一种研究堆三级冷却辐照考验回路系统技术方案

本发明专利技术属于研究堆用辐照技术领域，特别涉及一种研究堆三级冷却辐照考验回路系统。包括高温高压的第一级冷却系统，中温低压的第二级冷却系统，低温中压的第三级冷却系统。当出现第一级冷却系统中燃料元件破损后水中放射性剂量大幅上升从而使第二级冷却系统中的物质部分被活化、导致使第二级冷却系统活度超标时，保证了活化产物被包容在第二级冷却系统中，不会向第三级冷却系统继续扩散；当出现各级冷却系统边界失效时，第一级冷却系统与第三级冷却系统的压力均高于第二级冷却系统，可由第二级冷却系统包容泄漏的放射性物质，不会继续向第三级冷却系统泄漏，回路的排出流放射性活度均满足排放要求，不影响影响环境安全以及试验的正常开展。试验的正常开展。试验的正常开展。

【技术实现步骤摘要】
一种研究堆三级冷却辐照考验回路系统


[0001]本专利技术涉及研究堆用辐照
，具体公开一种研究堆三级冷却辐照考验回路系统。

技术介绍

[0002]核燃料在正式应用前，通过堆内辐照试验是必要工程验证的手段，为保证辐照试验尽可能接近核燃料的真实运行工况，就必须要建设满足其运行环境的辐照考验回路。通常研究堆辐照考验回路采用两级冷却设计方案，即第一级冷却系统提供燃料辐照考验所必须的温度、压力、流速、水质等环境条件，并导出燃料在辐照过程中产生的热量，第二级冷却系统作为最终热阱，吸收第一级冷却系统的热量并排放至外界。但在实际运行过程中，由于第一级冷却系统中燃料元件破损后水中放射性剂量大幅上升从而使第二级冷却系统中的物质部分被活化，导致第二级冷却系统排出流放射性活度超标；同时，在一、二级边界出现破损时也会导致第二级冷却系统排出流放射物质超标。最终影响环境安全以及试验的正常开展。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是设计一种三级冷却辐照考验回路系统，在不论第一级冷却系统内出现超标放射性剂量还是在一、二级边界出现破损的情况下，第三级冷却系统的排出流放射性活度均满足排放要求，不影响影响环境安全以及试验的正常开展。
[0004]为达上述目的，本专利技术通过下述技术方案实现：
[0005]一种研究堆三级冷却辐照考验回路系统，包括第一级冷却系统、第二级冷却系统、第三级冷却系统；燃料在辐照过程中的热量通过第一级冷却系统传递给第二级冷却系统，再由第二级冷却系统传递到第三级冷却系统，最终由第三级冷却系统的冷却剂导出；第一级冷却系统为高温高压闭式循环系统，第二级冷却系统为中温低压闭式循环系统，第三级冷却系统为低温中压开式循环系统；即第二级冷却系统的运行压力不但小于第一级冷却系统运行压力，同时也小于第三级冷却系统运行压力，依次形成“高压
‑
低压
‑
中压”的压力等级；以及温度等级依次为“高温
‑
中温
‑
低温”。
[0006]当出现第一级冷却系统中燃料元件破损后水中放射性剂量大幅上升从而使第二级冷却系统中的物质部分被活化、导致使第二级冷却系统活度超标时，保证了活化产物被包容在第二级冷却系统中，不会向第三级冷却系统继续扩散；当出现第一级冷却系统与第二级冷却系统边界失效、或第二级冷却系统与第三级冷却系统边界失效时，第一级冷却系统与第三级冷却系统的压力均高于第二级冷却系统，可由第二级冷却系统包容泄漏的放射性物质，不会继续向第三级冷却系统泄漏。
[0007]作为第一级冷却系统的优选方案，所述的第一级冷却系统包括一次循环泵、管道过滤器、辐照装置、一次换热器，依次连通形成闭式循环系统；还包括稳压器，与辐照装置并联设置。
[0008]作为第一级冷却系统的优选方案，所述的一次循环泵设为三台，工作时两台正常运行，第三台备用，一次循环泵的电源同时接入市政电源与应急不间断电源。
[0009]作为第一级冷却系统的优选方案，所述的一次换热器为模块式可再生换热器，由至少一段再生段和至少一段冷却段组成；所述再生段，一次水走传热管内部流道、再生水走传热管外部与耐高压套管内部之间的流道；所述冷却段，一次水走传热管内部流道、冷却水走传热管外部与耐高压套管内部之间的流道。
[0010]作为第一级冷却系统的优选方案，所述的管道过滤器包括透镜垫、滤网、挡环，滤网两侧与两块挡环焊接组成过滤单元，过滤单元焊接在透镜垫中间。
[0011]作为第二级冷却系统的优选方案，所述的第二级冷却系统包括二次循环泵、二次换热器、二次冷却水箱，依次连通形成闭式循环系统，一次换热器的冷却水接入二次循环泵、二次换热器之间。
[0012]作为第二级冷却系统的优选方案，所述的二次循环泵设置两台，互为备用。
[0013]作为第二级冷却系统的优选方案，所述的二次换热器为板式热交换器，设置两台互为备用。
[0014]作为第二级冷却系统的优选方案，所述的二次冷却水箱的出水口与二次循环泵的入口相连，二次冷却水箱的进水口与二次换热器的出口相连，二次冷却水箱的补水口与自来水系统相连，二次冷却水箱的溢流口与地漏相连，二次冷却水箱的通气口与工艺间的排风管相连。
[0015]作为第二级冷却系统的优选方案，所述的二次冷却水箱出水口设置在箱体下部，进水口设置在箱体上部，补水口设置在箱体顶部，溢流口设置在进水口下部，通气口设置在箱体顶部。
[0016]作为第三级冷却系统的优选方案，所述的第三级冷却系统的第一种供水方式为：由外部水源直接向第二级冷却系统的二次换热器供水。
[0017]作为第三级冷却系统的优选方案，所述的第三级冷却系统的第二种供水方式为：第三级冷却系统设置冷却水泵，当外部水源压力不足时，由冷却水泵在外部水源处取水，并送至第二级冷却系统的二次换热器。
[0018]作为第三级冷却系统的优选方案，所述的第三级冷却系统的第三种供水方式为：第三级冷却系统设置冷却水泵、冷却水箱，当外部水源停水时，由冷却水泵在冷却水池取水后送至第二级冷却系统的二次换热器。
[0019]作为第三级冷却系统的优选方案，所述的冷却水泵为离心泵，设置两台互为备用。
[0020]作为第三级冷却系统的优选方案，所述的冷却水箱为不锈钢焊接式水箱。
[0021]作为优选方案，所述的第一级冷却系统与第二级冷却系统均设置在可以包容放射性剂量的屏蔽工艺间中，屏蔽工艺间的墙体采用混凝土浇筑而成。
[0022]作为优选方案，所述的第一级冷却系统、第二级冷却系统、第三级冷却系统在一次换热器的二次侧出口处、二次换热器的二次侧出口处均设有伽马剂量报警装置。
[0023]综上所述，本专利技术与现有技术相比，在实际的使用过程中，体现出以下的优点和有益效果：
[0024]1)本专利技术采用了三级冷却系统，燃料在辐照过程中的热量通过的第一级冷却系统传递给第二级冷却系统、再由闭式循环第二级冷却系统传递到第三级冷却系统，最终由第
三级冷却系统的冷却剂导出；第一级冷却系统为高温高压闭式循环系统，第二级冷却系统为中温低压闭式循环系统，第三级冷却系统为低温中压开式循环系统。
[0025]2)当出现第一级冷却系统中燃料元件破损后水中放射性剂量大幅上升从而使第二级冷却系统中的物质部分被活化、导致使第二级冷却系统活度超标时，保证了活化产物被包容在第二级冷却系统中，不会向第三级冷却系统继续扩散；当出现第一级冷却系统与第二级冷却系统边界失效、或第二级冷却系统与第三级冷却系统边界失效时，第一级冷却系统与第三级冷却系统的压力均高于第二级冷却系统，可由第二级冷却系统包容泄漏的放射性物质，不会继续向第三级冷却系统泄漏，回路的排出流放射性活度均满足排放要求，不影响影响环境安全以及试验的正常开展。
[0026]3)本专利技术在第一级冷却系统中设置了三台并联的一次循环泵，工作时两台正常运行，第三台备用，一次循环泵的电源同时接入市政电源与应急不间断电源。可保证在“一台主泵失效”、“失去外电源”、以及“一台主泵失本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种研究堆三级冷却辐照考验回路系统，其特征在于：包括第一级冷却系统、第二级冷却系统、第三级冷却系统；燃料在辐照过程中的热量通过第一级冷却系统传递给第二级冷却系统，再由第二级冷却系统传递到第三级冷却系统，最终由第三级冷却系统的冷却剂导出；第一级冷却系统为高温高压闭式循环系统，第二级冷却系统为中温低压闭式循环系统，第三级冷却系统为低温中压开式循环系统；即第二级冷却系统的运行压力不但小于第一级冷却系统运行压力，同时也小于第三级冷却系统运行压力，依次形成“高压
‑
低压
‑
中压”的压力等级；以及温度等级依次为“高温
‑
中温
‑
低温”。2.根据权利要求1所述的研究堆三级冷却辐照考验回路系统，其特征在于：所述的第一级冷却系统包括一次循环泵(1
‑
1、1
‑
2、1
‑
3)、管道过滤器(1
‑
5)、辐照装置(1
‑
6)、一次换热器(1
‑
7)，依次连通形成闭式循环系统；还包括稳压器(1
‑
4)，与辐照装置(1
‑
6)并联设置。3.根据权利要求2所述的研究堆三级冷却辐照考验回路系统，其特征在于：所述的一次循环泵(1
‑
1、1
‑
2、1
‑
3)设为三台，工作时两台正常运行，第三台备用，一次循环泵(1
‑
1、1
‑
2、1
‑
3)的电源同时接入市政电源与应急不间断电源。4.根据权利要求2所述的研究堆三级冷却辐照考验回路系统，其特征在于：所述的一次换热器(1
‑
7)为模块式可再生换热器，由至少一段再生段和至少一段冷却段组成；所述再生段，一次水走传热管内部流道、再生水走传热管外部与耐高压套管内部之间的流道；所述冷却段，一次水走传热管内部流道、冷却水走传热管外部与耐高压套管内部之间的流道。5.根据权利要求2所述的研究堆三级冷却辐照考验回路系统，其特征在于：所述的管道过滤器(1
‑
5)包括透镜垫(2
‑
1)、滤网(2
‑
2)、挡环(2
‑
3、2
‑
4)，滤网(2
‑
2)两侧与两块挡环(2
‑
3、2
‑
4)焊接组成过滤单元，过滤单元焊接在透镜垫(2
‑
1)中间。6.根据权利要求2所述的研究堆三级冷却辐照考验回路系统，其特征在于：所述的第二级冷却系统包括二次循环泵(1
‑
11、1
‑
12)、二次换热器(1
‑
8、1
‑
9)、二次冷却水箱(1
‑
10)，依次连通形成闭式循环系统，一次换热器(1
‑
7)的冷却水接入二次循环泵(1
‑
11、1
‑
12)、二次换热器(1
‑
8、1
‑
9)之间。7.根据权利要求6所述的研究堆三级冷却辐照考验回路系统，其特征在于：所述的二次循环泵(1
‑
11、1
‑
12)设置两台，互为备用。8.根据权利要求6所述的研究堆三级冷却辐照考验回路系统，其特征在于：所述的二次换热器(1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪海，孙胜，李劲松，赵光，童明炎，魏甫，吴红伟，李永强，岳潇，王万金，司丹丹，曹娜，卜仁越，田志龙，梅星，张浩，廖季鑫，王忠庆，许裕恒，雷晋，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：