一种用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于核燃料后端处理技术领域，具体涉及一种用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置。本发明专利技术的装置包括水位控制器、预冷器、气水分离器、过滤器、分子筛和活性炭床：水位控制器的下游一条路径接入水池，另一条路径经阀门连接预冷器；预冷器的下游连接气水分离器；气水分离器的下游中的一条路径将分离水排入水池，另一条路径经过滤器连接至分子筛；分子筛下游连接活性炭床；过滤器下游、分子筛下游以及活性炭床下游均设有连接净化小车的路径。本发明专利技术的装置一方面能够将容器内氦气由200℃冷却至35℃，另一方面能够对氦气进行净化，满足放射性排放要求。

An off line device for helium purification and cooling of spent fuel transportation container

The invention belongs to the technical field of nuclear fuel back-end treatment, in particular to an off-line device for helium purification and cooling of spent fuel transport container. The device comprises a water level controller, a precooler, a gas-water separator, a filter, a molecular sieve and an activated carbon bed: a downstream path of the water level controller is connected to the pool, and another path is connected to the precooler through a valve; the downstream of the precooler is connected to the gas-water separator; and a downstream path of the gas-water separator is separated. Water is discharged into the pond, and another path is connected to the molecular sieve through the filter; the downstream of the molecular sieve is connected to the activated carbon bed; the downstream of the filter, the downstream of the molecular sieve and the downstream of the activated carbon bed are equipped with paths connecting the purification trolley. On the one hand, the device of the invention can cool helium gas in the container from 200 to 35 degrees Celsius, on the other hand, it can purify helium gas to meet the requirements of radioactive emission.

【技术实现步骤摘要】
一种用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置
本专利技术属于核燃料后端处理
，具体涉及一种用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置。
技术介绍
随着核电机组服役时间延长，运行所产生的乏燃料组件逐年累积，接近达到乏燃料水池设计容量，必须考虑使用运输容器将乏燃料运出乏燃料水池。以VVER堆型乏燃料运输专用容器为参考，VVER堆型乏燃料运输容器是俄罗斯设计制造TUK-153型乏燃料运输容器，在完成装料操作后，需要向容器内充入0.08MPa(a)氦气，用以建立乏燃料组件包壳和腔体之间的热平衡，根据设计计算，满载乏燃料并达到热平衡状态后运输容器内部乏燃料组件最高温度达到273℃，内腔氦气平均温度约200℃，压力0.137Mpa，容器外壳温度超过85℃。在进行卸料操作前，对满载的运输容器进行充水同步将容器内氦气排出。由于燃料组件经过干燥、充氦、再次注入冷水可能引起燃料棒收缩破损，因此需对氦气进行净化后排放。避免将产生的放射性物质排入反应堆厂房。因乏燃料余热与氦气之间建立热平衡，氦气平均温度达到200℃，也需对氦气进行冷却排放。目前TUK-153容器在世界范围内首次使用，设计时没有考虑放射性氦气的处理情况，专利技术和制造一套离线的氦气净化冷却装置，在世界乏燃料转运处理领域属于首创。对于其他类型的乏燃料容器，通过厂房自带通风系统处理，也没有考虑离线的内腔氦气净化冷却装置。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题为：提供一种用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，一方面将容器内氦气由200℃冷却至35℃，另一方面对氦气进行净化，满足放射性排放要求。本专利技术的技术方案如下所述：用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，包括水位控制器、预冷器、气水分离器、过滤器、分子筛和活性炭床：水位控制器的下游一条路径接入水池，另一条路径经阀门连接预冷器；预冷器的下游连接气水分离器；气水分离器的下游中的一条路径将分离水排入水池，另一条路径经过滤器连接至分子筛；分子筛下游连接活性炭床；过滤器下游、分子筛下游以及活性炭床下游均设有连接净化小车的路径。作为优选方案：水位控制器的上游设置阀门、压力表、温度计，水位控制器的下游一条路径经阀门接入水池，另一条路径经阀门连接预冷器。作为优选方案：预冷器制制冷机为预冷器提供冷源，预冷器的内部设有温度计，预冷器的下游连接气水分离器；在预冷器和气水分离器之间的管路上设置有温度计和阀门。作为优选方案：通过液位计监测气水分离器的液位，气水分离器的下游中的一条路径并联布置两条管路，由两个阀门分别控制，将分离水排入水池，汽水分离器下游中的另一条路径经过滤器连接至分子筛；在过滤器和分子筛之间的管路上，设置有阀门、压力表、湿度计和温度计.作为优选方案：分子筛下游连接活性炭床，在分子筛与活性炭床之间的管路上，设置有阀门、湿度计和温度计。作为优选方案：活性炭床制冷机为活性炭床提供冷源。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的一种用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，能够将容器内氦气由200℃冷却至35℃，并对氦气进行净化，满足现场放射性流出物排放规定；(2)本专利技术的一种用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，无需人员操作，同时考虑现场实际，严格控制整套设备体积和重量，使设备运输便捷；(3)本专利技术的一种用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，设置有水位控制器，通过参数和逻辑设计，该装置可以自动完成气水路切换，如果是气体则直接经过该容器进入下游进行除湿冷却，如果是液态水则储存在水位控制器中，当水位超过设定值时，自动开启关闭排气阀，并打开排水阀，进入排水流程；(4)本专利技术的一种用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，设置有冷却单元，对高温氦气进行冷却，经过水位控制器后高温氦气进入预冷器，在此处高温氦气进行换交换热；(5)本专利技术的一种用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，设置有除湿单元，经预冷器的氦气进入气水分离器，在此处继续冷却壁并进行气水分离，冷却后的水被存放在气水分离器中。当气水分离器中水位高度大于设置上限高度时，阀门AA011开启，开始排水，当水位高度小于设置下线高度时，阀门AA011关闭；(6)本专利技术的一种用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，设置有过滤器，经过冷却单元的氦气进入过滤器，去除氦气中存余的固液态颗粒物；(7)本专利技术的一种用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，设置有分子筛，过滤后的氦气进入分子筛吸附器，在分子筛吸附器的上下游都有温度和湿度测点，CM001，CT004，CM002和CT005。经过分子筛吸附床的氦气的露点温度小于-25℃；(8)本专利技术的一种用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，设置有活性炭吸附器吸附气体中放射性物质，降温、除湿后的氦气进入活性炭吸附器，在活性炭吸附器的内部设置有温度测点CT006，保证活性炭吸附器的中心温度小于-20℃，并在出口进行放射性监测。附图说明图1为本专利技术的用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置组成示意图。图中，AT001-水位控制器，AT002-预冷器，AT003-气水分离器，AT004-过滤器，AT005-分子筛，AT006-活性炭床，AT007-预冷器制冷机，AT008-活性炭床制冷机，AA001、AA010、AA011-气动控制阀，AA002、AA003、AA004、AA005、AA006、AA007、AA008、AA009、AA012AA013-手动阀，AA014-调节阀，CP001-压力表，CP002、CP003-真空表，CT001、CT002、CT003、CT004、CT005、CT006-温度计，CM001、CM002-湿度计，CL001、CL002-液位计。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置进行详细说明。如图1所示，本专利技术的用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置包括水位控制器AT001、预冷器AT002、气水分离器AT003、过滤器AT004、分子筛AT005和活性炭床AT006。其连接关系为：水位控制器AT001的上游设置阀门、压力表、温度计，水位控制器AT001的下游一条路径经阀门接入水池，另一条路径经阀门连接预冷器AT002；预冷器制制冷机AT007为预冷器AT002提供冷源，预冷器AT002的内部设有温度计，预冷器AT002的下游连接气水分离器AT003，在预冷器AT002和气水分离器AT003之间的管路上设置有温度计和阀门；通过液位计监测气水分离器AT003的液位，气水分离器AT003的下游中的一条路径并联布置两条管路，由两个阀门分别控制，将分离水排入水池，汽水分离器AT003下游中的另一条路径经过滤器AT004连接至分子筛AT005；在过滤器AT004和分子筛AT005之间的管路上，设置有阀门、压力表、湿度计和温度计；分子筛AT005下游连接活性炭床AT006，在分子筛AT005与活性炭床AT006之间的管路上，设置有阀门、湿度计和温度计；活性炭床制冷机AT008为活性炭床AT006提供冷源；过滤器AT004下游、分子筛AT005下游以及活性炭床AT006下游通过阀门连接净化小车。实施例1阀门AA014、压力表CP001、温度计CT001串联布置在水位控制器AT0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，包括水位控制器、预冷器、气水分离器、过滤器、分子筛和活性炭床，其特征在于：水位控制器的下游一条路径接入水池，另一条路径经阀门连接预冷器；预冷器的下游连接气水分离器；气水分离器的下游中的一条路径将分离水排入水池，另一条路径经过滤器连接至分子筛；分子筛下游连接活性炭床；过滤器下游、分子筛下游以及活性炭床下游均设有连接净化小车的路径。

【技术特征摘要】
1.用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，包括水位控制器、预冷器、气水分离器、过滤器、分子筛和活性炭床，其特征在于：水位控制器的下游一条路径接入水池，另一条路径经阀门连接预冷器；预冷器的下游连接气水分离器；气水分离器的下游中的一条路径将分离水排入水池，另一条路径经过滤器连接至分子筛；分子筛下游连接活性炭床；过滤器下游、分子筛下游以及活性炭床下游均设有连接净化小车的路径。2.根据权利要求1所述的用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，其特征在于：水位控制器的上游设置阀门、压力表、温度计，水位控制器的下游一条路径经阀门接入水池，另一条路径经阀门连接预冷器。3.根据权利要求2所述的用于乏燃料运输容器氦气净化冷却的离线装置，其特征在于：预冷器制制冷机为预冷器提供冷源，预冷器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张震，张振中，欧阳钦，江峰，管玉峰，朱金雄，魏建军，王春阳，曹百通，嵇永臣，高超，
申请(专利权)人：江苏核电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32