一种应用于核电厂乏燃料水池的冷却和过滤泵系统的制作方法

本实用新型涉及核电技术领域，具体涉及一种应用于核电厂乏燃料水池的冷却和过滤泵系统。

背景技术：

乏燃料又称辐照核燃料，是经受过辐射照射、使用过的核燃料，通常是由核电站的核反应堆产生。核燃料在堆内经中子轰击发生核反应，经一定时间从堆内卸出。它含有大量未用完的可增殖材料238U或232Th，未烧完的和新生成的易裂变材料239Pu、235U或233U以及核燃料在辐照过程中产生的镎、镅、锔等超铀元素，另外还有裂变元素90Sr、137Cs、99Tc等。这种燃料的铀含量降低，无法继续维持核反应，所以叫乏燃料。

乏燃料一般储存在乏燃料水池中，反应堆换料水池和乏燃料水池的冷却和处理系统(PTR)的作用就是保证乏燃料元件贮存池的持久冷却，和反应堆换料水池的注水、排水和净化。

根据法国电力公司(EDF)经验反馈，2005年法国发现国家核安全局(CPY)系列机组乏燃料水池有快速排空的风险，并针对这一风险开展了相关的研究和分析，但CPY机组原设计中没有考虑乏燃料水池快速排空的风险。EDF总结的六类可能造成乏燃料水池排空的风险，如下：

1、通过虹吸现象排水(从反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统(PTR)排水管线到存储隔间)；

2、通过冷却和过滤泵(本专利所称冷却和过滤泵均为用于乏燃料水池中的PTR系统中的冷却和过滤泵)排水(运行或停止)；

3、通过冷却和过滤泵吸入管线重力流动排水；

4、通过灌装水池或输送水池底部重力排水；

5、反应堆水池重力排水；

6、水池衬里泄漏。

换料期间，燃料组件在乏燃料水池搬运过程中，燃料组件顶部距乏池液面2m，燃料组件在乏燃料水池内搬运时间最少需要12min。此时，如果出现造成乏燃料水池排空的事故情况，乏燃料水池按照最大失水速率失水，则乏燃料水池液位从19.3m下降至18.3m时间大约在9min至11min。如果不采取任何措施，则操作员无法在乏燃料水池排空之前将燃料组件放置入乏燃料格架。乏燃料水池内的水位下降将直接导致水池表面辐射剂量增加，减弱操作人员的生物防护，对操作人员的人身健康产生威胁，而水位下降多的话也会导致乏燃料组件裸露。

但目前核电站乏燃料水池PTR所有阀门均为手动操作，且对于是否开启和停运冷却和过滤泵的操作均由人为控制和判断，很容易造成误判和并延误应急处置的时机。

技术实现要素：

为了至少部分地解决现技术存在的问题，本实用新型实施例期望提供一种应用于核电厂乏燃料水池的冷却和过滤泵系统。

本实用新型实施例提供了一种应用于核电厂乏燃料水池的冷却和过滤泵系统，包括：冷却和过滤泵、控制器及水位传感器；其中，

所述水位传感器与所述控制器相连接，用于向所述控制器发送测量到的水位值；

所述控制器用于在所述水位传感器发送的水位值小于预设阈值时，向冷却和过滤泵发送一停运指令，所述停运指令用于控制所述冷却和过滤泵停运；

所述冷却和过滤泵用于在接收到所述停运指令时，停止运行。

上述方案中，所述冷却和过滤泵包括阀门开关；

所述控制器用于在所述水位传感器发送的水位值小于预设阈值时，向所述冷却和过滤泵上的阀门开关发送一停运指令，所述停运指令用于指示阀门开关控制冷却和过滤泵停运；

所述冷却和过滤泵用于在所述阀门开关的控制下停止运行。

上述方案中，所述控制器由可编程逻辑实现。

上述方案中，所述控制器还用于在确定水位传感器发送的水位值小于预设阈值时，进行报警。

上述方案中，所述报警的方式包括以下方式至少其中之一：指示灯颜色的改变、指示灯的灯光的闪烁、报警音、发送报警信息。

上述方案中，所述冷却和过滤泵还包括：转换开关，用于控制低水位自动停泵的功能被启动或者关闭。

上述方案中，所述水位传感器为导波雷达液位计。

上述方案中，所述导波雷达液位计包括传感器部分和探测部分；其中，

所述传感器部分由显示元件、传感器和连接件组成，安装在不锈钢控制箱中；

所述探测部分由连接件和导波杆组成。

上述方案中，还包括：输水泵；

所述控制器，用于在所述水位传感器发送的水位值小于预设阈值时，向输水泵发送一补水指令，用于控制所述输水泵向所述乏燃料水池补水；

所述输水泵，用于在接收到所述控制器发送的补水指令时，向所述乏燃料水池补水。

上述方案中，所述控制器还用于在所述输水泵向乏燃料水池补水过程中，监测水位情况，当水位到达19.5m时向所述输水泵发送一停止补水指令；

所述输水泵，用于在接收到所述控制器发送的停止补水指令后，停止向乏燃料水池补水。

与现有技术相比，本实用新型实施例至少具备以下优点：

根据本实用新型实施例提供的应用于核电厂乏燃料水池的冷却和过滤泵系统，包括：冷却和过滤泵、控制器及水位传感器；其中，水位传感器与所述控制器相连接，用于向控制器发送测量到的水位值；控制器用于在水位传感器发送的水位值小于预设阈值时，向冷却和过滤泵发送一停运指令，所述停运指令用于控制冷却和过滤泵停运；冷却和过滤泵用于在接收到停运指令时，停止运行。基于上述方案，冷却和过滤泵系统能够自动对乏燃料水池低水位进行识别，并在水位低时采取应急措施，即，控制冷却和过滤泵停止运行，如此能够实现对乏燃料水池排空事故的及时处理，避免了人工处理时可能出现的误判，也杜绝了处理不及时时可能造成的安全隐患及人身、财产损失。

附图说明

图1是本实用新型应用于核电厂乏燃料水池的冷却和过滤泵系统在一种实施方式中的基本结构图；

图2是本实用新型应用于核电厂乏燃料水池的冷却和过滤泵在一种实施方式中的基本结构图；

图3是本实用新型应用于核电厂乏燃料水池的冷却和过滤泵在第二种实施方式中的基本结构图；

图4是本实用新型应用于核电厂乏燃料水池的冷却和过滤泵系统中的导波雷达液位计在乏燃料水池中的安装示意图；

图5是本实用新型应用于核电厂乏燃料水池的冷却和过滤泵系统在第二种实施方式中的基本结构图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

本实用新型实施例提供了一种应用于核电厂乏燃料水池的冷却和过滤泵系统，如图1所示，所述冷却和过滤泵系统，包括：冷却和过滤泵11、控制器12及水位传感器13；其中，

所述水位传感器13与所述控制器12相连接，用于向所述控制器12发送测量到的水位值；

所述控制器12用于在所述水位传感器13发送的水位值小于预设阈值时，向冷却和过滤泵11发送一停运指令，所述停运指令用于控制所述冷却和过滤泵11停运；

所述冷却和过滤泵11用于在接收到所述停运指令时，停止运行。

具体的，所述预设阈值的取值范围为[18.3，19.3]；优选地，可将所述预设阈值设置在[18.3，18.5]之间。

具体的，参照图2，所述冷却和过滤泵11包括阀门开关1101；

所述控制器12用于在所述水位传感器13发送的水位值小于预设阈值时，向所述冷却和过滤泵11上的阀门开关1101发送一停运指令，所述停运指令用于指示阀门开关1101控制冷却和过滤泵11停运；

所述冷却和过滤泵11用于在所述阀门开关1101的控制下停止运行。

具体的，所述水位传感器13与所述控制器12信号连接，所述控制器13由可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)实现。

具体的，控制器12与冷却和过滤泵11上的阀门开关信号连接，当所述阀门开关接收到控制器12发送的停运指令时，关闭冷却和过滤泵系统，使冷却和过滤泵11停止运行。

实际实现中，所述控制器13还具有低水位报警功能，具体的，当确定水位传感器13发送的水位值小于预设阈值时，进行报警；所述报警的方式包括但不限于：指示灯颜色的改变、指示灯的灯光的闪烁、报警音、发送报警信息等等。

在本实用新型的一种可选实施方式中，参照图3，所述冷却和过滤泵11上除设置有阀门开关1101，用于开启和关闭冷却和过滤泵11之外，所述冷却和过滤泵11上还设置有一个转换开关1102，当所述转换开关1102打开时，低水位自动停泵的功能被启用，冷却和过滤泵11能够在控制器12的控制下关闭；当所述转换开关关闭时，所述低水位自动停泵的功能被禁用，此时控制器12不再对冷却和过滤泵11具有控制作用。

基于上述方案，为避免乏燃料水池低低液位信号影响PTR水泵在机组正常工况下的冷却功能，在冷却和过滤泵11上设置转换开关，在每次搬运乏燃料时，可以由现场操作人员将转换开关置于“ON”位置，允许乏燃料水池低低液位信号自动停泵功能；在乏燃料搬运工作完成后，由现场操作人员将转换开关置于“OFF”位置，闭锁乏燃料水池低低液位信号自动停泵功能。

具体的，所述水位传感器13为导波雷达液位计。

导波雷达液位计具有以下特点：精度高、响应速度快、性能稳定、不受粉尘、蒸汽影响，施工简单。

目前，可应用的导波雷达液位计有VEGA、MORH、西屋等，MORH和西屋的乏池液位监测系统主要针对严重事故后工况，因此，更建议采用VEGA公司分体式导波雷达液位计。

VEGA公司导波雷达液位计包括传感器部分和探测部分，传感器部分由显示元件、传感器和连接件组成，安装在不锈钢控制箱中，免受环境影响；探测部分由连接件和导波杆组成，全部由不锈钢制作，满足环境要求。

实际应用中，所述导波雷达液位计可以通过抗震支架安装在乏燃料水池壁上，其安装示意图如图4所示。

参照图5，所述冷却和过滤泵系统，还包括：输水泵14；

所述控制器12，用于在所述水位传感器13发送的水位值小于预设阈值时，向输水泵14发送一补水指令，用于控制所述输水泵14向所述乏燃料水池补水；

所述输水泵14，用于在接收到所述控制器12发送的补水指令时，向所述乏燃料水池补水。

所述输水泵14连接外接水源，向乏燃料水池送水。

上述方案中，所述控制器12还用于在所述输水泵14向乏燃料水池补水过程中，监测水位情况，当水位到达19.5m时向所述输水泵发送一停止补水指令；

所述输水泵14，用于在接收到所述控制器12发送的停止补水指令后，停止向乏燃料水池补水。

实际应用中，19.5m是乏燃料水池的正常水位，因此，一般当水位到达正常水位19.5m时输水泵停止向乏燃料水池补水。

综上，根据本实用新型实施例提供的应用于核电厂乏燃料水池的冷却和过滤泵系统，包括：冷却和过滤泵11、控制器12及水位传感器13；其中，水位传感器13与所述控制器12相连接，用于向控制器12发送测量到的水位值；控制器12用于在水位传感器13发送的水位值小于预设阈值时，向冷却和过滤泵11发送一停运指令，所述停运指令用于控制冷却和过滤泵11停运；冷却和过滤泵11用于在接收到停运指令时，停止运行。基于上述方案，冷却和过滤泵系统能够自动对乏燃料水池低水位进行识别，并在水位低时采取应急措施，即，控制冷却和过滤泵停止运行，如此能够实现对乏燃料水池排空事故的及时处理，避免了人工处理时可能出现的误判，也杜绝了处理不及时时可能造成的安全隐患及人身、财产损失。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。