一种高温气冷堆氦气净化的方法与流程

专利2025-04-22  18


本发明属于核能应用,具体涉及一种高温气冷堆氦气净化的方法。


背景技术:

1、高温气冷堆机组核岛设计时具备单模块(单模块中为双反应堆)和多模块组合运行的方式,机组容量灵活,可标准模块化施工,缩短工期。高温气冷堆在正常运行时一回路中会产生较多的裂变和活化产物,这些放射性在随一回路冷却剂氦气在一回路系统的循环过程中大部分沉积在一回路系统的内表面上,特别是在蒸汽发生器较冷的表面,提高了设备、管道的辐射场强度,将造成运行检修人员剂量率上升;由于氚在高温气冷堆一回路高温、高压条件下渗透能力较强,还可渗透穿过蒸汽发生器传热管进入二回路,可能会影响二回路废水排放。

2、目前,高温气冷堆在正常运行条件下为保持冷却剂氦气的纯度满足要求,控制氦中化学杂质的水平,设置了氦气净化系统。其主要由尘埃过滤器、电加热器、氧化铜床、管道过滤器、中温氦/氦热交换器、水/氦冷却器、正常气/水分离器、分子筛床、低温氦/氦热交换器、低温吸附器以及隔膜压缩机等组成,用以去除氦中的有害化学杂质(h2o、o2、co2、co、h2、ch4、n2等)、氚及固态颗粒(主要是石墨粉尘),设计单列净化床最大流量为150kg/h,杂质平均去除效率≥95%。原设计每个氦净化模块有2条正常净化列,反应堆正常运行时,每座堆有一条正常净化列为之服务;当一条正常净化列因再生或检修而短期停止运行时,与之相连的反应堆一回路氦中杂质浓度会升高,也可用一条正在运行的正常净化列(不安排两条正常净化列同时再生)依次短时轮流为两座反应堆服务,上述设计的单净化系列不能同时为两座反应堆服务,也不能使两条净化系列同时为一个反应堆服务。另外,原设计中氦气净化系统通常运行时流过低温吸附床的氦流量为氦净化系统净化流量的1/4。

3、目前,高温气冷堆中各种材料元件中除铀以外的可活化的元素均已严格控制,现有工艺技术无法再大幅降低含量,也就无法再降低其产生的放射性核素平衡浓度水平。以某拟建核电厂氚浓度为例,计算得到一回路冷却剂中氚的活度为1.4e×1011bq,二回路泄漏率(总更换率)设计值为2.142t/h~21.42t/h,通过计算推出由氚穿透途径造成二回路水中氚的平衡浓度约为1.46×105bq/kg~1.46×106bq/kg,仍处于较高的水平。另外,如果发生放射性核素或有害物质在某个反应堆内从燃料球内超正常水平溢出至一回路时,也需要快速降低放射性核素或有害物质浓度水平处于允许范围,保证机组安全稳定运行。因此,需要优化高温气冷堆氦气净化系统的运行方法,降低放射核素排放量、人员集体辐射剂量,保证机组安全稳定运行。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高温气冷堆氦气净化的方法,能够实现多个净化系列同时净化单个高温气冷堆,可大幅降低高温气冷堆放射性核素和有害物质的平衡浓度。

2、本发明的技术方案如下:一种高温气冷堆氦气净化的方法,包括如下步骤:

3、步骤1:计算需净化列处理的氦气总流量;

4、步骤2:计算需启动的净化列数量;

5、步骤3:计算氦气净化系统的最大氦气净化量;

6、步骤4:根据计算结果进行处理。

7、所述的步骤1包括对于拥有n个高温气冷堆模块的机组,若发生单个反应堆故障导致氦气中放射性核素平衡浓度水平升高,则需净化列处理的氦气总流量q为:

8、

9、其中:qa单个反应堆氦气循环流量,kg/h;ca单个反应堆故障工况下氦气中放射性核素平衡浓度,bq/l;c反应堆正常运行需达到的氦气中放射性核素平衡浓度,bq/l;c0净化列出口的氦气中放射性核素平衡浓度,bq/l。

10、所述的步骤2包括选择n个氦气净化列对该发生故障的反应堆中的氦气同时净化,单个净化列以流量l运行,则需启动的净化列数量为:

11、

12、所述的n≤2n。

13、所述的步骤3中氦气净化系统的最大氦气净化量qm为:

14、qm=2nl (3)。

15、所述的步骤4中当控制系统计算出的需净化列处理的氦气总量q>qm时,以净化系列的最大净化反应堆。

16、所述的步骤4中同时根据运行技术规格书中对放射性核素或有害物质的要求采取相应行动。

17、本发明的有益效果在于:实现多个净化系列同时净化单个高温气冷堆,可大幅降低高温气冷堆放射性核素或有害物质的平衡浓度,降低了机组放射核素排放量、人员集体辐射剂量,保证机组安全稳定运行。



技术特征:

1.一种高温气冷堆氦气净化的方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.如权利要求1所述的一种高温气冷堆氦气净化的方法,其特征在于:所述的步骤1包括对于拥有n个高温气冷堆模块的机组,若发生单个反应堆故障导致氦气中放射性核素平衡浓度水平升高,则需净化列处理的氦气总流量q为:

3.如权利要求1所述的一种高温气冷堆氦气净化的方法,其特征在于:所述的步骤2包括选择n个氦气净化列对该发生故障的反应堆中的氦气同时净化,单个净化列以流量l运行,则需启动的净化列数量为:

4.如权利要求3所述的一种高温气冷堆氦气净化的方法,其特征在于:所述的n≤2n。

5.如权利要求1所述的一种高温气冷堆氦气净化的方法,其特征在于:所述的步骤3中氦气净化系统的最大氦气净化量qm为:

6.如权利要求1所述的一种高温气冷堆氦气净化的方法,其特征在于:所述的步骤4中当控制系统计算出的需净化列处理的氦气总量q>qm时,以净化系列的最大净化反应堆。

7.如权利要求6所述的一种高温气冷堆氦气净化的方法,其特征在于:所述的步骤4中同时根据运行技术规格书中对放射性核素或有害物质的要求采取相应行动。


技术总结
本发明属于核能应用技术领域,具体涉及一种高温气冷堆氦气净化的方法。包括如下步骤:步骤1:计算需净化列处理的氦气总流量;步骤2:计算需启动的净化列数量;步骤3:计算氦气净化系统的最大氦气净化量;步骤4:根据计算结果进行处理。本发明的有益效果在于:实现多个净化系列同时净化单个高温气冷堆,可大幅降低高温气冷堆放射性核素或有害物质的平衡浓度,降低了机组放射核素排放量、人员集体辐射剂量,保证机组安全稳定运行。

技术研发人员:胡海,刘汝卫,刘得印,韩伟,张震,杜明胜,赵国辉,张佳佳
受保护的技术使用者:中核苏能核电有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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