核反应堆一回路冷却剂水质旋流净化方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及核反应堆一回路冷却剂水质旋流净化方法与装置，提供了一种核反应堆一回路冷却剂水质旋流净化方法，该方法包括以下步骤：(i)提供微旋流分离成套装置，该装置包括：包含上部腔体、中部腔体(6)和下部腔体的壳体(1)；置于中部腔体(6)中的微旋流分离器(3)；置于上部腔体中的灰斗(9)；(ii)将含有树脂碎粒的冷却剂输送到该微旋流分离成套装置的中部腔体中，通过微旋流分离器对冷却剂进行旋流分离，以将树脂碎粒从冷却剂中分离出来，得到含树脂碎粒的浓缩液和净化水；(iii)将所得的含树脂碎粒的浓缩液送入上部腔体中，以在灰斗中沉降，得到滤液；(iv)将所得的滤液和所得的净化水汇合后流至下游设备。

【技术实现步骤摘要】
核反应堆一回路冷却剂水质旋流净化方法与装置
本专利技术属于核电环保领域，涉及一种放射性固废产生量低、连续运行周期长、且能有效净化放射性冷却剂的微旋流分离方法及装置。具体地说，本专利技术涉及一种集成微旋流分离器及过滤灰斗净化核电站一回路放射性冷却剂中夹带的树脂及其它固体颗粒的方法，以及实施该方法所用的装置。
技术介绍
随着当今社会的日益发展，我国面临着煤炭、石油、天然气等一级能源燃料日益匮乏的境况，核能作为高效、清洁能源，目前在我国逐步推行和发展。在《新中国建国60周年能源发展报告》中，根据中国核电产业发展规划，到2020年，中国将建设13座核电站，拥有58台百万千瓦级核电机组，核电总装机容量达4000万千瓦，核电年发电量将超过2600亿千瓦时。随着核电的发展，放射性固体废物处理不当会带来极大的危险性。自1995年IAEA(国际原子能组织)发表《核电厂和核燃料循环终端放射性废物的最少化》(技术报告丛书377号)以来，废物最小化已经成为放射性废物管理以及核安全文化素养的重要组成部分。90年代初美国核电用户要求文件(URD)和欧洲核电用户要求文件(EUR)中对压水堆核电厂每台机组最终产生的废物总体积(睦邻目标值)做出规定，要求最终放射性固体废物包体积<50m3/年。核电站化学和容积控制系统(RCV)保证一回路必需的三种功能：容积控制系统、化学控制和反应控制。容积控制的目的是吸收稳压器不能全部吸收的一回路容积的变化，从而将稳压器的液位维持在整定值上；化学控制的目的是清除水中颗粒杂质，维持一回路水的化学及放射性指标在规定的范围以内，将一回路所有部件的腐蚀控制在最低限度等。作为反应性控制系统，化学和容积控制系统在反应堆放停堆，或在弹棒事故的反应堆热态次临界状态下的维修阶段都起安全作用。因此该系统在整个核电站反应堆运行过程中有着举足轻重的作用。美国核电用户要求文件(URD)和欧洲核电用户要求文件(EUR)在对下一代核电站的安全和设计技术提出要求的同时，尤其对过滤器的选用提出了“要求与其他可行性技术进行优劣势比较”的建议。据初步统计，当前运行中的CPR1000机型核电站机组每台大约有近百台过滤器。这些过滤器在核电站中承担着净化水质、保护下游设备安全的作用。然而，这些过滤器中大部分都处在放射性环境中，其滤芯达到寿命后需按要求更换，从而成为带放射性的废滤芯并需要进行隔离储存；周期性的滤芯更换不仅成本高昂，造成大量放射性固废，也给维护更换工作带来潜在的核辐射风险。当前探索核电站新型高效分离方法的研究包括精密过滤器、超临界水过滤装置、膜分离装置和微旋流器装置等。中国专利ZL201010272918.3公开了一种在核电站凝结水精处理系统中利用精密过滤器进行净化的方法，中国专利ZL201010128657.8公开了一种利用超临界水对核电站细微颗粒混合物进行过滤的装置，中国专利ZL201110220075.7公开了一种在固液分离槽内设置浸泡式膜用于核电站放射性设备内放射性固废回收的装置。但以上专利的方法均未能有效解决放射性固废二次污染、使装置长期稳定运行等共性问题。目前旋流器已广泛应用至石油化工、生物医药等众多行业，相关研究包括：中国专利ZL200910045839.6公开的一种利用旋流器脱除煤焦油中颗粒的方法和装置；中国专利ZL200810038621.3公开的一种利用旋流分离器对加氢裂化反应得到产物进行旋流分离，以除去循环氢中夹带的高分油液滴的方法和装置；中国专利ZL200810042715.8公开的一种利用微旋流器对MTO(甲醇制烯烃)预旋流型反应废水进行分离，以脱除其中含有的催化剂颗粒的方法和装置。但目前核电工业上暂无应用旋流器进行放射性废液净化应用的研究报道。因此，本领域迫切需要开发出一种克服了上述现有技术缺陷的，在核电站里脱除冷却剂中固体颗粒时装置连续运行周期更长、固废产生更少的分离工艺及装置。
技术实现思路
本专利技术提供了一种新颖的核反应堆一回路冷却剂水质旋流净化方法与装置，在核电环保领域用微旋流分离器取代过滤器以脱除一回路冷却剂中夹带的树脂碎粒，从而解决了现有技术中存在的问题。一方面，本专利技术提供了一种核反应堆一回路冷却剂水质旋流净化方法，该方法包括以下步骤：(i)提供微旋流分离成套装置，该装置包括：包含上部腔体、中部腔体和下部腔体的壳体；置于中部腔体中的微旋流分离器；置于上部腔体中的灰斗；(ii)将含有树脂碎粒的冷却剂输送到该微旋流分离成套装置的中部腔体中，通过微旋流分离器对冷却剂进行旋流分离，以将树脂碎粒从冷却剂中分离出来，得到含树脂碎粒的浓缩液和净化水；(iii)将所得的含树脂碎粒的浓缩液送入上部腔体中，以在灰斗中沉降，得到滤液；(iv)将所得的滤液和所得的净化水汇合后流至下游设备。在一个优选的实施方式中，所述微旋流分离器的分离效率为90％或更高；对5μm或更大的颗粒进行分离，其分离精度达95％。在另一个优选的实施方式中，在步骤(iii)中，固体颗粒被灰斗周边的滤网阻拦沉降在底部，而滤液通过灰斗周边的滤孔滤出或通过灰斗边缘溢出。另一方面，本专利技术提供了一种核反应堆一回路冷却剂水质旋流净化装置，该装置包括：包含上部腔体、中部腔体和下部腔体的壳体；置于中部腔体中的微旋流分离器；置于上部腔体中的灰斗。在一个优选的实施方式中，所述壳体中的上部腔体、中部腔体和下部腔体通过管板形成，是三个封闭腔体。在另一个优选的实施方式中，所述微旋流分离器的数量和灰斗的结构根据处理量进行调整。在另一个优选的实施方式中，所述微旋流芯管采取倒置形式装配在壳体内。在另一个优选的实施方式中，所述灰斗采取活动式装配结构；灰斗周边为滤孔结构，滤孔尺寸根据固体颗粒粒径分布确定。在另一个优选的实施方式中，所述灰斗与壳体间留有缝隙，灰斗上沿与壳体顶盖间留有空间，以便于滤出或溢出的净化水排出。再一方面，本专利技术涉及上述方法或装置用于核电站化学和容积控制系统中含固体颗粒的冷却剂净化的用途。附图说明根据结合附图进行的如下详细说明，本专利技术的目的和特征将变得更加明显，附图中：图1是根据本专利技术的一个实施方式的核反应堆一回路冷却剂水质旋流净化的工艺流程图。图2是根据本专利技术的实施例的包含本专利技术的核反应堆一回路冷却剂水质旋流净化装置的核反应堆一回路冷却剂水质旋流净化的工艺流程图。具体实施方式本申请的专利技术人在经过了广泛而深入的研究之后发现，旋流器具有分离效率高、可靠性高、适用范围广等优点，将其应用于核电站净化系统，对于冷却剂这种操作量大、固体含量低的固液体系进行分离净化是最有效和廉价的；用旋流器代替核电站化学和容积控制系统过滤器以脱除固体颗粒，可以大幅降低由过滤器滤芯产生的固体废物，并且将净化系统连续运行周期延长至10年，有效避免了设备更换造成的核辐射，同时实现了对一回路冷却剂水质的净化，确保了后续工况妥善运行。基于上述发现，本专利技术得以完成。在本专利技术的第一方面，提供了一种高效低耗脱除核电站化学和容积控制系统中颗粒杂质的方法，该方法包括：在核电站化学和容积控制系统中，使含有树脂碎粒的冷却剂进入微旋流分离器，从而将树脂碎粒从冷却剂中分离出来，以净化水质；分离出的含固溶液从微旋流分离器的底流口经过底流汇管汇集到灰斗中，经过过滤和适时沉降，滤液通过灰斗四周滤网滤出或从堰口溢出；底流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核反应堆一回路冷却剂水质旋流净化方法，该方法包括以下步骤：(i)提供微旋流分离成套装置，该装置包括：包含上部腔体、中部腔体(6)和下部腔体的壳体(1)；置于中部腔体(6)中的微旋流分离器(3)；置于上部腔体中的灰斗(9)；(ii)将含有树脂碎粒的冷却剂输送到该微旋流分离成套装置的中部腔体中，通过微旋流分离器对冷却剂进行旋流分离，以将树脂碎粒从冷却剂中分离出来，得到含树脂碎粒的浓缩液和净化水；(iii)将所得的含树脂碎粒的浓缩液送入上部腔体中，以在灰斗中沉降，得到滤液；(iv)将所得的滤液和所得的净化水汇合后流至下游设备。

【技术特征摘要】
1.一种核反应堆一回路冷却剂水质旋流净化方法，该方法包括以下步骤：(i)提供微旋流分离成套装置，该装置包括：包含上部腔体、中部腔体(6)和下部腔体的壳体(1)；置于中部腔体(6)中的微旋流分离器(3)；置于上部腔体中的灰斗(9)；(ii)将含有树脂碎粒的冷却剂输送到该微旋流分离成套装置的中部腔体中，通过微旋流分离器对冷却剂进行旋流分离，以将树脂碎粒从冷却剂中分离出来，得到含树脂碎粒的浓缩液和净化水；(iii)将所得的含树脂碎粒的浓缩液送入上部腔体中，以在灰斗中沉降，得到滤液；(iv)将所得的滤液和所得的净化水汇合后流至下游设备。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微旋流分离器的分离效率为90％或更高；对5μm或更大的颗粒进行分离，其分离精度达95％。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(iii)中，固体颗粒被灰斗周边的滤网阻拦沉降在底部，而滤液通过灰斗周边的滤孔滤出或通...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐银香，杨锦春，汪华林，刘毅，郎红芳，欧国勇，李剑平，沈其松，
申请(专利权)人：上海华畅环保设备发展有限公司，中广核工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31