[0001] 用于连续流水硼酸化的便携式设备 [0002] 发明领域 [0003] 本发明的目的是提供一种设备,用于将硼化合物溶解在连续的水流中,以将核电站的反应堆保持在临界条件以下,此外还可以冷却反应堆池或乏燃料池。 [0004] 日本福岛热核电站出现的问题是臭名昭著的,其中不同反应堆缺乏冷却导致反应缺乏控制,其后果众所周知,导致放射性扩散到整个环境,不得不疏散平民。 [0005] 在核电站中,燃料浸入硼酸水溶液中会发生反应,从而发生自持裂变反应。 硼是一种中子清除剂,是中和核燃料反应的理想选择。 根据水中硼的浓度使用硼溶液可以使裂变反应保持稳定、增加或在浓度高时停止反应。 [0006] 回路、初级和存储池的冷却是使用硼化水进行的。 [0007] 在发电厂中,通常有储罐提供含有硼化合物溶液的水,例如硼酸,通常保持在一定温度以避免沉淀并保持所需浓度。 然而,这些水箱的尺寸有限,并且在必要时无法提供超过几个小时的连续流量。 [0008] 因此,硼化供水设施可能无法在需要的紧急情况下使用 足够了,所以有必要有一个外部装置来提供穿孔水,以保持系统的冷却和反应的减少。 [0009] 核电站的安全系统包括一组能够为所有系统供电数十小时的蓄电池,以及一组通常由柴油发动机驱动的发电机,当发生故障时会立即自动启动检测到控制面板中的电源故障。 [0010] 因此,通常所说的外部冷却在头几个小时内不是必需的,因此在设备发生故障几小时后让系统可用就足够了。 [0011] 因此,提出了一种用于以连续流动的方式供应穿孔水的移动装置,包括适应外部水源和调节所述水源的装置、相应部件的混合装置和泵送装置,所有这些都包含在一个 20 英尺的集装箱。 [0012] 发明背景 [0013] KR 2012 0039161 公开了一种用于自动控制核反应堆中的硼浓度以执行必要的日常负荷的装置。 [0014] 它包括温度指示器、轴向功率分配信号和控制棒位置信号。 [0015] SE 98 00940 A 描述了一种用于 PWR 或 BWR 核反应堆的停堆系统,其中布置了允许将硼引入冷却剂中的装置。 还公开了一种用于这种关闭的方法,包括向冷却剂中添加硼以降低反应堆堆芯中的放射性水平。 [0016] JP 2012 083113 描述了一种控制罐中硼的流速和浓度的控制装置,用于控制供应给反应堆的冷却剂的体积。 确定具有目标浓度的主冷却剂的硼酸溶液之间的混合比。 [0017]DE 3618966 A1 描述了一种用于防止核反应堆的燃料室过热的装置。 提供中子吸收材料,由具有高中子吸收能力的氧化物或盐颗粒组成,由二氧化硅、氧化钠、氧化钆、氧化硼等组成。 [0018] US 4844856 A描述了一种自动调节加压核反应堆冷却水中可溶硼含量的方法; 硼化装置和溶解装置的硼化区根据两个控制参数的阀对相对于反应堆调节组在堆芯中的位置和轴向能量不平衡的偏差先验地确定. [0019] US 4582672 A描述了一种用于防止核燃料发电装置意外临界的方法,其中将含有大量硼的水注入反应堆,以将反应堆维持在亚临界条件下。 [0020] CA 1136778 A1 描述了一种用于向水冷核反应堆系统的一次冷却剂中添加硼的设备。 硼酸被注入主冷却剂,以确保在发生事故时停止反应。 该方法包括在储存容器中加热熔融硼酸和水溶液,为产生的蒸汽垫产生足够的压力,将溶液注入反应堆冷却剂。 [0021] WO 2013/158691 A1 涉及一种移动式硼酸化系统,该系统具有多个可移动的组件,包括水源、H2B03 粉末供应、用于混合溶液的混合器,该混合器能够提供具有最小夹气的硼酸溶液和可选的热交换器,该系统能够通过陆地、海上或空中运输到核电厂设施。 [0022] 文件 EP 2600351 A1 描述了一种用于在危机情况下冷却核反应堆堆芯的中子吸收元件的水注入组件和方法,该核反应堆具有包括用于连接的端部的主管 连接到供水系统,另一端连接到与核反应堆的初级回路相连的回路,其中泵和水加热装置设置在管道的两端之间。 注射器允许将水(例如淡水)连续注射到管道中,进入吸收中子的粉末(例如硼酸盐)中,并且机械混合器将粉末与水混合并溶解。 控制单元控制和监测水流和注入粉末的流量。 [0023] 尽管所有这些发明都考虑​​了将硼化水引入反应堆的不同方式,但它们都被整合到工厂的日常工作过程中,但它们并没有解决在对​​所述工厂缺乏控制或发生灾难时的问题,其中需要大量的硼化水,而这不能依赖于工厂本身的设施,因为它们可能会停止运行。 [0024] 文献 PCTES2013070820 是最接近本发明的现有技术文献。 该文件描述了一种连续流动的硼化水设备,该设备不依赖于工厂本身的设施,并且可以通过将其连接到电源(例如便携式发电机)来轻松运输和用作硼化水供应商并将其连接到供水系统。 [0025] 本发明相对于文献PCTES2013070820具有以下优点: [0026] • 它是一个更紧凑、更易于运输的系统。 以前的设备是用两个集装箱运输的,而这个设备可以用一个集装箱运输。 [0027]• 这是一个更简单的系统。 作为本发明的目标的设备包括比先前文件中描述的设备更少数量的元件,这导致更高的可靠性(因为可能导致故障的部件更少)并且更易于组装和运输。 [0028] 对于操作员来说,这是一个更安全的系统,因为它包括消除运输容器大气中硼酸粉尘的系统 设备,如果操作人员接触到这些设备,可能会对他们的健康造成危害。 [0029] • 自动化程度较高的系统,硼酸袋只需要操作人员进行装载,可通过外接吊车或叉车进行装载。 [0030] ·通过本发明的设备目标,产生了更好的材料使用,因为它结合了改善和保证硼酸粉末袋的清空的装置。 [0031] • 它是一种更通用的设备,因为它结合了更多的进水管路、一条盈余管路,以便它可以在低于给水泵最小运行流量的流量下工作,以及可以配置不同的出水管路根据需要,通过一组阀门分配硼酸水或硼酸水和原水的各种流量。 [0032] 发明内容 [0033] 本发明由连续流水钻孔设备组成,该设备易于运输并允许快速使用,只需连接相应的管道和电源,例如便携式发电机。 [0034] 该团队由以下元素组成: [0035] ·一种能够促进硼酸在水中溶解的机械搅拌器优选地,所述机械搅拌器为具有搅拌叶片和挡板的具有截头圆锥底座的圆筒形搅拌器。 优选地,混合器结合电阻以补偿硼酸溶解在水中的吸热反应引起的热损失,避免硼酸在低环境温度和水温的情况下结晶。 • 至少有一根原水入口管线连接到带有入口的混合器。 优选地,原水入口管线包括用于调节进入混合器的原水入口流速的装置。 可选地,进水管线由允许连接第二原水供应源的主线和二级原水入口管线供给。 [0036] • 可选地,该设备包括一条盈余管线,允许在低于供应泵最小运行流量的情况下运行。 [0037] • 龙头至少有一根出水管。 可选地,该设备包括来自混合器的第二水出口,这使得可以将硼酸化水注入第二消费者,例如油罐车。 可选地,在输入管线和输出管线中的至少一个之间存在旁路管线,其允许并行地将硼酸化水注入第一消耗器和将原水注入第二消耗器。 [0038] • 反应器的硼酸进料系统。 [0039] 硼酸进料系统首先由支撑结构形成,其中放置一袋硼酸,即所谓的“大袋”之一,通常具有 1000 千克产品的容量。 [0040]支撑结构优选地布置在升降系统上,例如伸缩结构,即使当所述结构在上方时,这允许它被升高以有助于通过叉车或起重吊车处理硼酸袋容器的顶面。 在后一种情况下,容器包括带有可移除或可缩回盖的开口以允许所述结构突出到其上表面之上。 该结构还可以包括可以手动或自动移除或缩回的上盖和下盖。 [0041] 当传感器通过一组自动动作的刀片检测到袋子在结构中的存在时,就会打开袋子, 在袋子的下部产生切口,以便清空其内容物。 [0042] 可选地,为了使硼酸袋的内容物完全清空,该结构包括一组用于袋子的“按摩器”,由一组压在袋子上的气缸组成,并确保袋子内的所有产品都被清空. [0043] 在用于清空硼酸袋的结构下,有一个锥形罐,可以让从袋中溢出的产品储存一段时间,在空袋中用装满产品的新袋代替。 该系统具有袋中产品已清空的警告系统,因此操作员可以取出清空的袋子并将新袋子放在结构上。 [0044] 倒入锥形罐中的产品被引导至输送机,该输送机将粉状硼酸输送至混合器,通过改变所述输送机的速度来调节混合器水中硼酸的浓度。 传送带的速度可以根据所需浓度的参数自动调节。优选地,传送带是螺旋输送器,将硼酸粉末从锥形罐的底部引导到混合器的顶部,硼酸从此处是倒入搅拌机。 [0045] 在锥形罐和输送机之间,有一个破碎系统,最好由辊式破碎机组成。 该系统确保不会形成硼酸结块或结石,因此硼酸会被供应到粉末混合器,从而促进和优化硼酸在原水中的溶解。 [0046] 在排空结构和锥形罐之间,有一个与硼酸粉尘抽吸系统相连的收集系统,带有自清洁过滤器,以及一个硼酸粉尘的封闭系统。 所述系统防止空气中的颗粒或未被导向锥形罐的颗粒留在容器的大气中,这可能对操作员构成风险。 由以下元素组成的监测和控制系统: o 自动机:管理不同的仪表信号、异常操作值警报以及不同自动化的执行(搅拌机中的水位管理、流量调节输入和输出水量)混合器,根据输入水流管理硼酸输送机的速度,以调节水中硼酸的浓度,控制水温和激活电阻加热器,它还调节硼酸的运行当在支撑结构中检测到开袋叶片存在时,主要和次要出口管路阀门的阀门管理以提供单流硼酸水、一股硼酸水流和另一股原水流,或两股硼酸化水流水等)。 o HMI 屏幕(人机界面):允许系统运行状态的可视化,以及进行相关调整(所需的硼浓度、运行模式等)。 o 远程监控装置:通过该装置,操作人员可以远距离了解系统的运行状态,在系统需要注意时(硼酸袋更换、部分部件故障等)收到警报。 这样,操作员在系统运行期间处于保护区内,从而最大限度地减少了受到的剂量。 [0047] • 保护对辐射最敏感的元件的屏蔽系统,例如带有自动机和所有仪器的电气面板。 [0048] • 可选地,集装箱有一个挂钩,用于带有“Ampliroll”系统的卡车,这是一个用液压缸液压移动的挂钩,安装在传统底盘上,从地面拾取集装箱箱并将它们安装在底盘上并离开它们到位。空容器箱待填充。 以这种方式,钻孔设备的装载和卸载可以更容易和更快速地进行,这在紧急情况下是可取的。 该设备由发电机组补充,为设备系统供电, [0049] • 可选地,该设备具有用于存放工具和辅助元件的外壳。 [0050] 附图的简要说明 [0051] 为了补充所做的描述并为了帮助更好地理解本发明的特征,根据其实际实施例的优选示例,附上一组附图作为所述描述的组成部分。具有说明性和非限制性,以下内容已表示: [0052] 图1显示了根据本发明的一个实施方案选择的用于连续流硼化水的便携式设备的示意图。 [0053] 图2显示了根据本发明的一个实施例选项的用于连续流水硼酸处理的便携式设备的P&ID图。 [0054] 发明实施例说明 [0055] 鉴于前述附图,并且根据所采用的编号,可以在其中看到本发明的优选实施例的示例,其包括以下详细指出和描述的部件和元件。 [0056] 如前所述,连续流动便携式水钻孔设备集成到容器(1)中,优选20英尺的容器。 所述容器包括用于带有“Ampliroll”系统的卡车的挂钩(2)。 [0057] 便携式连续流水硼酸设备包括通向混合器(3)的原水入口管线(17)和来自混合器的硼酸化水出口管线。 (21) 原水入口管线 (17) 由主入口管线 (18) 和二级原水入口管线 (19) 供给,二级原水入口管线允许连接第二原水供应源。 [0058]连接到进水管线 (17) 的还有一条剩余管线 (20),它允许在低于供水泵最小运行流量的情况下运行。 以这种方式,一旦被泵驱动,多余的水流就通过所述多余管线排出。 [0059] 该设备还包括用于来自混合器(3)的硼化水的出口管线(21)。 所述硼酸水出口管线(21)分为主出口管线(22)和副出口管线(23),从而可以将硼酸水注入第二消费者,例如油罐车。 [0060] 在输入管线 (17) 和主输出管线 (22) 之间还有一条旁路管线 (24),这样原水可以通过主输出管线 (22) 注入第一消费者,硼酸化水通过次级出口注入第 (23) 行给第二个消费者。 所述管线(21、22、23、24)的流量的调节通过一组阀来调节,优选通过安装在设备中的自动机操作的电磁阀。 [0061] 容器(1)内有一个圆台形底座的圆柱形混合器(3),它包括一个搅拌叶片和挡板。 混合器采用电阻来补偿硼酸溶解在水中的吸热反应引起的热损失,避免在环境温度和水温降低的情况下硼酸结晶。 [0062] 混合器 (3) 包括来自入口管线 (17) 的原水入口 (4)、粉末硼酸入口 (5) 和硼酸化水出口 (6),指向出口管线 (21)硼化水。 该设备包括允许系统适应外部原水源并调节其操作点的组件,以及用于出水管线(21、22、23)的泵送装置。 优选地,通过具有湿式转子的离心泵将硼酸化水注入消费者,其中该泵直接从混合器的底部抽吸。 在容器(1)中还安装了支撑结构(7),其中存放有硼酸袋(8)(“大袋”)。 [0063] 支撑结构(7)安装在伸缩结构(9)上,可将支撑结构(7)升起,方便硼酸袋(8)的供应。 [0064] 在结构 (7) 的下部有一组刀片 (12),当检测到硼酸袋 (8) 存在时,刀片会自动动作,从而在袋 (8) 的下部产生切口。允许将其内容物清空到锥形罐 (10) 上。 该系统具有袋中产品已清空的警告系统,以便操作员可以取出清空的袋并将新袋放在结构 (7) 上。 锥形罐(10)的功能是容纳足够量的产品,以便在移除空袋(8)并提供装满产品的袋子时硼酸的进料不会停止。 [0065] 为了使硼酸袋中的内容物完全清空,该结构包括一组由一组气压缸 (11) 组成的袋子“按摩器”,压在袋子上并确保袋子内的所有产品都被清空。清空.. [0066] 在排空结构和锥形罐之间,有一个与硼酸粉尘抽吸系统相连的收集系统,带有自清洁过滤器,以及一个硼酸粉尘的封闭系统。 所述系统防止空气中的颗粒或未被导向锥形罐的颗粒留在容器的大气中,这可能对操作员构成风险。 收集系统由收集环 (13) 组成,灰尘通过该收集环被吸入并被引导至密封罐 (14)。 吸入的空气在通过一组自清洁过滤器后被排出。 [0067]将倒入锥形罐 (10) 中的产品倒入传送带 (16) 上,在所示实施例中,传送带是可调速螺旋钻,它将粉状硼酸从锥形罐 (10) 的底部输送到硼酸入口(5)设置在混合器(3)的顶部,硼酸从入口(5)倒入混合器(3)。 在锥形罐与输送机之间设置有辊式破碎机(15)。 该系统确保不会形成硼酸结块或结石,因此硼酸会被供应到粉末混合器,从而促进和优化硼酸在原水中的溶解。