[发明专利]用于从冷却循环的冷却剂中分离中子吸收剂的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从核技术设备的冷却剂中分离中子吸收 剂的方法，其中冷却剂通过在可与冷却循环(也称为冷却循环回路) 连接的分离装置里加热而汽化并使汽化的冷却剂与未汽化的中子 吸收剂分开从分离装置里排出。另外本发明还涉及一种用于从核技 术设备的冷却剂中分离中子吸收剂的装置。

背景技术

为了冷却核技术设备使用了冷却剂，在该冷却剂中溶解有一种 所谓的中子吸收剂，例如硼酸。为了调节冷却剂的组成成分，从压 水反应堆的冷却循环里取出反应堆冷却剂并使之分离成纯的冷却 水(去离子水)和中子吸收剂，例如浓缩的硼酸溶液状。去离子水 和浓缩的中子吸收剂在分离之后以所希望的定量配比又输入到反 应堆冷却循环里去。

对于从冷却剂中分离中子吸收剂来说已知的是：含有中子吸收 剂的反应堆冷却剂差不多完全汽化了。从分离装置里或者连续地借 助于浓度和液位控制的调节装置来取出具有所希望浓度的中子吸 收剂溶液并补充冷却剂(连续的方法)。可替换的方式是在达到所 希望的中子吸收剂浓度时使分离过程中断并将分离装置下面部位 里的汽化器池槽清空(不连续的方法)。汽化的冷却剂在作为分离 装置的底部塔里由同样也部分地转化为蒸汽相的硼酸进行清洗，而 且汽化的冷却剂在冷凝器里冷凝为所希望的冷却剂去离子水 (Deionat)。由于蒸汽挥发性小，溶解在输入的反应堆冷却剂中的中 子吸收剂，例如硼酸(H₃BO₃)，就作为浓缩物返回停留在分离装置 的池槽里。这两种产物去离子水和中子吸收剂被储存在储存容器里 并在需要时又输送给反应堆冷却循环。

如果要使在汽化设备中所产生的冷却剂去离子水从反应堆循 环回路中输出以用于减少反应堆冷却剂中的氚含量，那就使溶解的 放射性惰性气体在脱气设备里分离并引入排气系统。脱气设备通常 包括填充塔，该塔具有连接于分离装置池槽上的汽化器，在该汽化 器里将部分量的已脱气的冷却剂汽化。来自分离装置的待脱气的去 离子水被引入到填充塔头部并与升起的冷却剂蒸汽逆流地缓缓流 过填充塔，其中通过强烈的接触而发生去离子水的脱气。在填充塔 上方，该汽化的冷却剂在回流冷凝器里冷凝，并回流入填充塔。通 过气体冷却器使不能冷凝的气体从去离子水中输出至合适的排气 系统里。随后利用泵把由溶解的放射性情性气体所释放的冷却剂从 填充塔的汽化池槽里抽出。

类似的脱气设备同样也被用于从新鲜的含氧的，需要用于补充 冷却剂的去离子水里排出干扰过程的氧气。在这种情况下使去离子 水在前接的加热器里预热到填充塔里的过程温度并接着在填充塔 里与氧气分离开。

在现有技术中已知的方法中将对于在两个填充塔中进行汽化 所需的过程热量利用辅助蒸汽输入，该辅助蒸汽取自于热电厂中的 辅助蒸汽供应网络。反应堆冷却剂的输入和输出温度达到大约50 ℃，含有氧气的去离子水以大约20℃的平均环境温度被输送给填充 塔。所有迄今为止实现的，具有附属的脱气装置的中子吸收剂汽化 设备例如在大约为1.0巴的环境压力的情况下和因此在差不多为 100℃温度的情况下运转用于汽化过程(沸点温度)。所必需的热功 率近似地由所希望的去离子水流量与在汽化器中汽化的冷却剂的 比焓和所输入的加硼冷却剂的焓之差相乘而得出。

大约相同大小的热功率必须从冷凝器和汽化设备的气体冷却 器以及脱气设备里借助于冷却水被输出。无论是辅助蒸汽供给系统 还是冷却水供给系统都导致了必要的装置的成本大大提高并且降 低了核技术设备的能量功率。因此在具有大约1200MW电功率的一 种压水反应堆中，由于辅助蒸汽-和附加的冷却水供给系统而可能 引起大于5MW热能的损失。

为了避免这些缺点，DE19833739C1作为最接近的现有技术公 开了一种方法和一种装置用于从冷却剂中分离吸收中子的吸收剂， 其中从填充塔中流出的冷却剂蒸汽在压缩机里借助于一种机械的 余汽压缩在温度升高的情况下被压缩并将这样得到的热能用于加 热分离装置。