剂经过净化泵引出再生式热交换器，利用净化泵提高进入到化容***的反应堆冷却剂的压力。
在上述的反应堆冷却剂化容控制方法中：所述的步骤4)可以利用旁通除盐装置进行除盐，在需要添加联氨时，调整下泄流流向，手动打开旁通除盐装置，在净化运行时控制下泄流流向，向废液处理***下泄时控制下泄流，使其经过除盐装置。
在上述的反应堆冷却剂化容控制方法中：所述的步骤5)可以通过混床除盐器连续运行和通过阳床除盐器间断运行，去除反应堆冷却剂中的离子态裂变产物、腐蚀产物；通过阳床除盐器，再通过过滤器阻留悬浮状的固体颗粒，滤去固体腐蚀产物和阻留碎树脂。
在上述的反应堆冷却剂化容控制方法中：所述的步骤6)中利用上充泵使经过滤器的冷却剂进入到废液处理***去除溶解的裂变气体返回到主***中。
在上述的反应堆冷却剂化容控制方法中：所述的步骤7)具体过程为，制备氢氧化锂并向反应堆冷却剂***注入，调节反应堆冷却剂的pH值，在稳态运行工况下，通过向反应堆冷却剂添加氢气，保持其中溶解氢的含量在20～50ml(STP)/kg.H2O范围，以抑制一回路水的辐照分解。
本发明的显著效果在于：
该化容***满足ACP100+反应堆的功能要求，***配置得到了简化，不再需要设置硼酸贮存箱以及相关的泵、阀门和管道等设备，***的布置结构紧凑，大大减小了该***的布置空间。
方法中首先提高反应堆冷却剂的压力，利用流出反应堆冷却剂***的净化流量来加热返回反应堆的冷却剂***流体，之后进行除盐、去除裂变产物等工序，使裂变气体反馈到主***中，之后再进行pH控制和补水，补偿反应堆冷却剂的收缩，同时调节硼酸流量和除盐水，使反应堆冷却剂的硼浓度达到冷停堆浓度状态。整个步骤使得反应堆冷却剂的压力能够满足一体化小型堆，例如ACP100+中关于阀门、管道、主设备的压降及位差要求。
附图说明
图1为反应堆冷却剂化容控制***示意图；
图中：1.净化泵；2.再生式热交换器；3.下泄热交换器；4.混床离子交换器；5.阳床除盐器；6.反应堆冷却剂过滤器；7.硼酸配置箱；8.化学试剂添加箱；9.上充泵。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，在反应堆冷却剂化容控制***中，从反应堆冷却剂***的出口管道安装净化泵1，净化泵1的泵出口连接再生式热交换器2的管侧入口，该再生式热交换器2的管侧出口连接下泄热交换器3，所述的再生式热交换器2下部设有壳侧出口和壳侧入口，壳侧出口连接反应堆冷却剂***、壳侧入口分别连接稳压器和上充管线。
下泄热交换器3的出口管道依次安装混床离子交换器4、阳床除盐器5和反应堆冷却剂过滤器6。反应堆冷却剂过滤器6出口管道分为两路，一路反馈连接到再生式热交换器2的壳侧入口，该管道作为上充管线，另一路连接废液处理***。在连接废液处理***的这一路管道上安装一块下泄孔板，用于限制下泄流量。在上充管线上连接一路补水管线，将核岛除盐水通过上充泵9和补水管线补充至上充管线。
另外可以在补水管线上设置硼酸配置箱7用于向反应堆冷却剂***添加硼酸，设置化学试剂添加箱8用来向反应堆冷却剂中添加氢氧化钠和联氨以调节pH值和除去冷却剂中的氧。
过程：
冷却剂从反应堆冷却剂***流出经过净化泵进入再生式热交换器，在其中经过换热降温之后，从换热出口流出。然后经过混床除盐器、冷却剂过滤器、下泄孔板和下泄调节阀进入废液处理***。上充管路的上充流通过反馈回流至再生热交换器的壳侧，并被加热后进入反应堆冷却剂***。
一种反应堆冷却剂化容控制方法，其具体操作方案如下：
1)提高反应堆冷却剂的压力，使其大于或等于辅助喷淋时的净化回路阀门、管道、设备的压降及位差之和。
利用上述的化容控制***，可以将反应堆冷却剂***的冷却剂经过净化泵引出再生式热交换器；净化泵用以提高进入到化容***的反应堆冷却剂的压力。
2)利用流出反应堆冷却剂***的净化流量来加热返回反应堆的冷却剂***流体，直到注入到反应堆冷却剂***的冷却剂温度达到245℃；
3)使用设备冷却水将下泄反应堆冷却剂冷却到50℃以下，例如40℃，以满足净化装置的温度要求。
4)将冷却后的反应堆冷却剂进行除盐。
可以利用旁通除盐装置。在需要添加联氨时，调整下泄流流向，手动打开旁通除盐装置。在净化运行时控制下泄流流向，向废液处理***下泄时控制下泄流，使其经过除盐装置。
5)依次去除反应堆冷却剂中的离子态裂变产物、腐蚀产物，固体腐蚀产物和阻留碎树脂。
可以通过混床除盐器连续运行和通过阳床除盐器间断运行，去除反应堆冷却剂中的离子态裂变产物、腐蚀产物。通过阳床除盐器。再通过过滤器阻留悬浮状的固体颗粒，滤去固体腐蚀产物和阻留碎树脂。
6)经过过滤之后的冷却剂，去除其溶解的裂变气体，使其返回到主***中。
在稳态运行工况下，经过滤器的冷却剂进入到废液处理***去除溶解的裂变气体，再利用上充泵使其返回到主***中。
7)对反应堆冷却剂进行pH控制，向冷却剂中加入氢气以抑制水辐照产生氢气。
制备氢氧化锂并向反应堆冷却剂***注入，调节反应堆冷却剂的pH值。在稳态运行工况下，通过向反应堆冷却剂添加氢气，保持其中溶解氢的含量在20～50ml(STP)/kg.H2O范围，以抑制一回路水的辐照分解；
8)在稳态运行工况下，向反应堆冷却剂***中以恒定流量补水。
补水流量可以由调节阀控制，流量一般为17t/h。
9)在停堆期间，通过启动上充泵补偿反应堆冷却剂的收缩；
10)当正常喷淋失效时，经过步骤1)之后的反应堆冷却剂进入稳压器，以提供辅助喷淋流量。
经过净化泵之后的反应堆冷却剂的一部分可以经隔离阀进入稳压器，协助稳压器内反应堆冷却剂的降温降压。
11)在反应堆充水、升压和排气阶段，向反应堆冷却剂***中注入硼酸和除盐水，并调节硼酸流量和除盐水，使反应堆冷却剂的硼浓度达到冷停堆浓度状态。
可以利用上充泵向反应堆冷却剂***中注入硼酸和除盐水。

Claims (10)

1.一种反应堆冷却剂化容控制***，其特征在于，包括设于反应堆冷却剂***的出口的净化泵、再生式热交换器、下泄热交换器；所述的再生式热交换器上部设有管侧入口和管侧出口，下部设有壳侧出口和壳侧入口，所述的净化泵的泵出口连接再生式热交换器的管侧入口，管侧出口连接下泄热交换器，所述的壳侧出口连接反应堆冷却剂***、壳侧入口分别连接稳压器和上充管线；
所述的下泄热交换器的出口管道依次安装混床离子交换器、阳床除盐器和反应堆冷却剂过滤器；
所述的反应堆冷却剂过滤器的出口管道分为两路，一路反馈连接到再生式热交换器的壳侧入口，该管道作为上充管线，另一路连接废液处理***。
2.如权利要求1所述的一种反应堆冷却剂化容控制***，其特征在于：所述的连接废液处理***的这一路管道上设有下泄孔板。
3.如权利要求1所述的一种反应堆冷却剂化容控制***，其特征在于：所述的上充管线上连接一路补水管线，将核岛除盐水通过上充泵和补水管线补充至上充管线。
4.如权利要求3所述的一种反应堆冷却剂化容控制***，其特征在于：所述的补水管线上设有硼酸配置装置和化学试剂添加装置。
5.一种反应堆冷却剂化容控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)提高反应堆冷却剂的压力，使其大于或等于辅助喷淋时的净化回路阀门、管道、设备的压降及位差之和；
2)利用流出反应堆冷却剂***的净化流量来加热返回反应堆的冷却剂***流体，直到注入到反应堆冷却剂***的冷却剂温度达到245℃；
3)使用设备冷却水将下泄反应堆冷却剂冷却到0～50℃；
4)将冷却后的反应堆冷却剂进行除盐；
5)依次去除反应堆冷却剂中的离子态裂变产物、腐蚀产物，固体腐蚀产物和阻留碎树脂；
6)经过过滤之后的冷却剂，去除其溶解的裂变气体，使其返回到主***中；
7)对反应堆冷却剂进行pH控制，向冷却剂中加入氢气以抑制水辐照产生氢气；
8)在稳态运行工况下，向反应堆冷却剂***中以恒定流量15～19t/h补水；
9)在停堆期间，补偿反应堆冷却剂的收缩；
10)当正常喷淋失效时，经过步骤1)之后的反应堆冷却剂进入稳压器，以提供辅助喷淋流量；
11)在反应堆充水、升压和排气阶段，向反应堆冷却剂***中注入硼酸和除盐水，并调节硼酸流量和除盐水，使反应堆冷却剂的硼浓度达到冷停堆浓度状态。
6.如权利要求5所述的反应堆冷却剂化容控制方法，其特征在于：所述的步骤1)是采用将反应堆冷却剂***的冷却剂经过净化泵引出再生式热交换器，利用净化泵提高进入到化容***的反应堆冷却剂的压力。
7.如权利要求5所述的反应堆冷却剂化容控制方法，其特征在于：所述的步骤4)可以利用旁通除盐装置进行除盐，在需要添加联氨时，调整下泄流流向，手动打开旁通除盐装置，在净化运行时控制下泄流流向，向废液处理***下泄时控制下泄流，使其经过除盐装置。
8.如权利要求5所述的反应堆冷却剂化容控制方法，其特征在于：所述的步骤5)可以通过混床除盐器连续运行和通过阳床除盐器间断运行，去除反应堆冷却剂中的离子态裂变产物、腐蚀产物；通过阳床除盐器，再通过过滤器阻留悬浮状的固体颗粒，滤去固体腐蚀产物和阻留碎树脂。
9.如权利要求5所述的反应堆冷却剂化容控制方法，其特征在于：所述的步骤6)中利用上充泵使经过滤器的冷却剂进入到废液处理***去除溶解的裂变气体返回到主***中。
10.如权利要求5所述的反应堆冷却剂化容控制方法，其特征在于：所述的步骤7)具体过程为，制备氢氧化锂并向反应堆冷却剂***注入，调节反应堆冷却剂的pH值，在稳态运行工况下，通过向反应堆冷却剂添加氢气，保持其中溶解氢的含量在20～50ml(STP)/kg.H2O范围，以抑制一回路水的辐照分解。
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