[发明专利]一种高温气冷堆冷却剂净化系统及净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及反应堆工程冷却剂净化系统及净化方法技术领域，具体涉及一种高温气冷堆冷却剂净化系统及净化方法。

背景技术

高温气冷堆是以石墨为慢化剂、氦气为冷却剂的高温反应堆，是一种具有固有安全性、发电效率高、用途极为广泛的先进核反应堆。在高温堆运行过程中，由于核燃料核素裂变，蒸汽发生器微泄露，燃料装卸系统气氛切换，新燃料装入等原因，会使得一回路冷却剂氦气中的杂质浓度上升。这些杂质包括一氧化碳、二氧化碳、氮、氧、甲烷、氢、水、氪、氙等。杂质对反应堆危害主要表现在3个方面，首先杂质水和氧会对燃料元件和石墨构件腐蚀，其次杂质氢渗入堆内金属构件，产生氢脆和脱碳现象，导致产生腐蚀与裂纹，温度越高过程越快。另外，杂质氪和氙使得反应堆一回路放射性水平升高。所以，杂质水平的控制与反应堆安全可靠运行直接相关。因此必须利用某种氦净化技术将杂质降低到一定水平。

现有的氦净化系统存在如下不足：

（1）液氮消耗量巨大，经济性差；

（2）净化流量不便于调节；

（3）没有考虑对热量（或冷量）回收，能量利用效率低；

（4）运行压力低，最高为3.5MPa；

（5）净化流量低，最高为40kg/h;

（6）净化性能较低；

（7）系统阻力大，经济性差。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高温气冷堆冷却剂净化系统及净化方法，具有液氮消耗量低、净化流量可调、净化性能好以及系统阻力小的特点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高温气冷堆冷却剂净化系统，包括依次连通的尘埃过滤器、加热器、氧化铜床、管道过滤器、水/氦热交换器、气水分离器、分子筛床和低温吸附器，还包括设置在管道过滤器和水/氦热交换器间并连通二者的中温氦/氦热交换器，设置在分子筛床和低温吸附器间并连通二者的低温氦/氦热交换器，还包括设置在分子筛床和低温氦/氦热交换器间的氦净化系统低温工作段旁路，该氦净化系统低温工作段旁路上设置调节阀F1，正常工作时，通过调节阀F1调节，使1/4流量的氦气进入低温氦/氦热交换器热侧，所述氦净化系统低温工作段旁路的出口端通过中温氦/氦热交换器连通净化后氦气出口；在所述中温氦/氦热交换器还设置有调节整个氦净化系统的氦气流量的节流阀F2；还包括和氦净化系统低温工作段旁路并联的隔膜压缩机。

所述中温氦/氦热交换器、低温氦/氦热交换器和水/氦热交换器采用管壳式换热器或套管式换热器。

所述水/氦热交换器采用冷冻水作为冷却介质。

所述净化系统中的管道内径增大至40mm。

所述分子筛床、氧化铜床和低温吸附器的填料部分的高径比为3.5～4.5。

所述低温吸附器由液氮槽和设置在其底部的低温吸附床组成。

上述所述的净化系统的净化方法，在高温气冷堆正常运行时，正常净化列中氦气流动的驱动力是反应堆主氦风机的压头，当反应堆主氦风机停运、而氦净化系统又需工作时，使用隔膜压缩机作为氦气流动的驱动力；具体方法如下：