核电站除盐器废树脂更换系统用阀门配置优化研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室 作者:王亮

  研究了压水堆核电站化学和容积控制系统除盐器放射性废树脂更换操作工艺相关的阀门配置特点和配置优化方案,分析了如何降低操作人员的职业照射剂量及简化阀门配置和提高操作可靠性。

1、概述

  压水堆核电站化学和容积控制系统(RCV) 设置两台混床除盐器和一台阳床除盐器,用来保持反应堆冷却剂的纯度,并使得反应堆冷却剂的放射性水平维持在允许的限值以内。混床除盐器的树脂能够去除离子型腐蚀产物和一些离子型裂变产物,同时也作为过滤器使用。正常情况下一台混床除盐器运行而另一台备用,每台混床除盐器设计容量至少满足一个燃料循环周期使用。阳床除盐器的树脂能够去除反应堆冷却剂中绝大部分的锂和铯同位素。失效后的核级离子交换树脂,作为放射性废物从除盐器中水力卸载到专门的废树脂贮槽中暂存一段时间,当其中的短寿命核素充分衰变后,再送到水泥固化系统中进行固化处理。然后,将新树脂连续不断地装填入除盐器,装填过程中需要对除盐器进行连续排气,并将多余的除盐水排放,树脂装填完毕后用除盐水对除盐器内的树脂进行连续冲洗,直至除盐器出口水质满足要求。

2、废树脂更换系统

  2.1、系统功能

  在需要卸载除盐器中失效的核级离子交换树脂时,通过开启和关闭相关阀门,由核岛除盐水分配系统(SED) 向除盐器供水,利用水力输送的方式将树脂输运到固体废物处理系统。重新装填新树脂时,通过开启和关闭相关阀门,实现除盐器的排气,由核岛除盐水分配系统向除盐器供水,完成除盐器树脂的冲洗。

  2.2、系统组成

  除盐器废树脂水力卸载系统主要由除盐器、核岛除盐水分配系统隔离阀、核岛疏水排气系统RPE) 隔离阀和固体废物处理系统(TES) 隔离阀组成( 图1) 。

树脂水力卸载和装填用阀门配置

图1 树脂水力卸载和装填用阀门配置

  2.3、系统运行

  当除盐器中的核级离子交换树脂达到饱和以后,将其通过水力卸载的方式输送到固体废物处理系统。

  (1) 将除盐器从RCV系统中隔离出来,并卸压至常压。

  (2) 打开冲洗水管冲洗相关管道,然后除盐水通过正常工艺流出口由泵输送至除盐器底部。

  (3) 除盐器内除盐水流过截留网,树脂在逆向流动的除盐水中形成流态化。

  (4) 打开除盐器排放接口,将整床树脂冲排至放射性固体废物处理系统的贮槽。

  (5) 连续供应除盐水直至除盐器中树脂排净,且树脂排放管内的废树脂冲洗干净。

  (6) 关闭核岛除盐水分配系统、核岛疏水排气系统和固体废物处理系统的隔离阀。

  除盐器废树脂水力卸载完毕以后,向除盐器中装填新树脂。

  (1) 打开除盐器树脂添加接管,向除盐器中连续添加新树脂。

  (2) 装填过程中进行连续排水和排气。

  (3) 装填完毕后,除盐水通过正常工艺流出口由泵输送至除盐器上部,对新树脂进行冲洗,直至出口水质满足要求。

  (4) 除盐器冲洗完毕后,恢复树脂添加接管密封和关闭核岛除盐水分配系统、核岛疏水排气系统的阀门,对除盐器进行密封性水压试验。

4、结语

  根据相关阀门执行的功能、操作特点和布置方式等因素的分析结果,提出的阀门配置优化方案具有更好地符合ALARA 原则,提高基本可靠性和降低在役装置检查工作量的特点,可供核电站化学和容积控制系统设计参考。

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