乏燃料贮运前处理装备及快速干燥方法与流程

本发明涉及核工程，尤其是涉及一种乏燃料贮运前处理装备及快速干燥方法。

背景技术：

1、压水堆核电站在役运行期间，从反应堆中卸出的乏燃料组件暂存在燃料厂房的乏燃料水池中，随着国内机组服役年限的增长，核电站卸出的乏燃料组件日益增多，需要将乏燃料组件从乏燃料水池卸出装载至专用乏燃料贮运容器将其进行离堆贮存或运输至后处理厂进行处理。目前国内现有的压水堆乏燃料组件贮运容器主要包括nac-stc型运输容器、enun 24p型运输容器和nuhoms 32pth1型干式贮存系统的内胆容器三种。

2、对乏燃料贮运容器进行乏燃料组件装载以及卸载的过程中，需对乏燃料贮运容器进行干燥等相关工艺操作。随着国内核电站机组服役年限的增长，越来越多的核电机组面临乏燃料水池满容问题，乏燃料组件转运需求逐年快速递增，并且从2018年开始，有了高燃耗组件的转运需求，为保障高燃耗组件的转运安全，乏燃料运输容器安分报告规定整个乏燃料装载时间不得超过72小时，对整个乏燃料装载和转运工作提出巨大挑战。

3、因此，如何缩减乏燃料装载时间是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的第一个目的是提供一种乏燃料贮运前处理装备，旨在缩减乏燃料装载时间。

2、本发明的第二个目的是提供一种快速干燥方法。

3、为了实现上述第一个目的，本发明提供了如下方案：

4、一种乏燃料贮运前处理装备，包括主体；

5、所述主体包括充气模块、气水分离模块以及第一开关阀；

6、所述主体上还设置有第一容器接口与第二容器接口，所述第一容器接口能够连接乏燃料贮运容器的气体口，所述第二容器接口能够连接所述乏燃料贮运容器的液体口；

7、所述充气模块的气体出口与所述第一容器接口连通，所述第二容器接口与所述第一开关阀的第一接口连通，所述第一开关阀的第二接口与所述气水分离模块的入口连通，所述气水分离模块的气体出口用于与气体排放系统连通，所述气水分离模块的液体出口用于与液体收集装置连通；

8、当所述乏燃料贮运容器内的压力大于或者等于预设压力值时，所述第一开关阀打开，当所述乏燃料贮运容器内的压力小于预设压力值时，所述第一开关阀关闭。

9、在一个具体的实施方案中，所述充气模块包括气源接口、气体过滤器、第一压力变送器以及第二开关阀，

10、所述气源接口用于与气源连通，所述气体过滤器的入口与所述气源接口连通，所述气体过滤器的出口与所述第一压力变送器的入口连通，所述第一压力变动器的出口与所述第二开关阀的第一接口连通，所述第二开关阀的第二接口为所述充气模块的气体出口；

11、和/或

12、所述气水分离模块包括气水分离器、第三开关阀、第四开关阀及排水口接头，

13、所述气水分离器的入口为所述气水分离模块的入口，所述气水分离器的气体出口与所述第三开关阀的第一接口连通，所述第三开关阀的第二接口为所述气水分离模块的气体出口，

14、所述气水分离器的液体出口与所述第四开关阀的第一接口连通，所述第四开关阀的第二接口与所述排水口接头连通，所述排水口接头为所述气水分离模块的液体出口。

15、在另一个具体的实施方案中，所述主体还包括充水模块、第一切换结构及第二切换结构；

16、所述充水模块的出口与所述第一切换结构的第一接口连通，所述第一切换结构的第二接口与所述第一开关阀的第二接口连通，所述第一切换结构的第三接口与所述气水分离模块的入口连通；

17、所述第二切换结构的第一接口与所述第一容器接口连通，所述第二切换结构的第二接口与所述气水分离模块的入口连通，所述第二切换结构的第三接口与所述充气模块的出口连通；

18、所述第一切换结构能够切换至所述第一切换结构的第二接口与第一接口或者第三接口连通，所述第二切换结构能够切换至所述第二切换结构的第一接口与第二接口或者第三接口连通；

19、当需要对所述乏燃料贮运容器进行充气排水时，所述第一容器接口与所述乏燃料贮运容器的气体口连通，所述第二容器接口与所述乏燃料贮运容器的液体口连通，所述第一切换结构切换至所述第一切换结构的第二接口与第三接口连通，所述第二切换结构切换至所述第二切换结构的第一接口与第三接口连通，所述充气模块启动向所述乏燃料贮运容器内充气进行排水；

20、对所述乏燃料贮运容器进行充气吹扫包括持续吹扫及憋压吹扫；

21、当对所述乏燃料贮运容器进行憋压吹扫时，第一容器接口与所述乏燃料贮运容器的气体口连通，所述第二容器接口与所述乏燃料贮运容器的液体口连通，所述第一开关阀关闭，所述第一切换结构切换至所述第一切换结构的第二接口与第三接口连通，所述第二切换结构切换至所述第二切换结构的第一接口与第三接口连通，所述充气模块启动向所述乏燃料贮运容器内充入预设压力的气体后，所述第一开关阀打开，带压气体将所述乏燃料贮运容器内的水气挤出至所述气水分离模块；

22、当对所述乏燃料贮运容器进行持续吹扫时，所述第一容器接口与所述乏燃料贮运容器的气体口连通，所述第二容器接口与所述乏燃料贮运容器的液体口连通，所述第一开关阀打开，所述第一切换结构切换至所述第一切换结构的第二接口与第三接口连通，所述第二切换结构切换至所述第二切换结构的第一接口与第三接口连通，所述充气模块启动向所述乏燃料贮运容器内充气，将所述乏燃料贮运容器内的水气挤出至所述气水分离模块；

23、当需要对所述乏燃料贮运容器进行辅助排水时，所述第一容器接口与所述乏燃料贮运容器的气体口连通，所述乏燃料贮运容器的液体口与排水泵连通，所述第二切换结构切换至所述第二切换结构的第一接口与第三接口连通，所述充气模块启动向所述乏燃料贮运容器内充气进行辅助排水；

24、当需要对所述乏燃料贮运容器进行充水排气时，所述第一容器接口与所述乏燃料贮运容器的气体口连通，所述第二容器接口与所述乏燃料贮运容器的液体口连通，所述第一开关阀打开，所述第一切换结构切换至所述第一切换结构的第一接口与第二接口连通，所述第二切换结构切换至所述第二切换结构的第一接口与第二接口连通，所述充水模块启动向所述乏燃料贮运容器内充水排气；

25、当需要对所述乏燃料贮运容器临时泄压时，所述第一容器接口与所述乏燃料贮运容器的气体口连通，所述气水分离模块的气体出口连通至所述气体排放系统，所述第一开关阀关闭，所述第三切换结构切换至所述第三切换结构的第一接口与第二接口连通，所述第二切换结构切换至所述第二切换结构的第一接口与第二接口连通，进行泄压。

26、在另一个具体的实施方案中，所述主体还包括安全换热模块、第三切换结构以及第四切换结构；

27、所述第三切换结构的第一接口与所述第二切换结构的第一接口连通，所述第三切换结构的第二接口与所述第一容器接口连通，所述第三切换结构的第三接口与所述安全换热模块的第一气体接口连通，所述安全换热模块的第二气体接口与所述第一容器接口连通；

28、所述第四切换结构的第一接口与所述第一开关阀的第二接口连通，所述第四切换结构的第二接口与所述第一切换机构的第二接口连通，所述第四切换结构的第三接口与所述安全换热模块的第一液体接口连通，所述安全换热模块的第二液体接口与所述第一开关阀的第二接口连通；

29、所述第三切换结构能够切换至所述第三切换结构的第一接口与第二接口或者第三接口连通，所述第四切换结构能够切换至所述第四切换结构的第二接口与第一接口或者第三接口连通；

30、当需要冷却所述乏燃料贮运容器时，所述第一开关阀打开，所述第一切换结构切换至所述第一切换结构的第一接口与第二接口连通，所述第二切换结构能够切换至所述第二切换结构的第一接口与第二接口连通，所述第三切换结构能够切换至所述第三切换结构的第一接口与第三接口连通，所述第四切换结构能够切换至所述第四切换结构的第二接口与第三接口连通，所述充水模块启动向所述乏燃料贮运容器内充水；

31、当需要清洗所述乏燃料贮运前处理装备时，所述第一容器接口与所述第二容器接口连通，所述第一切换结构切换至所述第一切换结构的第一接口与第二接口连通，所述第二切换结构能够切换至所述第二切换结构的第一接口与第二接口连通，所述第一开关阀打开，所述第三切换结构能够切换至所述第三切换结构的第一接口与第三接口连通，所述第四切换结构能够切换至所述第四切换结构的第二接口与第三接口连通，所述充水模块启动向所述乏燃料贮运前处理装备内充水，并通过所述气水分离模块排出，完成清洗。

32、在另一个具体的实施方案中，所述充水模块包括水源接口、回水接口、旁路流量调节阀以及流量调节阀，

33、所述水源接口及所述回水接口分别用于与水源连通，

34、所述流量调节阀的入口及所述旁路流量调节阀的入口分别与所述水源接口连通，所述旁路流量调节阀的出口与所述回水接口连通，所述流量调节阀的出口为所述充水模块的出口；

35、和/或

36、所述安全换热模块为板式换热器。

37、在另一个具体的实施方案中，所述主体还包括真空干燥模块；

38、所述主体上还设置有第三容器接口及第四容器接口，所述第三容器接口能够连接所述乏燃料贮运容器的气体口，所述第四容器接口能够连接所述乏燃料贮运容器的液体口；

39、所述真空干燥模块的第一接口分别与所述第三容器接口及所述第四容器接口连通，所述真空干燥模块的第二接口用于与气体排放系统连通；

40、当需要对所述乏燃料贮运容器进行真空干燥时，所述第三容器接口与所述乏燃料贮运容器的气体口连通，所述第四容器接口与所述乏燃料贮运容器的液体口连通，所述真空干燥模块的第二接口与所述气体排放系统连通，所述真空干燥模块启动，对所述乏燃料贮运容器进行真空干燥。

41、在另一个具体的实施方案中，所述主体还包括第五开关阀；

42、所述第五开关阀的第一接口与所述充气模块连通，所述第五开关阀的第二接口分别与所述真空干燥模块的第一接口、所述第三容器接口及所述第四容器接口连通；

43、当需要对所述乏燃料贮运容器填充气体时，所述第三容器接口与所述乏燃料贮运容器的气体口连通，所述第四容器接口与所述乏燃料贮运容器的液体口连通，所述第五开关阀打开，所述充气模块通过所述第三容器接口及所述第四容器接口对所述乏燃料贮运容器填充气体；

44、当需要对所述乏燃料贮运容器进行泄漏检测时，所述第三容器接口与所述乏燃料贮运容器的气体口连通，所述第四容器接口与所述乏燃料贮运容器的液体口连通，向所述乏燃料贮运容器内填充预设量气体后，关闭所述第五开关阀，进行保压试验；

45、或者

46、当需要对所述乏燃料贮运容器进行泄漏检测时，所述第三容器接口与所述乏燃料贮运容器的气体口连通，所述第四容器接口与所述乏燃料贮运容器的液体口连通，关闭所述第五开关阀，启动所述真空干燥模块对所述乏燃料贮运容器抽真空至预设真空度，断开所述真空干燥模块与所述乏燃料贮运容器之间的连接，进行保压试验。

47、在另一个具体的实施方案中，所述真空干燥模块包括真空泵、第二压力变送器、除尘过滤器、滤油过滤器、第六开关阀以及第七开关阀；

48、所述第六开关阀的第一接口为所述真空干燥模块的第一接口，所述第六开关阀的第二接口与所述除尘过滤器的入口连通，所述除尘过滤器的出口与所述真空泵的入口连通，所述真空泵的出口与所述滤油过滤器的入口连通，所述滤油过滤器的气体出口与所述第七开关阀的第一接口连通，所述第七开关阀的第二接口为所述真空干燥模块的第二接口。

49、在另一个具体的实施方案中，所述主体还包括废气排放模块；

50、所述废气排放模块的入口及所述真空干燥模块的第二接口分别与所述气水分离模块的气体出口连通，所述废气排放模块的出口用于与核电站的气体排放系统连通。

51、在另一个具体的实施方案中，所述废气排放模块包括废气过滤器、废气调节阀、气体取样接口以及气体取样回流接口；

52、所述废气调节阀的第一接口为所述废气排放模块的入口，所述废气调节阀的第二接口与所述废气过滤器的入口连通，所述废气过滤器的出口用于排放经过过滤后的气体；

53、所述气体取样接口与所述废气调节阀的第一接口之间通过第八开关阀连通，所述气体取样回流接口与所述废气调节阀的第二接口之间通过第九开关阀连通；

54、当所述乏燃料贮运容器处于持续吹扫的状态时，进行气体取样，此时，取样分析装置的第一取样接口与所述气体取样接口连通，所述第一容器接口与乏燃料贮运容器的气体口连通，所述第二容器接口与所述乏燃料贮运容器的液体口连通，所述取样分析装置的第二取样接口与所述气体取样回流接口连通，所述第八开关阀及所述第九开关阀打开，所述充气模块工作。

55、在另一个具体的实施方案中，所述乏燃料贮运前处理装备还包括电控系统、汲水模块以及转接组件；

56、所述电控系统与所述主体上的各电器件信号连接；

57、所述汲水模块用于供给液体至所述主体；

58、所述转接组件安装在所述主体的各个用于连接所述乏燃料贮运容器的各个接口。

59、根据本发明的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本发明范围内，是本发明具体实施方式的一部分。

60、为了实现上述第二个目的，本发明提供了如下方案：

61、一种快速干燥方法，包括：

62、提供如上述中任意一项中的乏燃料贮运前处理装备；

63、将所述第一容器接口与乏燃料贮运容器的气体口连通，将所述第二容器接口与所述乏燃料贮运容器的液体口连通，将所述气水分离模块的气体出口与乏燃料贮运前处理装备的废气排放模块连通，所述气水分离器模块的液体出口与液体收集装置连通；

64、启动所述充气模块，并关闭所述第一开关阀，向所述乏燃料贮运容器中充入气体，直到所述乏燃料贮运容器内的压力大于或者等于预设压力值，此时，所述第一开关阀打开，在气体压力作用下将所述乏燃料贮运容器内的液体排出至所述气水分离模块中，经过气液分离后，气体通过所述气水分离模块的气体出口排放至所述废气排放模块中，液体通过所述气水分离模块中的液体出口排放至液体收集装置内；当所述乏燃料贮运容器内的压力小于所述预设压力值时，关闭所述第一开关阀，并重复上述步骤，直到所述气水分离模块中的液体出口不再排出液体。

65、本发明提供的乏燃料贮运前处理装备，通过向乏燃料贮运容器内输入气体，使得乏燃料贮运容器内压力升高，在气体压力作用下将乏燃料贮运容器内的残存液体挤出至气水分离模块中，经过气液分离后，气体通过气水分离模块的气体出口排放至废气排放模块中，液体通过气水分离模块中的液体出口排放至液体收集装置内，直到气水分离模块中的液体出口不再排出液体。本发明将乏燃料贮运容器内的残存液体快速压入气水分离模块内进行气水分离，使得残存水可以较为彻底的排出，提高了干燥效率，提升了干燥效果，从而缩短了乏燃料装载时间。