一种乏燃料贮存水池系统及其滤芯的安装/更换方法与流程

1.本发明属于核工程技术领域，具体涉及一种乏燃料贮存水池系统及其滤芯的安装/更换方法。


背景技术：

2.在核燃料后处理工程中，乏燃料会贮存在水池中以待后续处理。在贮存期间，附着在乏燃料组件外部且带有放射性的锶、铯、钴等元素会逐渐释放到水池中，导致贮存水池的放射性浓度升高。离子交换器是净化池水水质、维持池水放射性浓度不超过限值的关键设备，滤芯是离子交换器实现净化功能的核心部件，当池水流经滤芯时，可有效去除池水中的放射性金属阳离子及氟、氯等加速不锈钢腐蚀的阴离子，保证池水放射性不超过限值。
3.目前，乏燃料贮存水池均采用池外净化方式，即池水通过输送泵输送至水池外的过滤器和离子交换器中进行过滤和净化，之后，再返回到水池，这种池外净化方式至少还存在以下不足：
4.(1)受输送泵参数的影响，池外净化方式的处理能力一般较小，而未来拟建设的大型乏燃料贮存水池的单池贮存量要达到3000tu以上，池外净化方式显然难以满足运行要求；
5.(2)通常一个水池只设置了一根出水管和一根进水管，局部区域存在净化死角；
6.(3)由于在水池外设置了管道、阀门等部件，检修更换时易发生泄漏，造成放射性外泄。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的以上不足，提供一种乏燃料贮存水池系统及其滤芯的安装/更换方法，该系统可实现池内净化，相比于现有技术，可解决池外净化存在的处理能力不足等问题，可满足大型乏燃料贮存水池的运行要求，该方法可实现远程检修更换，可减少人员的辐射风险。
8.本发明要解决上述技术问题的技术方案是：
9.根据本发明的一个方面，提供一种乏燃料贮存水池系统，其包括乏燃料贮存水池、以及净化单元，所述净化单元设于所述乏燃料贮存水池内，其包括泵和净化段，所述泵与所述净化段的输入端相连通，泵用于将乏燃料贮存水池中的池水输送到净化段，净化段用于对泵输送的池水进行净化，所述净化段的输出端与乏燃料贮存水池相连通，以将净化后的池水排出返回到乏燃料贮存水池中。
10.优选的是，所述净化段包括段体和滤芯，所述滤芯设于所述段体内，其包括第一吊篮和第二吊篮，其中：
11.所述第二吊篮包括第二内筒体、第二外筒体、以及第二树脂床层，所述第二外筒体套设于所述第二内筒体外，第二外筒体与第二内筒体之间的空间为第二环隙，第二外筒体的底端设有第二底板，用于对第二环隙和第二内筒体的底端进行密封，第二环隙的顶端设
有第二顶板，用于对第二环隙的顶端进行密封，且所述第二顶板与所述泵密封对接，泵的出口与第二内筒体相连通，以向第二内筒体的内孔中通入乏燃料水池中的池水，所述第二树脂床层设于所述第二环隙内，且第二内筒体的侧壁上上设有多个第三孔洞，第二外筒体的侧壁上设有多个第四孔洞，以使进入第二内筒体内孔的池水穿过第二内筒体进入到第二树脂床层进行初次净化，并在初次净化后穿过第二外筒体排出到所述段体中；
12.所述第一吊篮设于所述第二吊篮的下方，其包括第一内筒体、第一外筒体、以及第一树脂床层，所述第一外筒体套设于所述第一内筒体外，第一外筒体与第一内筒体之间的空间为第一环隙，第一外筒体的顶端设有第一顶板，用于对第一环隙的顶端进行密封，所述第一顶板与所述第二底板相抵，第一环隙的底端设有第一底板，用于对第一环隙的底端进行密封，所述第一树脂床层设于所述第一环隙内，且第一内筒体的侧壁上设有多个第一孔洞，第一外筒体的侧壁上设有多个第二孔洞，以使段体中的池水穿过第一外筒体进入到第一树脂床层进行再次净化，并在再次净化后穿过第一内筒体进入第一内筒体内孔后再排出返回到乏燃料贮存水池。
13.优选的是，所述第一内筒体、所述第一外筒体，所述第二内筒体、以及所述第二外筒体的侧壁均为多层结构，均包括内层、外层、以及丝网层，所述丝网层设于所述内层与所述外层之间，所述第一孔洞设于所述第一内筒体的内层和外层上，所述第二孔洞设于所述第一外筒体的内层和外层上，所述第三孔洞设于所述第二内筒体的内层和外层上，所述第四孔洞设于所述第二外筒体的内层和外层上。
14.优选的是，所述第一孔洞、所述第二孔洞、所述第三孔洞、以及所述第四孔洞的直径均为5-10mm。
15.优选的是，所述段体的底端设有底座支架，所述第一底板安装在所述底座支架上，且所述第一底板与所述底座支架之间设有第一密封圈。
16.优选的是，所述滤芯还包括压缩弹簧，所述压缩弹簧设于所述第一吊篮与所述第二吊篮之间，以使第一吊篮的底端与所述底座支架压紧密封和使第二吊篮的顶端与所述泵压紧密封。
17.优选的是，所述滤芯还包括第一吊具接口和第二吊具接口，所述第一吊具接口设于所述第二吊篮上，所述第二吊具接口设于所述第二吊篮上，用于连接吊具进行吊装。
18.优选的是，所述第一内筒体的内孔中设有第一堵板，且所述第一堵板的上表面设有凹部，以便吊装。
19.优选的是，所述第一顶板上设有第一螺纹孔，通过第一螺纹孔往第一环隙中填充树脂颗粒，以形成所述第一树脂床层，所述第一螺纹孔通过第一丝堵进行封堵，所述第二顶板上设有第二螺纹孔，通过第二螺纹孔往第二环隙中填充有树脂颗粒，以形成所述第二树脂床层，所述第二螺纹孔通过第二丝堵进行封堵。
20.优选的是，所述段体内设有卡环，所述第二外筒体上设有支撑件，所述支撑件和所述卡环相适配，以使第二外筒体支撑在段体内。
21.根据本发明的另一个方面，提供一种滤芯的安装/更换方法，用于以上所述的乏燃料贮存水池系统，其包括安装步骤和更换步骤，所述安装步骤包括：将吊具连接到第一吊具接口上，通过吊具将第一吊篮吊运至乏燃料贮存水池系统中的段体内，将第一吊篮安装在段体的底端，再将吊具连接到第二吊具接口上，通过吊具将第二吊篮吊运至乏燃料贮存水
池系统的段体内，将第二吊篮安装在第一吊篮的顶部；所述更换步骤包括：先将吊具连接到第二吊具接口上，通过吊具将第二吊篮从乏燃料贮存水池中吊出到无放射性或低放射性的全安全区，再将吊具连接到第一吊具接口上，通过吊具将第一吊篮从乏燃料贮存水池中吊出到无放射性或低放射性的全安全区，之后，按照安装步骤将新的或检修后的第一吊篮和新的或检修后的第二吊篮依次安装到段体内。
22.本发明的乏燃料贮存水池系统，可实现池内净化，相比于现有技术，可解决池外净化存在的处理能力不足等问题，可满足大型乏燃料贮存水池的运行要求。并且，通过设置环隙结构的第一吊篮和第二吊篮，可确保池水全部穿过第二树脂床层和第一树脂床层，避免发生“短路”现象；通过将第一吊篮和第二吊篮的内、外筒体设置成类似“三明治”的多重净化结构，可进一步提高净化性能；通过选择不同规格的丝网，可以实现不同的净化能力，适应性增强。通过设置第一吊装接口和第二吊装接口，可以使吊装方便，可实现远程安装和检修更换。
23.本发明的滤芯的安装/更换方法，可以减少人员的辐射风险，提高安全性。
附图说明
24.图1为本实施例中滤芯的结构示意图；
25.图2为图1的a-a剖视图；
26.图3为图1的b-b剖视图；
27.图4为本实施例中第二吊篮的结构示意图；
28.图5为图4的c-c剖视图；
29.图6为本实施例中第一吊篮的结构示意图；
30.图7为本实施例中第一内筒体/第一外筒体/第二内筒体/第二外筒体中的内层/外层的展开示意图。
31.图中：1-第一吊篮；11-第一内筒体；12-第一外筒体；13-第一底板；14-第一顶板；15-第一孔洞；16-第二孔洞；17-第一树脂床层；18-堵板；2-第二吊篮；21-第二内筒体；22-第二外筒体；23-第二底板；24-第二顶板；25-第三孔洞；26-第四孔洞；27-第二树脂床层；28-支撑件；3-第一吊具接口；4-第二吊具接口；5-压缩弹簧；6-段体；7-内层；8-丝网层；9-外层。
具体实施方式
32.下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者
暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.实施例1
37.本实施例公开一种乏燃料贮存水池系统，其包括乏燃料贮存水池、以及净化单元，净化单元设于乏燃料贮存水池内，净化单元包括泵和净化段，泵与净化段的输入端相连通，泵用于将乏燃料贮存水池中的池水输送到净化段，净化段用于对泵输送的池水进行净化，净化段的输出端与乏燃料贮存水池相连通，以将净化后的池水排出返回到乏燃料贮存水池中。
38.相比于现有技术，本实施例乏燃料贮存水池系统可实现池内净化，可解决池外净化存在的处理能力不足等问题，可满足大型乏燃料贮存水池的运行要求。
39.在一些实施方式中，如图1-7所示，净化段包括段体6和滤芯，滤芯设于段体内，其包括第一吊篮1和第二吊篮2。
40.具体来说，如图4、图5所示，第二吊篮2采用环隙结构，其包括第二内筒体21、第二外筒体22、以及第二树脂床层27，第二外筒体22套设于第二内筒体21外，第二外筒体22与第二内筒体21之间的空间为第二环隙，第二外筒体22的底端设有第二底板23，用于对第二环隙和第二内筒体21的底端进行密封，第二环隙的顶端设有第二顶板24，第二顶板24呈环状，用于对第二环隙的顶端进行密封，且第二顶板24与泵密封对接，泵的出口与第二内筒体21相连通，以向第二内筒体21的内孔中通入乏燃料水池中的池水，第二树脂床层27设于第二环隙内，且第二内筒体21的侧壁上设有多个第三孔洞25，第二外筒体22的侧壁上设有多个第四孔洞26，以使进入第二内筒体内孔的池水穿过第二内筒体进入到第二树脂床层进行初次净化，并在初次净化后穿过第二外筒体排出到段体中。
41.如图6所示，第一吊篮1设于第二吊篮2的下方，且第一吊篮1也采用环隙结构，其包括第一内筒体11、第一外筒体12、以及第一树脂床层17，第一外筒体12套设于第一内筒体11外，第一外筒体12与第一内筒体11之间的空间为第一环隙，第一外筒体12的顶端设有第一顶板14，第一顶板14呈环状，用于对第一环隙的顶端进行密封，第一顶板14与第二底板23相抵，第一环隙的底端设有第一底板13，用于对第一环隙的底端进行密封，第一树脂床层17设于第一环隙内，且第一内筒体11的侧壁上设有多个第一孔洞15，第一外筒体12的侧壁上设有多个第二孔洞16，以使段体6中的池水穿过第一外筒体12进入到第一树脂床层17进行再次净化，并在再次净化后穿过第一内筒体11进入第一内筒体内孔后再排出返回到乏燃料贮存水池。
42.本实施例中，第一内筒体11和第二内筒体21的结构形式优选为相同，为圆筒状，两者的内径均优选为300mm。第一外筒体12和第二外筒体22的结构形式优选为相同，为圆筒状，两者的内径均优选为800mm。
43.在一些实施方式中，第一内筒体11、第一外筒体12，第二内筒体21、以及第二外筒
体22的侧壁均为多层结构，均包括内层7、外层9、以及丝网层8，其中：丝网层8设于内层7与外层9之间，丝网8的规格可具体根据对应的树脂床层中的树脂颗粒的大小进行选择，以实现不同的净化能力；第一孔洞15设于第一内筒体11的内层和外层上，第二孔洞16设于第一外筒体12的内层和外层上，第三孔洞25设于第二内筒体21的内层和外层上，第四孔洞26设于第二外筒体22的内层和外层上。
44.通过上述设置，可以使第一内筒体11、第一外筒体12、第二内筒体21、以及第二外筒体22各自形成类似“三明治”的多重净化结构，提高净化效果。
45.本实施例中，如图7所示，第一孔洞15、第二孔洞16、第三孔洞25、以及第四孔洞26均呈正三角形方式分布，第一孔洞15、第二孔洞16、第三孔洞25、以及第四孔洞26的直径均为5-10mm，优选为7mm。
46.在一些实施方式中，段体6的底端设有底座支架，第一底板12安装在底座支架上，且第一底板12与底座支架之间设有第一密封圈(图中未示出)，以确保净化后的池水从第一内筒体11的底端流出。
47.具体来说，第一底板13上设有第一凹槽(图中未示出)，第一密封圈设于第一凹槽内。
48.本实施例中，第二顶板24上设有第二凹槽(图中未示出)，第二凹槽内设有第二密封圈，以确保第二吊篮2的顶端与泵之间密封连接。
49.在一些实施方式中，如图6所示，滤芯还包括压缩弹簧5，压缩弹簧5设于第一吊篮1与第二吊篮2之间，压缩弹簧5的两端分别与第一顶板14和第二底板23相抵，以通过第二吊篮2和第一吊篮1的重力作用以及压缩弹簧的弹力作用使第一吊篮的底端与底座支架压紧密封和通过压缩弹簧5的弹力作用使第二吊篮的顶端与泵压紧密封，从而提高滤芯安装及维修更换的便捷性。
50.具体来说，压缩弹簧5的数量可以是一个，也可以是多个，优选为多个，多个压缩弹簧5均匀分布。
51.在一些实施方式中，滤芯还包括第一吊具接口3和第二吊具接口4，第一吊具接口3设于第一吊篮1的第一顶板13上，第二吊具接口4设于第二吊篮2的第二顶板24上，用于连接吊具进行吊装，以便安装及实现远程检修更换。
52.具体来说，第一吊具接口3设于第一顶板14的内孔孔壁上，第二吊具接口4设于第二顶板24的内孔孔壁上。并且，第一吊具接口3的尺寸与第二吊具接口4的尺寸优选为相同，以便采用同一吊具吊装。在维修更换时，通过用吊具上的抓钩依次与第二吊具接口4、第一吊具接口3咬合卡紧，然后起吊，就可以轻松将滤芯从水池内吊出，实现远程检修更换，相比于现有技术，对于滤芯需要在放射性极高的环境中使用的情况，本实施例的滤芯可以在维修更换时降低人员的辐射风险。
53.本实施例中，如图6所示，第一顶板14的内孔的孔径大小优选稍微大于第一内筒体11的内孔直径，以使第一顶板14的内侧边缘向第一内筒体11的内孔中凸出，以形成第一吊具接口3；如图4所示，第二顶板24的内孔的孔径大小优选稍微大于第二内筒体21的内孔直径，以使第一顶板24的内侧边缘向第二内筒体21的内孔中凸出，以形成第二吊具接口4。
54.在一些实施方式中，如图6所示，第一内筒体11的内孔中靠近其顶端的上部位置设有第一堵板18，且第一堵板18的上表面设有凹部，这样可以防止池水流入到第一内筒体11
的上部位置而影响吊装，同时，为吊具提供足够的使用空间，以便吊装。
55.在一些实施方式中，第一顶板14上设有第一螺纹孔(图中未示出)，通过第一螺纹孔往第一环隙中填充树脂颗粒，以形成所述第一树脂床层，第一螺纹孔通过第一丝堵进行封堵。第二顶板24上设有第二螺纹孔，通过第二螺纹孔往第二环隙中填充有树脂颗粒，以形成所述第二树脂床层，第二螺纹孔通过第二丝堵进行封堵。
56.本实施例中，第一螺纹孔和第二螺纹的规格优选采用dn50规格。
57.在一些实施方式中，净化段的段体6内设有卡环，第二外筒体24上设有支撑件28，支撑件和卡环相适配，以使第二外筒体22即第二吊篮2支撑在段体6内。
58.具体来说，如图5所示，支撑件28可以为支撑块，其数量优选为多个，比如四个，多个支撑管呈环状分布。
59.下面对本实施例的乏燃料贮存水池系统的工作过程进行详述，具体如下：
60.通过泵将乏燃料贮存水池内的放射性的池水从第二吊篮顶端输送进入到第二内筒体的内孔中流通，并由内向外依次穿过第二内筒体21、第二树脂床层27、以及第二外筒体22，在第二树脂床层完成初次净化，随后进入到净化段的段体内；之后，段体内的池水由外向内依次穿过第一外筒体12、第一树脂床层17、以及第一内筒体11，在第一树脂床层中完成再次净化，进入到第一内筒体11的内孔中流通，最后由第一内筒体11的底端出口返回到水池。整个净化处理过程，放射性的池水需要先后穿过第二吊篮2中的第二树脂床层27、第一吊篮1中的第一树脂床层17组成的双重净化结构，可避免放射性池水未经过树脂床层净化就直接从返回到水池的“短路”现象，确保净化性能。
61.本实施例的乏燃料贮存水池系统，可实现池内净化，相比于现有技术，可解决池外净化存在的处理能力不足等问题，可满足大型乏燃料贮存水池的运行要求。并且，通过设置环隙结构的第一吊篮和第二吊篮，可确保池水全部穿过第二树脂床层和第一树脂床层，避免发生“短路”现象；通过将第一吊篮和第二吊篮的内、外筒体设置成类似“三明治”的多重净化结构，可进一步提高净化性能；通过选择不同规格的丝网，可以实现不同的净化能力，适应性增强。通过设置第一吊装接口和第二吊装接口，可以使吊装方便，可实现远程安装和检修更换。
62.实施例2
63.本实施例公开一种滤芯的安装/更换方法，用于实施例1所述的乏燃料贮存水池系统，其包括安装步骤和更换步骤。
64.安装步骤包括：将吊具连接到第一吊具接口3上，通过吊具将第一吊篮1吊运至乏燃料贮存水池系统的段体内，将第一吊篮1安装在段体6底端的底座支架上，再将吊具连接到第二吊具接口4上，通过吊具将第二吊篮2吊运至乏燃料贮存水池系统的段体6内，使第二吊篮2的底端安装在第一吊篮的顶部；
65.更换步骤包括：先将吊具连接到第二吊具接口4上，通过吊具将第二吊篮2从乏燃料贮存水池中吊出到无放射性或低放射性的全安全区，再将吊具连接到第一吊具接口3上，通过吊具将第一吊篮1从乏燃料贮存水池中吊出到无放射性或低放射性的全安全区，然后，按照安装步骤将新的或检修后的第一吊篮1和新的或检修后的第二吊篮2依次安装到段体6内。
66.本实施例的滤芯的安装/更换方法，可以减少人员的辐射风险，提高安全性。
67.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。