用于核电厂安全壳过滤排放系统的化学加药补液装置和方法与流程

本发明涉及核安全技术领域，特别涉及一种为核电厂提供的一种用于核电厂安全壳过滤排放系统的化学加药补液装置和方法。

背景技术：

核电厂在安全设计时必须做到实际消除可能导致早期放射性释放或大量放射性释放的核动力厂工况发生的可能性。在核电厂反应堆发生严重事故后，堆芯融化将导致大量的蒸汽和不凝结气体在安全壳内的不断积聚，严重威胁安全壳的完整性。所以，有必要通过主动卸压的方式将这些气体排出壳外，使安全壳内的压力不超过其承载限值，从而确保安全壳的完整性。同时，为防止排出壳外的气体对环境和公众造成不可接受的放射性危害后果，有必要在卸压管线上设置过滤装置对排放气体中的放射性物质进行过滤和滞留，使不可避免释放到环境中的放射性物质维持在尽可能低的水平，保证环境友好和公众的剂量安全。

根据核安全设计的要求，选择高效安全壳过滤排放系统消除安全壳超压风险及避免不可控的放射性物质释放具有现实意义。目前国内外多数新建及在役的压水堆核电厂均已设置严重事故后安全壳过滤排放系统以确保安全壳的完整性，从而防止由于安全壳超压导致的大规模放射性物质释放，目前在工程上最大规模应用的就是湿式过滤排放方案(即壳外文丘里水洗过滤和金属纤维过滤的组合过滤单元)。对于湿式过滤，主要提供一种具有水洗滞留和机械过滤功能的非能动压水堆核电厂过滤排放滞留装置，在其水洗滞留单元中，需存储一定浓度的化学药液，以保证放射性核素的有效滞留。但目前的设计方案使用不方便，并且抗震效果差，配液和补液不灵活。

所以需要考虑如何配套专用的化学加药补液装置，以保证水洗单元内药液的配比和更换更加灵活和方便。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中缺乏灵活的配液和补液设施的技术问题，提供了一种可提高安全壳过滤排放系统的安全性和可靠性，显著提升安全壳过滤排放系统的投运能力的用于核电厂安全壳过滤排放系统的化学加药补液装置和方法。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：本发明提供了一种用于核电厂安全壳过滤排放系统的化学加药补液装置，所述化学加药补液装置可移动地与所述安全壳过滤排放系统连接，所述化学加药补液装置包括：用于储存搅混后的化学溶液和/或从水洗单元中回流储存的合格药液的补液箱；管线组件，管线组件的一端连接所述补液箱，管线组件的另一端可拆卸地与安全壳过滤排放系统连接，用于在接收到安全壳过滤排放系统的水洗单元内液位或药液浓度信号低于预设阈值时，对所述水洗单元进行移动补液。

其中，所述管线组件包括能动补液通道和能动化学搅混通道，所述能动补液通道的两端分别对应连接所述补液箱和水洗单元，所述能动化学搅混通道的首尾两端分别对应连接至所述补液箱进口和出口以形成循环搅混回路；所述化学加药补液装置还包括检测组件，连接至所述水洗单元，所述检测组件检测所述水洗单元内的液位或药液浓度信号；在检测到所述水洗单元内液位信号低于最低预设阈值时，导通所述补液箱和水洗单元之间的所述能动补液通道，对所述水洗单元进行补液。

其中，在所述水洗单元需要检修时，导通所述能动补液通道和能动化学搅混通道的部分通路，将所述水洗单元内合格的化学药液回流至所述补液箱内进行临时储存。

其中，所述检测组件包括设置在所述水洗单元内的水位检测仪和药物浓度检测仪，所述水位检测仪和药物浓度检测仪分别通讯连接至后台控制系统；所述能动补液通道包括沿所述补液箱至水洗单元的补液路径依次通过各自管线串联连接的计量泵上游隔离阀、补液计量泵、补液止回阀、计量泵下游补液隔离阀、补液阀和止回阀，所述后台控制系统用于根据接收的所述水位检测仪检测的液位信号、并判断所述液位低于最低预设阈值时，启动补液计量泵并打开补液路径上的各阀门，实现正常补液；所述能动化学搅混通道包括沿循环回路依次设置的搅混泵上游隔离阀、化学加药搅混泵和搅混泵下游隔离阀，所述后台控制系统还用于在接收到药物浓度信号，并判断所述药物浓度低于预设阈值时，启动化学加药搅混泵并打开搅混泵上游隔离阀和搅混泵下游隔离阀，对所述补液箱内配置的药液与补充水进行均匀搅拌、混合后并启动所述能动补液通道对所述水洗单元进行补液。

其中，所述能动补液通道和能动化学搅混通道之间还连接有回液隔离阀，所述回液隔离阀用于在正常补液和搅混期间保持关闭状态，以隔离所述能动补液通道和能动化学搅混通道之间的连通。

其中，所述能动补液通道上还包括连接在补液止回阀和计量泵下游补液隔离阀之间的、用于在检修时管道排污的补液管道排污隔离阀，和补液系统压力计测量根阀，所述补液系统压力计测量根阀作为压力测量一次隔离阀、压力计检修和拆卸时的管道隔离；所述补液系统压力计测量根阀的另一端连接有用于监测补液系统压力的补液系统压力计；在计量泵下游补液隔离阀和补液阀之间连接有软管快速接头装置。

其中，所述补液箱还分别连接有补液箱疏水隔离阀，补液箱溢流管线以及补液保护安全阀，补液箱疏水隔离阀一端连通所述补液箱底部、作为补液箱取样接口，并用于所述补液箱清洗水及不合格药液排出和疏水；补液箱溢流管线一端连接在所述补液箱的上端，用于避免药液从补液箱顶部溢出，避免药液溢出飞溅导致的人员安全风险；补液保护安全阀一端连通所述补液箱，补液保护安全阀另一端连接在补液计量泵和补液止回阀之间，用于在补液计量泵超压时通过起跳释放进行泵的超压保护。

其中，所述部分通路作为所述回流通道，其包括沿所述水洗单元至所述补液箱依次通过各自管线串联连接的第一疏水阀，第二疏水阀，快速接头和软管，计量泵下游补液隔离阀，回液隔离阀，化学加药搅混泵和搅混泵下游隔离阀，检修时开启所述回流通道上各阀门以导通所述回流通道将所述水洗单元内的合格药液回流储存至所述补液箱内。

本发明还提供一种用于核电厂安全壳过滤排放系统的化学加药补液方法，所述补液方法包括如下处理步骤：将化学加药补液装置设置在卡车上，并与水洗单元可移动地连接；实时检测水洗单元内的水位信号或药物浓度信号，并将所述检测信号无线通讯传输至后台的控制系统；后台控制系统根据接收到水洗单元水位值或者浓度值，判断低于预设阈值，进行实时监控并发出报警提示，启动能动补液通道各阀门并导通补液通道实现移动补液。在所述水洗单元需要检修时，导通能动补液通道和能动化学搅混通道的部分通路，将所述水洗单元内合格的化学药液回流至所述补液箱内进行临时储存。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明提供了可靠的安全壳过滤排放系统的补液手段，为水洗单元(即水洗过滤单元)提供可靠的配液装置及补液水源；补液方式灵活可靠，可根据工程现场的实际情况选择移动式补液装置放置位置。移动式化学加药补液装置不要求抗震，对于工程成本节省效果显著。为安全壳水洗过滤排放装置配置化学加药补液装置，从根本上解决了严重事故后需要安全壳过滤排放系统投运时的补液问题。同时，本发明还考虑了水洗过滤单元的药液回流手段，规避了排放合格药液所造成的浪费及环境污染的风险。此外，在补液箱顶部设置了大口径溢流管线，有效避免配液过程中化学药液不可预知的溢出所导致的人员安全风险。本发明从根本上解决了过滤排放中的补液问题，同时布置要求简单、补液能力稳定、成本增加较少，提高了核电厂的安全性和可比经济性。在提升主水洗过滤装置投运能力的前提下，其综合性能更优。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的用于核电厂安全壳过滤排放系统的化学加药补液装置的示意图。

图2是本发明实施例一提供的化学加药补液装置的另一示意图。

图3是本发明实施例一提供的补液和搅混管道设计结构示意图。

图4是图3的补液和搅混管道设计结构示意图。

图5是本发明实施例一提供的回液管道结构图。

图6是本发明实施例二提供的用于核电厂安全壳过滤排放系统的化学加药补液方法流程图。

具体实施方式

为了解决现有技术中所存在的补液和配液灵活性差，安全性和可靠性低的技术问题，本发明旨在提供一种安全壳外移动式能动原理补液的化学加药组合装置及加药补液方法，可根据工程现场实际需求及布置情况确定移动式补液装置的放置位置，其核心思想是：提出一种可移动式的化学加药补液装置，化学加药补液装置可移动地与所述安全壳过滤排放系统的水洗单元连接，根据现场实时监测的水位值和药液浓度值，后台控制系统根据监测的信号准确监控水洗单元内的水位和浓度值，及时通知现场人员根据实际工作状态对水洗单元进行及时补液，移动式化学加药补液装置解决了现有安全壳过滤排放系统水洗过滤单元的溶液配制及补液手段的问题，提高了安全壳过滤排放系统的安全性和可靠性，显著提升了安全壳过滤排放系统的投运能力。在水洗单元水位测量低位时，使用本装置对其实施持续监测，本发明同时提出根据现场检修需要，提供了合格药液的回流方法，规避了排放合格药液所造成的浪费及环境污染的风险，为操纵员采取有效处理措施提供依据。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种用于核电厂安全壳过滤排放系统的化学加药补液装置，参见图1，图1为本发明实施例一的装置示意图，该装置包括：补液箱100，用于储存搅混后的化学溶液和/或从水洗单元中回流储存的合格药液；管线组件200，管线组件200的一端连接补液箱100，管线组件200的另一端可拆卸地与安全壳过滤排放系统连接，用于在接收到安全壳过滤排放系统的水洗单元内液位或药液浓度信号低于预设阈值时，对所述水洗单元300进行移动补液。本发明的化学加药补液装置可移动地与安全壳过滤排放系统的水洗单元300连接，本移动式化学加药补液装置经济性好，设备无需做成抗震，备用期间存放在抗震仓库即可，严重事故后需要给安全壳过滤排放系统水洗容器补液时，通过卡车运送本装置至合适位置连接，具有灵活配液和补液的优点。

具体地，参见图2，图2为本发明另一种实施方式的装置示意图，管线组件200包括能动补液通道和能动搅混通道，能动补液通道的两端分别对应连接补液箱100和水洗单元300，能动化学搅混通道的首尾两端分别对应连接至补液箱100进口和出口以形成循环搅混回路；其中化学加药补液装置还包括检测组件，固定连接在水洗单元300上，检测组件用于实时在线检测水洗单元300内的液位或药液浓度信号；在检测到水洗单元300内液位信号或者药液浓度值低于最低预设阈值时，将液位信号或浓度信号通过无线传输至后台控制系统，后台控制系统内预先存储有预设的液位阈值和浓度阈值，根据实时接收到的实际液位值和药液浓度值，分别对应与预设的液位阈值和浓度阈值进行比较判断，若判断低于最低预设阈值时，后台控制系统发出控制信号进行预报警或者报警处理，并通知现场操作人员，手动导通补液箱100和水洗单元300之间的能动补液通道，对水洗单元300进行实时在线补液。

图3是提供的补液和搅混管道设计结构示意图，当水洗过滤单元需要检修时，为避免浪费合格的化学药液，导通能动补液通道和能动化学搅混通道的部分通路，打开通路上的回流隔离阀110，在通道该部分通路时，其中能动补液通道通过一止回阀103限制其中另一部分不导通，能动化学搅混通道通过一隔离阀107切断其中一部分，将水洗单元300内合格的化学药液回流至补液箱100内进行临时储存,有效节省化学药液，并减少对环境的化学污染。

进一步地，参见图3，管线组件200包括能动补液通道和能动搅混通道，图3中的箭头1走向代表能动补液通道，箭头2部分走向为能动搅混通道；能动补液通道的一端通过管线(即起始端)连接补液箱100的底部，能动补液通道的另一端(末端)通过管线连接水洗单元300的底部，能动补液也就是说需要通过通道上连接的泵开启后完成补液过程。能动搅混通道的首尾两端(也就是能动搅混通道的起始端和能动搅混通道的末端)分别对应连接至补液箱100出口和进口以形成循环搅混回路；为了准确知晓水洗单元300内的水位和药液浓度是否满足要求，本系统内的检测组件包括有设置在水洗单元300内的水位检测仪和药物浓度检测仪(附图上未显示)，水位检测仪用于检测水洗单元300内的液位、药物浓度检测仪用于检测水洗单元300内的药液浓度信号，然后分别将采集到的信号实时发送至后台控制系统，通过后台控制系统进行实时监控、报警和提示现场工作人员需要作对应的操作。

其中，能动补液通道包括沿补液箱100至水洗单元300的补液路径依次通过各自管线串联连接的计量泵上游隔离阀101、补液计量泵102、补液止回阀103、计量泵下游补液隔离阀104、补液阀105和止回阀106，后台控制系统用于根据接收的水位检测仪检测的液位信号、当判断液位低于最低预设阈值时，通知现场工作人员手动启动能动补液通道上的补液计量泵102并打开补液路径上的各个阀门(包括计量泵上游隔离阀101、补液止回阀103、计量泵下游补液隔离阀104、补液阀105和止回阀106)，实现正常补液；进一步地，能动补液通道上还包括连接在补液止回阀103和计量泵下游补液隔离阀104之间的、用于在检修时管道排污的补液管道排污隔离阀111，和补液系统压力计测量根阀112，补液系统压力计测量根阀112作为压力测量一次隔离阀、用于在压力计检修和拆卸时的管道隔离，此阀门在压力计测量期间保持常开状态；补液系统压力计测量根阀112的另一端连接有用于监测补液系统压力的补液系统压力计113；补液系统压力计113实时在线监测补液管道内的压力值，若压力值不满足补液要求时，通过补液计量泵102对流量进行调节，补液计量泵102是一种可以调节流量的往复泵，其流量可以在0-100％范围内无级调节，其特点是在调节流量时，可以保持排出压力恒定不变。在计量泵下游补液隔离阀104和补液阀105之间连接有软管快速接头装置114，使用软管快速接头可以达到方便地进行连接和收取方便的目的。

图3中能动化学搅混通道包括沿循环回路依次设置的搅混泵上游隔离阀107、化学加药搅混泵108和搅混泵下游隔离阀109，当后台控制系统在远程无线通讯接收到水洗单元内的药物浓度低于预设阈值时，在线通知现场操作人员打开补水管线上的补水隔离阀118向补液箱100内补水和加入化学药剂并同时通知操作人员手动启动化学加药搅混泵108，打开搅混泵上游隔离阀107和搅混泵下游隔离阀109进行搅混；当化学药液经检测符合要求后，开启补液管线隔离阀103并启动能动补液计量泵102(即启动能动补液通道呈导通状态)为水洗单元补液；其中补液箱的容积需根据具体工程实际需求确定。

需要说明的，并联连接的能动补液通道和能动化学搅混通道之间连接有一回液隔离阀110，用于在正常补液和搅混期间保持关闭状态，有效隔离了能动补液通道和能动化学搅混通道两个通道之间的连通，以保证提供合格的药液至水洗单元。

进一步地，参见图3和图4，补液箱100还分别连接有补液箱疏水隔离阀115，补液箱溢流管线116以及补液保护安全阀117，补液箱液位计121、补液箱液位计测量根阀120，用于实时监测补液箱内的液位，并用于在压力计检修和拆卸时的管道隔离，此阀门在压力计测量期间保持常开状态；其中：补液箱疏水隔离阀115一端连通补液箱底部、作为补液箱取样接口，还用于补液箱清洗水及不合格药液排出和疏水的作用，可及时掌握补液箱内的液体是否符合要求，为保障现场提供更为准确的合格药液。补液箱溢流管线116一端连接在补液箱100的上端，用于避免药液从补液箱100顶部溢出，避免药液溢出飞溅导致的人员安全风险；补液保护安全阀117一端连通补液箱100，补液保护安全阀117另一端连接在补液计量泵102和补液止回阀103之间，用于在补液计量泵超压时通过起跳释放进行泵的超压保护，进一步提供了安全保障。

本实施例中还包括可移动的卡车119，化学加药补液装置可拆卸地安装在卡车119上，化学加药补液装置与水洗单元300实现可移动地连接，本发明提供的安全壳外移动式能动设备为安全壳过滤排放系统水洗过滤单元进行配液、补液的装置，在需要进行补液或检修需要时，可将卡车开至合适的位置进行连接，实现了正常检修时和事故后的可靠补液，同时有效解决了水洗过滤单元正常检修时的合格药液临时储存的问题，根本的解决了核电厂严重事故后安全壳过滤排放系统投运时湿式过滤装置的补液可靠性问题。本移动化学加药补液装置经济性好，设备无需做成抗震，备用期间存放在抗震仓库即可，严重事故后需要给安全壳过滤排放系统水洗容器补液时，实现灵活配液和补液的发明目的。

图5为回液通道结构图，参见附图5所示的箭头3部分，根据上面描述的部分通路作为该回流通道，在进行回流时，为了避免药液流至补液箱下游的补液管线中，连接一补液止回阀103，可以有效控制药液通过补液箱下游管线回流至补液箱内，并关闭搅混泵上游隔离阀107。检修期限该回流通道包括了沿水洗单元300至补液箱100之间依次通过各自管线串联连接的第一疏水阀122，第二疏水阀123，快速接头和软管114，计量泵下游补液隔离阀104，回液隔离阀110，化学加药搅混泵108和搅混泵下游隔离阀109，当需要进行检修时手动开启回流通道上各阀门以及打开化学加药搅混泵108抽回至补液箱100内，为避免浪费合格的化学药液，也保证了药液不会在检修期间渗漏而污染环境。

本发明实施例中，多个预设条件可预先存储在后台控制系统的存储模块中，后台控制系统的计算模块在接收到各自的信号后调取和对比各自的预设条件，并进行判断，后台控制系统主要是用于监控和生成预报警信号并提醒和通知现场工作人员手动启动各通道的启闭，当然本发明也可以设计为远程自动控制不同阀门和不同泵的工作状态，实现全自动化控制。

实施例二

本发明实施提供了用于核电厂安全壳过滤排放系统的化学加药补液方法，适用于实施例一所示的化学加药补液装置，参见图6，该方法包括：将化学加药补液装置设置在卡车上，并与水洗单元可移动地连接；实时检测水洗单元内的水位信号或药物浓度信号，并将检测信号无线通讯传输至后台的控制系统；后台控制系统根据接收到水洗单元水位值或者浓度值，判断低于预设阈值，进行实时监控并发出报警提示，启动能动补液通道各阀门并导通补液通道实现移动补液。在水洗单元需要检修时，导通能动补液通道和能动化学搅混通道的部分通路，将水洗单元内合格的化学药液回流至所述补液箱内进行临时储存。

需要说明的是：上述实施例提供的根据化学加药补液装置在实现用于核电厂安全壳过滤排放系统的化学加药补液方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的化学加药补液装置与化学加药补液方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见装置实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

综上所述，本发明设计为可移动式的化学加药补液装置，其经济性好，设备无需做成抗震，备用期间存放在抗震仓库即可，严重事故后需要给安全壳过滤排放系统水洗容器补液时，通过卡车运送本装置至合适位置连接，实现灵活配液和补液。由于安全壳过滤排放系统具有较长的自持运行时间，所以本发明的移动补液装置具有充足的连接、配液、搅混和补液时间，补液可靠性较高。采用本移动化学加药补液装置，可解决核电现场安全厂房、核辅助厂房等厂房内部空间布置紧凑的问题，节约和优化厂房布置。本移动化学加药补液装置也便于在已建的在役核电机组上实施新增改造。进一步地，本移动化学加药补液装置，现场可达性好，厂区空间内补液位置选取可达最优化和最便利化，有利于严重事故后安全壳过滤排放系统的长期补液运行，有利于与厂内外应急措施和补水水源的长期配合。而且本发明所设计的移动化学加药补液装置，化学加药泵和搅混泵可采用移动泵形式通过即时安装后通过卡车运送至合适位置，其电源可采用移动柴油机发电或移动电源供电，可应对最极端的全厂断电事故和福岛后事故情景。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤所涉及的计算机和控制部分可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。