用于核電站的制硼裝置及制硼方法
【專利摘要】一種用于核電站的制硼裝置及制硼方法，制硼裝置包括內(nèi)部設(shè)置加熱器的容器、溫度檢測器以及控制箱，容器的側(cè)壁上連接有取水管道和排水管道，排水管道上安裝有將容器內(nèi)的溶液抽離容器的排水傳輸泵；使用該裝置的制硼方法是：根據(jù)目標硼濃度以及目標體積計算硼酸原料總量，確定出口硼濃度及對應(yīng)的第一預(yù)設(shè)水溫，向容器注入原溶液至預(yù)設(shè)水位，再加入硼酸原料，待水溫到達第一預(yù)設(shè)水溫后，硼酸溶解完全，得到具備出口硼濃度的硼酸溶液，并將其排出至乏池稀釋，經(jīng)過多批次制備最終將所有制備好的硼酸儲存在乏池中備用，在新建核電站首批新燃料到場接收以及首次裝料前，REA系統(tǒng)不可用的情況下，制備硼酸以防止結(jié)晶而對系統(tǒng)設(shè)備功能產(chǎn)生安全風(fēng)險。
【專利說明】用于核電站的制硼裝置及制硼方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及新建核電站的新燃料接收和首次裝料工作時的系統(tǒng)安全保護領(lǐng)域，尤 其涉及一種用于新建核電站首批新燃料到場接收以及首次裝料前制備高濃度硼酸，以提供 必要的生物屏蔽保證廠房工作人員的安全的用于核電站的制硼裝置及制硼方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 核電廠新燃料接收前要求KX廠方(核燃料廠房）的乏池(乏燃料水池）必須存滿高 濃度的含硼水，其主要目的是吸收中子，防止發(fā)生燃料組件發(fā)生臨界，以及提供必要的生物 屏蔽以保證廠房工作人員的安全。首次裝料則要求核電站相關(guān)系統(tǒng)內(nèi)存滿含硼水，相關(guān)系 統(tǒng)包括RX廠房（反應(yīng)堆廠房）燃料水池。
[0003] 按照核電站系統(tǒng)的運行功能，REA系統(tǒng)(反應(yīng)堆硼和水補給系統(tǒng)）可以用來制備高 濃度的含硼水，并通過其對應(yīng)的傳硼管線以及PTR系統(tǒng)(反應(yīng)堆及乏燃料水池冷卻和處理 系統(tǒng)）把含硼水輸送到各個系統(tǒng)以及燃料水池，從而以滿足新燃料接收和裝料的對硼水的 需求。
[0004] 目前，核電機組中REA系統(tǒng)具有配制高濃度含硼水的功能。在新燃料接收和裝料 前，含硼水的制備和運送主要工作流程如圖1中的粗線所示：
[0005] 如圖1所示，圖1是現(xiàn)有技術(shù)中REA系統(tǒng)硼水傳輸簡圖；REA005BA (硼酸制備罐） 制備的高濃度硼酸通過REA003P0 (或REA004P0,硼酸運輸泵）以及相應(yīng)的管線把需求的硼 酸輸送到換料水箱儲存。
[0006] 在新燃料接收前，換料水箱里的硼酸經(jīng)過乏池循環(huán)冷卻泵及相應(yīng)管線輸送到KX 廠房燃料水池。核電站裝料前，把換料水箱的硼酸通過乏池循環(huán)冷卻泵運送RX廠房的燃料 水池，具體傳輸流程見圖2中的粗線所示，圖2是現(xiàn)有技術(shù)中PTR系統(tǒng)硼水傳輸簡圖。
[0007] REA系統(tǒng)制硼及傳輸功能在核電機組正常運行時可以滿足燃料接收和裝料的對硼 水的需求。但是在新建核電站的調(diào)試階段，此部分功能無法滿足新燃料接收所需乏池存滿 高濃度硼水的要求，以及首次裝料前的硼水需求。其主要是由于目前核電建設(shè)的工期、核燃 料建造以及核燃料運輸?shù)瓤陀^因素的存在，導(dǎo)致新建核電機組的首批燃料到廠時，核電建 設(shè)正處理全面的調(diào)試階段，REA系統(tǒng)不具備配制和傳輸硼水的能力，以及由于在調(diào)試期間部 分系統(tǒng)中不允許有含硼水通過以防止結(jié)晶而對系統(tǒng)設(shè)備功能產(chǎn)生安全風(fēng)險。
[0008] 因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述新建核電站首批新燃料到場 接收以及首次裝料前，REA系統(tǒng)不可用，不能制備高濃度硼酸以防止結(jié)晶而對系統(tǒng)設(shè)備功能 產(chǎn)生安全風(fēng)險的缺陷，提供一種用于新建核電站首批新燃料到場接收以及首次裝料前制備 高濃度硼酸，以提供必要的生物屏蔽保證廠房工作人員的安全的用于核電站的制硼裝置及 制硼方法。
[0010] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種用于核電站的制硼裝置， 用于新建核電站首批新燃料到場接收以及首次裝料前制備高濃度硼酸，包括內(nèi)部設(shè)置有加 熱器的容器、用于監(jiān)測所述容器內(nèi)的溶液的水溫的溫度檢測器以及控制箱，
[0011] 所述容器的側(cè)壁上連接有用于往所述容器注入原溶液的取水管道和用于將容器 內(nèi)的硼酸溶液排出所述容器的排水管道，所述取水管道分別連接所述容器與水源系統(tǒng)，所 述排水管道分別連接所述容器與乏池，且所述排水管道位于所述取水管道下方，所述排水 管道上安裝有將所述容器內(nèi)的硼酸溶液抽離所述容器的排水傳輸泵；
[0012] 所述控制箱分別連接至所述加熱器和排水傳輸泵，所述控制箱用于根據(jù)所述容器 內(nèi)的溶液的水位及水溫控制所述加熱器和排水傳輸泵。
[0013] 本發(fā)明所述的用于核電站的制硼裝置，其中，所述排水管道上位于所述排水傳輸 泵的下游處安裝有用于將硼酸溶液從所述容器單向流通至所述乏池的排水閥門。
[0014] 本發(fā)明所述的用于核電站的制硼裝置，其中，所述水源系統(tǒng)為核島除鹽水分配系 統(tǒng)或乏池，
[0015] 當所述水源系統(tǒng)為核島除鹽水分配系統(tǒng)時，所述取水管道上安裝有用于將所述原 溶液從所述核島除鹽水分配系統(tǒng)單向流通至所述容器的取水閥門；
[0016] 當所述水源系統(tǒng)為乏池時，所述制硼裝置還包括安裝在所述取水管道上且連接至 所述控制箱、將所述原溶液抽往所述容器的取水傳輸泵，所述取水管道上位于所述取水傳 輸泵的下游安裝有用于將所述原溶液從所述乏池單向流通至所述容器的取水閥門。
[0017] 本發(fā)明所述的用于核電站的制硼裝置，其中，所述容器的側(cè)壁位于所述排水管道 上方連接有用于在加熱的過程中促進所述容器內(nèi)的溶液循環(huán)的管道，所述管道的輸出端連 接至所述容器上，所述管道的輸入端連接至所述排水傳輸泵和排水閥門之間；
[0018] 所述管道上安裝有用于將所述容器內(nèi)的溶液經(jīng)所述排水管道回流至所述容器的 循環(huán)控制閥門。
[0019] 本發(fā)明所述的用于核電站的制硼裝置，其中，所述制硼裝置還包括連接至所述控 制箱并用于攪拌所述容器內(nèi)的溶液的攪拌器和置于所述容器內(nèi)并用于裝添硼酸原料的濾 網(wǎng)。
[0020] 本發(fā)明還公開了一種用于核電站的制硼方法，所述方法包括：
[0021] S1、根據(jù)要制備硼酸溶液的目標硼濃度以及目標體積，計算硼酸原料總量；
[0022] S2、確定從排水管道排出的硼酸溶液的出口硼濃度，并根據(jù)所述出口硼濃度確定 每批次制備時需要添加的硼酸原料的批次重量以及對應(yīng)于所述出口硼濃度的第一預(yù)設(shè)水 溫；
[0023] S3、往所述容器注入原溶液至預(yù)設(shè)水位，將具備所述批次重量的硼酸原料加入容 器內(nèi)，在注入原溶液的過程中，通過控制箱控制加熱器加熱；
[0024] S4、待容器內(nèi)的溶液的水溫達到第一預(yù)設(shè)水溫時，硼酸原料溶解完全，將制備好的 具備所述出口硼濃度的硼酸溶液通過排水管道排出到乏池；轉(zhuǎn)步驟S3繼續(xù)下一個批次的 制備直至所述硼酸原料總量全部制備完畢。
[0025] 本發(fā)明所述的用于核電站的制硼方法，其中，在所述步驟S3之前，將乏池充滿除 鹽水至所述目標體積，
[0026] 所述步驟S3中，注入原溶液具體包括：從乏池經(jīng)取水管道向所述容器內(nèi)注入原溶 液至預(yù)設(shè)水位，第一批次制備時，所述原溶液為所述除鹽水，之后的其他批次制備時，所述 原溶液為來自乏池的在所述除鹽水中參雜了之前所有批次溶解的硼酸原料形成的溶液。
[0027] 本發(fā)明所述的用于核電站的制硼方法，其中，在所述步驟S3之前，將乏池注入除 鹽水至初始水位，
[0028] 所述步驟S3中，注入原溶液具體包括：從核島除鹽水分配系統(tǒng)經(jīng)取水管道向所述 容器內(nèi)注入原溶液至預(yù)設(shè)水位，所述原溶液為除鹽水。
[0029] 本發(fā)明所述的用于核電站的制硼方法，其中，在所述步驟S3中：
[0030] 加入硼酸原料的時機為容器內(nèi)的溶液的水溫達到第二預(yù)設(shè)水溫，所述第二預(yù)設(shè)水 溫為初始環(huán)境溫度與所述第一預(yù)設(shè)水溫的平均值。
[0031] 本發(fā)明所述的用于核電站的制硼方法，其中，在所述步驟S3中加入硼酸原料后， 保持排水閥門關(guān)閉，打開循環(huán)控制閥門、排水傳輸泵入口控制閥門和排水傳輸泵，促進所述 容器內(nèi)的溶液的循環(huán)，加速硼酸原料的溶解。
[0032] 實施本發(fā)明的用于核電站的制硼裝置及制硼方法，具有以下有益效果：本發(fā)明將 硼酸制備過程分為多批次，每個批次都利用制硼裝置將硼酸原料制備得到高濃度的硼酸溶 液，再排出至乏池中稀釋得到具備目標硼濃度的硼酸溶液。主要是根據(jù)要制備的目標硼濃 度以及目標體積，確定出口硼濃度及對應(yīng)于出口硼濃度的第一預(yù)設(shè)水溫，向容器注入原溶 液至預(yù)設(shè)水位，再加入硼酸原料，通過控制水溫到達第一預(yù)設(shè)水溫后，硼酸溶解完全得到具 備出口硼濃度的硼酸溶液，并將其排出至乏池稀釋，經(jīng)過多批次制備最終將所有制備好的 硼酸溶液儲存在乏池中備用，在新建核電站首批新燃料到場接收以及首次裝料前，REA系統(tǒng) 不可用的情況下，制備高濃度硼酸以防止結(jié)晶而對系統(tǒng)設(shè)備功能產(chǎn)生安全風(fēng)險。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033] 下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：
[0034] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中REA系統(tǒng)硼水傳輸簡圖；
[0035] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中PTR系統(tǒng)硼水傳輸簡圖；
[0036] 圖3是本發(fā)明用于核電站的制硼裝置的簡單結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖4A是本發(fā)明用于核電站的制硼裝置部分結(jié)構(gòu)的主視圖；
[0038] 圖4B是本發(fā)明用于核電站的制硼裝置部分結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0039] 圖5是溫度與硼濃度的對應(yīng)關(guān)系示意圖。

【具體實施方式】
[0040] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明 本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0041] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述首批新燃料到場接收以及首次裝料前，REA系統(tǒng)不可用， 不能制備高濃度硼酸以防止結(jié)晶而對系統(tǒng)設(shè)備功能產(chǎn)生安全風(fēng)險的缺陷，提供一種用于新 建核電站首批新燃料到場接收以及首次裝料前制備高濃度硼酸，以提供必要的生物屏蔽保 證廠房工作人員的安全的用于核電站的制硼裝置及制硼方法。
[0042] 本發(fā)明將硼酸溶液制備過程分為多批次，每個批次都利用制硼裝置將硼酸原料制 備得到高濃度的硼酸溶液，再排出至乏池中稀釋得到具備目標硼濃度的硼酸溶液。
[0043] 參考圖3-4B，圖3是本發(fā)明用于核電站的制硼裝置的簡單結(jié)構(gòu)示意圖；圖4A是本 發(fā)明用于核電站的制硼裝置部分結(jié)構(gòu)的主視圖；圖4B是本發(fā)明用于核電站的制硼裝置部 分結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0044] 制硼裝置，主要包括：容器1、取水管道2、取水閥門4、取水傳輸泵9、排水管道3、 排水閥門7、排水傳輸泵6、管道13、循環(huán)控制閥門8、排水傳輸泵入口控制閥門5、加熱器 11、溫度檢測器（圖未示)、攪拌器10、濾網(wǎng)12和控制箱（圖未示)，其中：
[0045] 容器1的側(cè)壁上連接有用于往容器1注入原溶液的取水管道2和將制備制備好的 具備出口硼濃度的硼酸溶液排出容器1的排水管道3,取水管道2連接容器1與水源系統(tǒng)， 排水管道3連接容器1與乏池，且排水管道3位于取水管道2下方，排水管道3上安裝有用 于將硼酸溶液抽離容器1的排水傳輸泵6,即硼酸溶液經(jīng)排水管道3的輸入端后通過排水 傳輸泵6的入口和出口單向流通至乏池；制備硼酸時，首先從取水管道2注入原溶液到容器 1至預(yù)設(shè)水位，加入硼酸原料溶解，制備得到具備出口硼濃度的硼酸溶液后再經(jīng)排水管道3 排出到乏池中稀釋得到具備目標硼濃度的硼酸溶液，乏池參考圖2中D所示。取水管道2 的輸出端固定在容器1的側(cè)壁上距離容器1頂部第一預(yù)設(shè)高度處，排水管道3的輸入端固 定在容器1的側(cè)壁上距離容器1底部第二預(yù)設(shè)高度處。
[0046] 硼酸溶液的飽和濃度與其溶解度有關(guān)，溶解度與溫度有關(guān)，具體為，要制備的硼酸 溶液濃度越高，對應(yīng)的溶解溫度越高，因此，在容器1內(nèi)設(shè)置加熱器11，加熱器11為條形， 可以將加熱器11堅直固定安裝在容器1底部，優(yōu)選的，加熱器11平行于容器1底部且加熱 器11的一端固定在容器1相對于取水管道2的側(cè)壁上且距離容器1底部第三預(yù)設(shè)高度的 位置；其中，第三預(yù)設(shè)高度小于第二預(yù)設(shè)高度。
[0047] 優(yōu)選的，第一預(yù)設(shè)高度小于等于0. 3m，第二預(yù)設(shè)高度參考圖4A中的a所示，a等于 0. 3m，第三預(yù)設(shè)高度小于0. 3m。設(shè)置第一預(yù)設(shè)高度主要是避免容器1內(nèi)的溶液滿溢，便于控 制水位，設(shè)置第二預(yù)設(shè)高度可以避免將容器1內(nèi)的溶液全部排盡，且第三預(yù)設(shè)高度小于第 二預(yù)設(shè)高度，加熱器11位于排水管道3下面。
[0048] 制硼裝置的優(yōu)化就是規(guī)定容器1容積的大少、形狀、重量以及設(shè)置加熱器11的功 率、加熱器11的布置等措施，使之在限制條件下能發(fā)揮較高功效。制硼裝置的限制條件主 要是現(xiàn)場的存放空間、加熱器11的功率、人力消耗、容器1重量以及輔助吊車的有效吊運標 高等方面?；谝陨舷拗茥l件，容器1的有效容積為6m 3較為合適，有效容積指每次制硼排 出的容量，即排水管道3位置起到預(yù)設(shè)水位的容量，取水管道2位于有效容積之上，即預(yù)設(shè) 水位不會超過取水管道2連接的位置，避免容器1內(nèi)的溶液滿溢，預(yù)設(shè)水位距離容器1頂部 的距離參考圖4A中的c所示，c等于0. 3m，考慮燃料廠房大廳的存放位置，容器1橫截面的 寬度或者直徑設(shè)置為2m為宜。具體裝置的形狀是選擇圓筒形還是立方體形主要是從容器 1的高度和散熱面積來考慮，高度影響輔助吊車的吊運以及人員操作等方面，散熱面積則影 響升溫速率。相對于立方體形，圓筒形容器1比較高，不方便人員操作，雖然圓筒形容器1 其散熱面積較小，有利于快速升溫；但是制硼裝置存放于燃料廠房大廳，其環(huán)境溫度基本保 持恒定，沒有強對流空氣，且增大了加熱器11功率，故散熱問題影響較小。
[0049] 基于以上考慮，選擇立方體形的容器1，容器1的橫截面為邊長為2m的正方形，有 效容積為6m 3對應(yīng)的高度參考圖4A中的b所示，b等于1. 5m，容器1的高度為1. 5+0. 3+0. 3， 即為2. lm。
[0050] 加熱器11是整個制硼裝置的關(guān)鍵部件，直接關(guān)系整個制硼的速率。考慮到加熱的 均勻，優(yōu)選為多個加熱器11并排安裝，結(jié)合容器1的大小，本實施例中優(yōu)選為3個。選擇加 熱器11主要考慮其功率的大小以及如何布置，但是由于臨時制硼期間使用的是廠區(qū)的臨 時安裝電源控制箱，所以限制其功率不能太大，而功率太大也將造成電纜選擇以及端接的 諸多困難，故加熱器11的功率設(shè)置為3X40kW，且均平行安裝于容器1的底部，這樣布置的 優(yōu)點在于在注入原溶液時就可以投入全部加熱器11，使之提前對水進行加熱以提高制硼效 率。
[0051] 水源系統(tǒng)包括核島除鹽水分配系統(tǒng)和乏池：
[0052] 當水源系統(tǒng)為核島除鹽水分配系統(tǒng)時，如圖中B所示，由于核島除鹽水分配系統(tǒng) 本身具備相關(guān)的壓力泵，取水管道2上僅安裝有用于將原溶液從核島除鹽水分配系統(tǒng)單向 流通至容器1的取水閥門4,即取水管道2直接通過取水閥門4后連接至核島除鹽水分配系 統(tǒng)，此種情況下，任意批次中的原溶液都為除鹽水；
[0053] 當水源系統(tǒng)為乏池時，如圖中A所示，制硼裝置還包括安裝在取水管道2上且連接 至所述控制箱、將原溶液抽往容器1的取水傳輸泵9,取水管道2上位于取水傳輸泵9的下 游安裝有用于將原溶液從乏池單向流通至容器1的取水閥門4,即取水閥門4連接在取水傳 輸泵9的出口處，取水管道2依次通過取水閥門4和取水傳輸泵9后連接至乏池，值得注意 的是，這種情況下原溶液分為兩種：在第一批次制備時，原溶液為乏池中的除鹽水，在之后 的其他批次制備時，原溶液為來自乏池的參雜有硼酸的溶液，且硼酸濃度低于目標硼濃度， 因為每批次制備完成的具備出口硼濃度的硼酸溶液都排出到了乏池稀釋，而之后又將乏池 中的溶液抽往容器1作為原溶液。
[0054] 容器1的側(cè)壁位于所述排水管道3正上方連接有用于在加熱的過程中促進容器1 內(nèi)的溶液循環(huán)的管道13,管道13的輸出端連接至容器1上，管道13的輸入端連接至排水傳 輸泵6和排水閥門7之間，即連接至排水管道3中排水傳輸泵6的下游和排水閥門7的上 游，管道13上安裝有用于將容器1內(nèi)的溶液經(jīng)排水管道3回流至容器1的循環(huán)控制閥門8， 排水管道3上位于排水傳輸泵6的上游還可以安裝有排水傳輸泵入口控制閥門5,在利用攪 拌棒10對攪拌容器1內(nèi)的溶液進行攪拌時，排水傳輸泵入口控制閥門5控制溶液不會進入 排水傳輸泵6。在對容器1內(nèi)的溶液加熱溶解硼酸的過程中，在排水閥門7關(guān)閉的前提下， 啟動排水傳輸泵6,同時打開循環(huán)控制閥門8和排水傳輸泵入口控制閥門5,容器1內(nèi)的溶 液就實現(xiàn)了一個小循環(huán)看，可以加速硼酸原料的溶解，另一方面在溶解硼酸的過程中，啟動 攪拌器10以不停的攪拌容器1內(nèi)的溶液，加速硼酸原料的溶解。
[0055] 濾網(wǎng)12置于容器1內(nèi)，用于裝添硼酸原料，主要是防止雜質(zhì)積存在容器1內(nèi)。
[0056] 溫度檢測器用于監(jiān)測水溫，例如，利用溫度計直接檢測水溫，溫度檢測器也可以固 定安裝在容器1內(nèi)壁以實時監(jiān)測水溫，水位可以在容器1壁上做標記即可。
[0057] 控制箱，連接至加熱器11、排水傳輸泵6、取水傳輸泵9和攪拌器10,根據(jù)水位和水 溫，操作控制箱控制加熱器11、排水傳輸泵6、取水傳輸泵9和攪拌器10開和關(guān)。
[0058] 具體的，打開取水閥門4,往容器1內(nèi)注原溶液，如果取水來自乏池，則還需要通過 控制箱首先啟動取水傳輸泵9，注入原溶液到容器1內(nèi)至水位超過加熱器11后，按壓控制箱 上的相關(guān)按鈕啟動加熱器11，當水位到達預(yù)設(shè)水位時，關(guān)閉取水閥門4和取水傳輸泵9,停 止注入原溶液，當監(jiān)測到水溫到達第二預(yù)設(shè)水溫時，往濾網(wǎng)12中加入硼酸原料，通過控制 箱啟動攪拌器10,為了加速硼酸溶解，可以在加熱的過程中打開小循環(huán)通路，即在排水閥門 7關(guān)閉的情況下，打開循環(huán)控制閥門8、排水傳輸泵6、排水傳輸泵入口控制閥門5，管道13、 排水管道3和容器1之間形成一個小型的循環(huán)通路，在攪拌的基礎(chǔ)上結(jié)合小循環(huán)從而加速 硼酸的溶解，在水溫到達第一預(yù)設(shè)水溫，硼酸溶解完畢，關(guān)閉循環(huán)控制閥門8并打開排水閥 門7,停止攪拌器10和加熱器11的工作，如果還有下一個批次的硼酸需要制備，則加熱器 11繼續(xù)工作，排出制好的具備出口硼濃度的硼酸溶液，待硼酸溶液排出完畢，重復(fù)注入原溶 液過程，繼續(xù)下一輪的制備。
[0059] 當然，也可以將閥門從手動控制改為自動控制，此時設(shè)計傳感系統(tǒng)，傳感系統(tǒng)包括 采集容器1內(nèi)的水位和水溫的傳感器，優(yōu)選的在容器1內(nèi)壁的不同高度位置處分別安裝一 個溫度傳感器，例如在有效容積內(nèi)，自排水管道3起往容器1頂部方向，每間隔0. 5m安裝一 個溫度傳感器，所有的溫度傳感器采集到的水溫取平均值作為測量到的水溫。
[0060] 本發(fā)明的制硼裝置在新建核電站首批新燃料到場接收以及首次裝料前，REA系統(tǒng) 不可用的情況下，可以制備具備出口硼濃度的硼酸，出口硼濃度的濃度值比較高，將制備好 的硼酸輸送至乏池稀釋得到具備目標硼濃度的硼酸，且本發(fā)明規(guī)定容器1的容積的大少、 形狀，以及設(shè)置加熱器11的功率、加熱器11的布置等措施，使之在限制條件下能發(fā)揮較高 功效。
[0061] 本發(fā)明還公開了一種利用上述的制硼裝置的制硼方法，方法包括：
[0062] S1、根據(jù)要制備硼酸的目標硼濃度以及目標體積，計算硼酸原料總量；
[0063] 為便于分裝轉(zhuǎn)運，與乏池連接有裝灌池，裝灌池參考圖2中D所示，例 如，假設(shè)乏池體積：1326m 3,裝灌池體積：230m3 ;新燃料接收所需乏池中的目標 硼濃度一般為：（2200±100)mg/kg;則使用硼酸總量：（1326m3+230m 3) Xlt/ m3X2200X 1(Γ6Χ61. 83/10. 811 ~ 21t，硼酸原料為25kg/桶，即大約需要850桶硼酸。
[0064] S2、確定從排水管道3排出的硼酸溶液的出口硼濃度，并根據(jù)所述出口硼濃度確 定每批次制備時需要添加的硼酸原料的批次重量以及對應(yīng)于所述出口硼濃度的第一預(yù)設(shè) 水溫；
[0065] 出口硼濃度過低會增加制備的批次，因此會影響制備效率，出口硼濃度過高，對加 熱的要求很高，單次制備的時間也會增加，綜合考慮，應(yīng)該確定一個比較適中的出口硼濃 度，因此，制備的出口硼濃度優(yōu)選為12000mg/kg，按照此出口硼濃度，每批次制備需要硼酸 原料16桶，因此將步驟S1中的850桶硼酸分為54批次制備完成，同時根據(jù)此出口硼濃度 確定對應(yīng)的第一預(yù)設(shè)水溫，具體方法如下：
[0066] 首先按照硼酸的溶解度可以得出對應(yīng)溫度下的飽和溶液的中B10濃度N為：
[0067] N=D · m (1)
[0068] 硼酸的溶解度見表1 :
[0069] 表 1
[0070]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于核電站的制硼裝置，用于新建核電站首批新燃料到場接收以及首次裝料前 制備高濃度硼酸，其特征在于，包括內(nèi)部設(shè)置有加熱器（11)的容器（1 )、用于監(jiān)測所述容器 (1)內(nèi)的溶液的水溫的溫度檢測器以及控制箱， 所述容器（1)的側(cè)壁上連接有用于往所述容器（1)注入原溶液的取水管道（2)和用于 將所述容器（1)內(nèi)的硼酸溶液排出所述容器（1)的排水管道（3)，所述取水管道（2)分別連 接所述容器（1)與水源系統(tǒng)，所述排水管道（3)分別連接所述容器（1)與乏池，且所述排水 管道（3)位于所述取水管道（2)下方，所述排水管道（3)上安裝有將所述容器（1)內(nèi)的硼酸 溶液抽離所述容器（1)的排水傳輸泵（6); 所述控制箱分別連接至所述加熱器（11)和排水傳輸泵（6)，所述控制箱用于根據(jù)所述 容器（1)內(nèi)的溶液的水位及水溫控制所述加熱器（11)和排水傳輸泵（6 )。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于核電站的制硼裝置，其特征在于，所述排水管道（3)上位 于所述排水傳輸泵（6)的下游處安裝有用于將硼酸溶液從所述容器（1)單向流通至所述乏 池的排水閥門（7)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于核電站的制硼裝置，其特征在于，所述水源系統(tǒng)為核島 除鹽水分配系統(tǒng)或乏池， 當所述水源系統(tǒng)為核島除鹽水分配系統(tǒng)時，所述取水管道（2)上安裝有用于將所述原 溶液從所述核島除鹽水分配系統(tǒng)單向流通至所述容器（1)的取水閥門（4); 當所述水源系統(tǒng)為乏池時，所述制硼裝置還包括安裝在所述取水管道（2)上且連接至 所述控制箱、將所述原溶液抽往所述容器（1)的取水傳輸泵（9)，所述取水管道（2)上位于 所述取水傳輸泵（9)的下游安裝有用于將所述原溶液從所述乏池單向流通至所述容器（1) 的取水閥門（4)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于核電站的制硼裝置，其特征在于，所述容器（1)的側(cè)壁位 于所述排水管道（3)上方連接有用于在加熱的過程中促進所述容器（1)內(nèi)的溶液循環(huán)的管 道（13 )，所述管道（13 )的輸出端連接至所述容器（1)上，所述管道（13 )的輸入端連接至所 述排水傳輸泵（6 )和排水閥門（7 )之間； 所述管道（13)上安裝有用于將所述容器（1)內(nèi)的溶液經(jīng)所述排水管道（3)回流至所述 容器（1)的循環(huán)控制閥門（8)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于核電站的制硼裝置，其特征在于，所述制硼裝置還包括 連接至所述控制箱并用于攪拌所述容器（1)內(nèi)的溶液的攪拌器（10)和置于所述容器（1)內(nèi) 并用于裝添硼酸原料的濾網(wǎng)（12)。
6. -種用于核電站的制硼方法，其特征在于，所述方法包括： 51、 根據(jù)要制備硼酸溶液的目標硼濃度以及目標體積，計算硼酸原料總量； 52、 確定從排水管道（3)排出的硼酸溶液的出口硼濃度，并根據(jù)所述出口硼濃度確定 每批次制備時需要添加的硼酸原料的批次重量以及對應(yīng)于所述出口硼濃度的第一預(yù)設(shè)水 溫； 53、 往所述容器（1)注入原溶液至預(yù)設(shè)水位，將具備所述批次重量的硼酸原料加入容器 (1)內(nèi)，在注入原溶液的過程中，通過控制箱控制加熱器（11)加熱； 54、 待容器（1)內(nèi)的溶液的水溫達到第一預(yù)設(shè)水溫時，硼酸原料溶解完全，將制備好的 具備所述出口硼濃度的硼酸溶液通過排水管道（3)排出到乏池；轉(zhuǎn)步驟S3繼續(xù)下一個批次 的制備直至所述硼酸原料總量全部制備完畢。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于核電站的制硼方法，其特征在于， 在所述步驟S3之前，將乏池充滿除鹽水至所述目標體積， 所述步驟S3中，注入原溶液具體包括：從乏池經(jīng)取水管道（2)向所述容器（1)內(nèi)注入 原溶液至所述預(yù)設(shè)水位，第一批次制備時，所述原溶液為所述除鹽水，之后的其他批次制備 時，所述原溶液為來自乏池的在所述除鹽水中參雜了之前所有批次溶解的硼酸原料形成的 溶液。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于核電站的制硼方法，其特征在于，在所述步驟S3之前，將 乏池注入除鹽水至初始水位， 所述步驟S3中，注入原溶液具體包括：從核島除鹽水分配系統(tǒng)經(jīng)取水管道（2)向所述 容器（1)內(nèi)注入原溶液至預(yù)設(shè)水位，所述原溶液為除鹽水。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于核電站的制硼方法，其特征在于，在所述步驟S3中： 加入硼酸原料的時機為容器（1)內(nèi)的溶液的水溫達到第二預(yù)設(shè)水溫，所述第二預(yù)設(shè)水 溫為初始環(huán)境溫度與所述第一預(yù)設(shè)水溫的平均值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于核電站的制硼方法，其特征在于，在所述步驟S3中加入 硼酸原料后，保持排水閥門（7)關(guān)閉，打開循環(huán)控制閥門（8)、排水傳輸泵入口控制閥門（5) 和排水傳輸泵（6)，促進所述容器（1)內(nèi)的溶液的循環(huán)，加速硼酸原料的溶解。
【文檔編號】C01B35/10GK104045094SQ201310572134
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】王剛, 王浪浪, 郭均, 張劍, 汲大朋, 田闊, 石全建, 劉廷浩, 王昭強, 王曉飛, 楊爽, 丁福權(quán), 令劍 申請人:中廣核工程有限公司, 中國廣核集團有限公司