專利名稱:用于從冷卻循環(huán)的冷卻劑中分離中子吸收劑的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于從核技術設備的冷卻劑中分離中子吸收劑的方法，其中冷卻劑通過在可與冷卻循環(huán)(也稱為冷卻循環(huán)回路)連接的分離裝置里加熱而汽化并使汽化的冷卻劑與未汽化的中子吸收劑分開從分離裝置里排出。另外本發(fā)明還涉及一種用于從核技術設備的冷卻劑中分離中子吸收劑的裝置。
背景技術：
為了冷卻核技術設備使用了冷卻劑，在該冷卻劑中溶解有一種所謂的中子吸收齊U，例如硼酸。為了調(diào)節(jié)冷卻劑的組成成分，從壓水反應堆的冷卻循環(huán)里取出反應堆冷卻劑并使之分離成純的冷卻水(去離子水)和中子吸收劑，例如濃縮的硼酸溶液狀。去離子水和濃縮的中子吸收劑在分離之后以所希望的定量配比又輸入到反應堆冷卻循環(huán)里去。
對于從冷卻劑中分離中子吸收劑來說已知的是:含有中子吸收劑的反應堆冷卻劑差不多完全汽化了。從分離裝置里或者連續(xù)地借助于濃度和液位控制的調(diào)節(jié)裝置來取出具有所希望濃度的中子吸收劑溶液并補充冷卻劑(連續(xù)的方法)?？商鎿Q的方式是在達到所希望的中子吸收劑濃度時使分離過程中斷并將分離裝置下面部位里的汽化器池槽清空(不連續(xù)的方法)。汽化的冷卻劑在作為分離裝置的底部塔里由同樣也部分地轉(zhuǎn)化為蒸汽相的硼酸進行清洗，而且汽化的冷卻劑在冷凝器里冷凝為所希望的冷卻劑去離子水(Deionat)。由于蒸汽揮發(fā)性小，溶解在輸入的反應堆冷卻劑中的中子吸收劑，例如硼酸(H3BO3)，就作為濃縮物返回停留在分離裝置的池槽里。這兩種產(chǎn)物去離子水和中子吸收劑被儲存在儲存容器里并在需要時又輸送給反應堆冷卻循環(huán)。
如果要使在汽化設備中所產(chǎn)生的冷卻劑去離子水從反應堆循環(huán)回路中輸出以用于減少反應堆冷卻劑中的氚含量，那就使溶解的放射性惰性氣體在脫氣設備里分離并引入排氣系統(tǒng)。脫氣設備通常包括填充塔，該塔具有連接于分離裝置池槽上的汽化器，在該汽化器里將部分量的已脫氣的冷卻劑汽化。來自分離裝置的待脫氣的去離子水被引入到填充塔頭部并與升起的冷卻劑蒸汽逆流地緩緩流過填充塔，其中通過強烈的接觸而發(fā)生去離子水的脫氣。在填充塔上方，該汽化的冷卻劑在回流冷凝器里冷凝，并回流入填充塔。通過氣體冷卻器使不能冷凝的氣體從去離子水中輸出至合適的排氣系統(tǒng)里。隨后利用泵把由溶解的放射性情性氣體所釋放的冷卻劑從填充塔的汽化池槽里抽出。
類似的脫氣設備同樣也被用于從新鮮的含氧的，需要用于補充冷卻劑的去離子水里排出干擾過程的氧氣。在這種情況下使去離子水在前接的加熱器里預熱到填充塔里的過程溫度并接著在填充塔里與氧氣分離開。
在現(xiàn)有技術中已知的方法中將對于在兩個填充塔中進行汽化所需的過程熱量利用輔助蒸汽輸入，該輔助蒸汽取自于熱電廠中的輔助蒸汽供應網(wǎng)絡。反應堆冷卻劑的輸入和輸出溫度達到大約50°C，含有氧氣的去離子水以大約20°C的平均環(huán)境溫度被輸送給填充塔。所有迄今為止實現(xiàn)的，具有附屬的脫氣裝置的中子吸收劑汽化設備例如在大約為1.0巴的環(huán)境壓力的情況下和因此在差不多為100°C溫度的情況下運轉(zhuǎn)用于汽化過程(沸點溫度)。所必需的熱功率近似地由所希望的去離子水流量與在汽化器中汽化的冷卻劑的比焓和所輸入的加硼冷卻劑的焓之差相乘而得出。
大約相同大小的熱功率必須從冷凝器和汽化設備的氣體冷卻器以及脫氣設備里借助于冷卻水被輸出。無論是輔助蒸汽供給系統(tǒng)還是冷卻水供給系統(tǒng)都導致了必要的裝置的成本大大提高并且降低了核技術設備的能量功率。因此在具有大約1200MW電功率的一種壓水反應堆中，由于輔助蒸汽-和附加的冷卻水供給系統(tǒng)而可能引起大于5MW熱能的損失。
為了避免這些缺點，DE19833739C1作為最接近的現(xiàn)有技術公開了一種方法和一種裝置用于從冷卻劑中分離吸收中子的吸收劑，其中從填充塔中流出的冷卻劑蒸汽在壓縮機里借助于一種機械的余汽壓縮在溫度升高的情況下被壓縮并將這樣得到的熱能用于加熱分離裝置。
在現(xiàn)有技術中已知的用于從冷卻劑中分離中子吸收劑的方法和裝置的不足之處在于:需要有附加的熱源，尤其是電阻加熱裝置，以便尤其是在裝置起動時確保使分離裝置加熱至工作溫度。此外必須將附加的電阻加熱裝置在運行時所產(chǎn)生的余熱通過一個通風系統(tǒng)排走。除此之外，為了限制汽化的冷卻劑的過熱并使壓縮機冷卻，必須不斷將水噴射入汽化的冷卻劑里。機械式壓縮機，尤其是余汽壓縮機具有外置的驅(qū)動電機并因此在軸上需要昂貴的密封系統(tǒng)，以阻止帶有放射性的介質(zhì)排出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是避免上述的缺點并提出用于從核技術設備的冷卻劑中分離中子吸收劑的一種方法和一種裝置，該方法和裝置與已知的方法和裝置相比是運行可靠的并且自身能量消耗很小。
該任務通過權利要求
1所述的特征來解決。根據(jù)本發(fā)明設計為:至少一個布置在具有冷卻水的冷卻循環(huán)中的換熱器從冷卻循環(huán)中取得熱能并利用該熱能用于其它的過程加熱，尤其是用于在作為分離裝置的硼酸塔里使反應堆冷卻劑汽化。為了從技術上可以利用在冷卻水中所含的余熱，設計有熱泵，其具有在熱泵循環(huán)中被引導的制冷介質(zhì)，其中通過壓縮機的機械壓縮功率確保了制冷介質(zhì)的對于實際應用所必需的升溫。
通過應用一種單獨的具有作為載熱介質(zhì)的非放射性制冷介質(zhì)的熱泵循環(huán)(也稱為熱泵循環(huán)回路)就不需要在溫度升高的情況下，在具有難于控制的軸密封性和冷卻要求的壓縮機里來壓縮帶有放射性的反應堆冷卻劑。同時在僅使用表面換熱器時在熱能傳輸至反應堆冷卻劑的情況下就避免了反應堆冷卻劑蒸汽的過熱并因此避免了中子吸收劑(硼酸)以結(jié)晶形式的一種化學沉積(Ausfall)的風險，否則的話這可能會引起核技術設備的故障。
在該方法的一個有利的設計方案中，將汽化的冷卻劑輸送給回流換熱的預熱器和/或冷凝器和/或氣體冷卻器。冷凝器和/或氣體冷卻器把在汽化的冷卻劑冷凝時所釋放的熱能輸送給冷卻水，其中換熱器則由于閉合的冷卻循環(huán)系統(tǒng)從冷卻水里又吸出熱能。這樣獲得的熱能又尤其是用于使反應堆冷卻劑汽化和/或在分離裝置里用于使冷卻劑脫氣。
冷卻水的循環(huán)回路有利地與核技術設備的中間冷卻水系統(tǒng)相連接。在冷凝器里和/或在氣體冷卻器里被冷卻水所吸收的熱能和輸出至冷卻水的熱能大部分又從冷卻水的冷卻循環(huán)中利用換熱器取出并又應用于在各自的分離裝置里使冷卻劑汽化。與已知的輔助蒸汽加熱的硼酸汽化-和脫氣設備不同的是:對于實施分離過程所必需的很大的過程熱量根據(jù)本發(fā)明大部分又被回收并將這些熱能繼續(xù)應用于持續(xù)的分離過程。熱量回收在閉合的冷卻循環(huán)中進行，從而使借助于換熱器又取出了通過冷凝器和/或氣體冷卻器而輸出至冷卻循環(huán)中的熱能。不帶有放射性冷卻水的閉合的冷卻循環(huán)因此根據(jù)本發(fā)明用作一種熱存儲器。
有利的是將這在冷卻水的循環(huán)回路中可以取得的熱能借助于換熱器同樣也用于給其它的分離裝置輸送熱量并且/或者用于升高在以換熱器形式的補加水預熱器里的新的含氧的冷卻劑的溫度。這還減少了在核技術設備內(nèi)部的熱負荷，這種熱負荷必須利用中間冷卻水系統(tǒng)排出至周圍環(huán)境。尤其是在具有很高輔助冷卻水溫度的位置上，熱負荷的加大帶來了對于從核技術設備里放出熱量的附帶的高成本。閉合的冷卻水循環(huán)回路因此可以用作為用于不同熱源的儲熱器，如冷凝器或者氣體冷卻器，以及用于不同的換熱器形式的冷卻源，其中換熱器借助于具有循環(huán)的制冷介質(zhì)的閉合的熱泵循環(huán)尤其是對分離裝置里的汽化過程提供了所吸收的熱能。
把冷卻水循環(huán)回路連接于核技術設備的中間冷卻循環(huán)還提供了以下優(yōu)點:用于換熱器循環(huán)回路的熱能可以用于系統(tǒng)的起動過程。因此其優(yōu)點是不需要附帶的熱源。
為了在熱力學方面有利地利用該方法，將熱泵循環(huán)中的制冷介質(zhì)在汽化器里汽化并使汽化的制冷介質(zhì)在提高壓縮機里溫度的情況下進行壓縮。接著使汽化的制冷介質(zhì)在冷凝器里在放出熱量的情況下液化并通過節(jié)流器卸壓地又輸送給換熱器的汽化器。通過對在熱泵循環(huán)的初級側(cè)上由于熱量而從冷卻水中汽化出的制冷介質(zhì)的壓縮，使制冷介質(zhì)蒸汽進一步加熱。這種加熱的制冷介質(zhì)蒸汽則用作熱介質(zhì)，該熱介質(zhì)用于在分離裝置的池槽里使利用中子吸收劑而富集(angereichten)的反應堆冷卻劑汽化。借助于冷凝器，制冷介質(zhì)只是與該利用中子吸收劑富集的反應堆冷卻劑處于熱工技術方面的接觸狀態(tài)，該反應堆冷卻劑由于熱對流而在分離裝置的池槽和換熱器之間循環(huán)。通過將循環(huán)回路分開來防止制冷介質(zhì)的污染，尤其是放射性作用。布置在熱泵循環(huán)中的帶有節(jié)流器的管路將液化的制冷介質(zhì)又輸送給熱泵循環(huán)的初級側(cè)，從而使這樣冷卻的制冷介質(zhì)在熱循環(huán)之內(nèi)又用來重新吸收來自中間冷卻系統(tǒng)的熱能。
真空泵有利地在分離裝置之內(nèi)產(chǎn)生一個與環(huán)境壓力不同的壓力，尤其是一個比環(huán)境壓力較小的靜壓。通過真空泵有利地在分離裝置里產(chǎn)生一個0.125巴的靜壓。通過降低在分離裝置里的靜壓提供了以下可能性:在較低的壓力情況下并因此在較低的溫度時如以前那樣實施分離過程，將汽化的冷卻劑分離成組成部分，即冷卻劑和中子吸收劑。此外這可以在同時相對小的壓力情況下使可靠的和證明合適的制冷介質(zhì)應用在閉合的換熱器循環(huán)回路里，例如象四氟乙烷，和因此實現(xiàn)了良好的流量系數(shù)(Lieferzahl)。
此外視為優(yōu)點的是:將一起引導的但不能冷凝的氣體的成分在冷凝器里和/或在氣體冷卻器里進行分離并輸送給排氣系統(tǒng)。理想地，真空泵布置在排氣系統(tǒng)之前并隨著裝置中壓力的降低同時吸出不能冷凝的氣體或者說在對含氧的去離子水進行脫氣時吸出氧氣。
汽化的冷卻劑有利地被輸送給回流換熱的預熱器，從而使裝置的熱回收率因此再次提聞。[0021]壓水反應堆的加硼的反應堆冷卻劑蒸餾分離成產(chǎn)物，即作為冷卻劑的去離子水和作為中子吸收劑的濃縮硼酸溶液，以及溶解的放射性惰性氣體從去離子水中作為反應堆冷卻劑的組成部分脫氣或者從新鮮的、含氧的冷卻劑中脫除氧氣，這些相比于通常的分離方法在較低的壓力情況下和因此在較低的溫度時如以往通常的那樣實施。因此減少了對于分離過程所必需的過程熱量。此外將對于分離過程所必需的熱能在回流換熱的預熱器中放出給待分離的反應堆冷卻劑和/或在冷凝器里和/或在氣體冷卻器里放出給冷卻水的閉合的冷卻循環(huán)。冷卻水的閉合的冷卻循環(huán)將熱能從冷凝器和/或從氣體冷卻器引向幾個換熱器。密封的裝有制冷介質(zhì)的換熱器又吸收大部分熱能，其中制冷介質(zhì)汽化。在熱泵循環(huán)之內(nèi)的溫度水平通過機械壓縮制冷介質(zhì)蒸汽而提高。接著將加熱的制冷介質(zhì)蒸汽在第二個閉合的換熱器循環(huán)回路內(nèi)引至系統(tǒng)中的耗熱裝置，例如硼酸塔或者脫氣塔。用于分離過程的要從外面輸入的功率和利用冷卻水要向外排出的功率可以借助于本發(fā)明相比于對應的利用輔助汽化或者電阻加熱裝置加熱的分離裝置來說降低80%以上。
因此借助于本發(fā)明減少了作用在中間冷卻系統(tǒng)上的熱負荷。本發(fā)明有助于使核技術設備即使在具有不利的冷卻水情況，尤其是具有高冷卻水溫度的位置上也可以運行。在輔助設備建筑物里，通風系統(tǒng)的熱負荷同樣也被大大降低，這是因為在應用本發(fā)明的情況下，設備部件經(jīng)受的過程溫度不大于50°C，(在壓力絕對為0.125巴時，在分離裝置里)。這在通風系統(tǒng)中引起了大大的簡化和引起了成本的降低。取消了提供來自于熱電廠設備的常規(guī)部分的作為附加熱源的輔助蒸汽。相比于現(xiàn)有技術中已知的具有機械的余汽壓縮的設備來說，本發(fā)明的部件技術明顯更簡單、更少需要維護和更加可靠。不需要用于起動系統(tǒng)的附加裝置。可靠地避免了反應堆冷卻劑蒸汽的過熱以及結(jié)晶殘留硼酸的沉淀(Abscheidung)的風險。取消了用于電阻加熱器的昂貴的附加的供電系統(tǒng)。
該任務同樣也通過權利要求
11所述的特征來解決。根據(jù)本發(fā)明設計了一種裝置，用于從核技術設備的反應堆冷卻劑中分離中子吸收劑，這種裝置具有熱部件，該熱部件從汽化的冷卻劑里至少部分地吸出熱能并放出給具有冷卻水的冷卻循環(huán)，其中至少一個布置在具有冷卻水的冷卻循環(huán)里的換熱器從冷卻循環(huán)里吸出熱能并且該換熱器為其它的工藝過程提供熱能，尤其是用于分離裝置的供熱。
在該裝置的一個有利設計方案中設計了:至少一個冷凝器和/或至少一個氣體冷卻器作為熱部件將汽化的冷卻劑的熱能傳輸至冷卻水的冷卻循環(huán)，其中換熱器又從冷卻水的冷卻循環(huán)中吸出熱能，并且用于汽化反應堆冷卻劑的分離裝置和/或用于使冷卻劑脫氣的分離裝置將這樣獲得的熱能應用于使反應堆冷卻劑汽化。通過使用具有在閉合的中間循環(huán)回路中被引導的制冷介質(zhì)的熱泵，在采用機械壓縮功的情況下實現(xiàn)了對于余熱的可利用性來說必需的溫度升高。
熱泵循環(huán)中的制冷介質(zhì)在汽化器里汽化，而且汽化的制冷介質(zhì)在溫度升高的情況下在壓縮機里被壓縮。接著使汽化的制冷介質(zhì)在放熱的情況下在冷凝器里液化。然后在節(jié)流器中使液化的制冷介質(zhì)減壓并冷卻，隨后又輸送給熱泵循環(huán)回路的汽化器。在冷凝器中放出的熱能被輸送給在分離裝置的池槽中利用中子吸收劑而富集的反應堆冷卻水，從而使具有中子吸收劑的反應堆冷卻水在管路系統(tǒng)中從分離裝置的池槽至熱泵循環(huán)進行循環(huán)，并吸收在熱泵循環(huán)里的冷凝器的熱能。
真空泵有利地在一個分開裝置里并因此在這些分離裝置里，產(chǎn)生一種與環(huán)境壓力不同的壓力，因此在系統(tǒng)內(nèi)部確保了一種與環(huán)境壓力不同的，尤其是較小的靜壓。
該任務同樣也通過權利要求
15所述的特征作為核技術設備，尤其是作為壓水反應堆，利用一種用于從反應堆冷卻劑中分離出一種中子吸收劑的具有熱能回收的裝置來解決。
本發(fā)明的其它有利的設計方案見從屬權利要求
。


以下根據(jù)實施例對本發(fā)明詳細加以說明。附圖舉例所示為:
圖1:具有一些與冷卻水的冷卻循環(huán)相連接的換熱器的根據(jù)本發(fā)明的裝置的簡化的管路系統(tǒng)圖；
圖2:具有選出的熱力學狀態(tài)參數(shù)，用于具有2200ppm硼作為中子吸收劑的加硼水的汽化的根據(jù)本發(fā)明的裝置的簡化的管路系統(tǒng)圖；
圖3:具有選出的熱力學狀態(tài)參數(shù)，僅用于含氧去離子水的脫氣的根據(jù)本發(fā)明的裝置的簡化的管路系統(tǒng)圖；和
圖4:熱泵循環(huán)的詳圖。
具體實施方式
圖1示出了具有三個連接于冷卻水KW的冷卻循環(huán)的熱泵循環(huán)5，15，25的、根據(jù)本發(fā)明的裝置2的簡化的管路系統(tǒng)圖。從儲存容器14(未詳細示出)出發(fā)利用汽化器進料泵21將含有硼酸的反應堆冷卻劑RK輸入裝置2里，其中反應堆冷卻劑RK被分離成可以再次應用的成分-去離子水作為冷卻劑K和濃縮的硼酸溶液形式的中子吸收劑NA。在回流換熱(rekuperative)的預熱器22里將輸入的反應堆冷卻劑RK從儲存容器里的溫度，例如20°C環(huán)境溫度加熱到大約40°C。為了加熱反應堆冷卻劑RK，利用了一部分在50°C時從硼酸塔3里排出并汽化的冷卻劑KD。然后將預熱的反應堆冷卻劑RK引入硼酸塔3的池槽20里，在那里它與那里已有的具有例如7000ppm硼(在50°C，0.125巴時處于沸騰狀態(tài))的硼酸溶液NA混和。硼酸塔3的池槽20的內(nèi)容物通過自然的對流而被驅(qū)動，在硼酸塔3的池槽20和制冷介質(zhì)KM的閉合的熱泵循環(huán)5的換熱器39之間循環(huán)，熱泵循環(huán)其中通過硼酸塔3的加熱將一部分反應堆冷卻劑RK汽化。閉合的熱泵循環(huán)5的制冷介質(zhì)KM并不與反應堆冷卻劑RK或者中子吸收劑NA直接接觸，而只是在換熱器39中向硼酸塔3釋放出所儲存的熱能。
汽化的冷卻劑KD的量由熱泵循環(huán)5的加熱功率來確定。對于EPR-等級的壓水反應堆來說，這種加熱功率例如可以達到6600kW，因此可以達到汽化率為2.71kg/s。當反應堆冷卻劑RK汽化時大部分硼酸作為中子吸收劑NA濃縮地保留在硼酸塔3的池槽20里(濃度大約為7000ppm硼)。較少部分的中子吸收劑NA隨著冷卻劑蒸汽KD從硼酸塔3的池槽20里對應于取決于濃度和壓力的分配系數(shù)而流出，例如為lOppm。為了進一步降低在冷卻劑蒸汽KD中的中子吸收劑NA的濃度，將冷卻劑蒸汽KD從下向上經(jīng)過硼酸塔3來輸送。冷卻劑蒸汽KD在通過硼酸塔3的每個底部時與位于底部上的沸騰的冷卻劑K進行強烈的物質(zhì)交換，其中中子吸收劑NA的濃度逐漸地進一步下降并且最終達到濃度小于2ppm。
為了維持所述的物質(zhì)交換過程，在硼酸塔3的頭部輸入所獲得的去離子水K的例如為0.4kg/s的回流，該回流在壓力側(cè)被冷凝物泵23分流。將在硼酸塔3的頭部排出的冷卻劑蒸汽KD輸送經(jīng)過回流換熱的預熱器22，在這預熱器里將一部分所含的熱能為了進行預熱而傳送至輸入的反應堆冷卻劑RK。冷卻劑蒸汽KD從回流換熱的預熱器22里流出，并繼續(xù)流入冷凝器24。在冷凝器24里使冷卻劑蒸汽KD幾乎完全冷凝，然而并不過冷。使少量殘留的冷卻劑蒸汽KD流入氣體冷卻器26，在該冷卻器中通過進一步的冷卻使剩余的冷卻劑蒸汽KD冷凝。來自氣體冷卻器26和冷凝器24的冷凝物作為冷卻劑K被收集在冷凝物容器27里，而利用真空泵6將不能冷凝的氣體GAS從氣體冷卻器26里吸出并繼續(xù)輸送至排氣系統(tǒng)35。在冷凝物容器27里所收集的冷凝物是所希望的冷卻劑去離子水K。利用冷凝物泵28將去離子水K泵入去離子水儲存容器17，在那里隨時準備好將其在反應堆冷卻循環(huán)中再次應用。
對應于硼酸作為中子吸收劑NA隨輸入的含有硼酸的反應堆冷卻劑RK的輸送，從硼酸塔3的池槽20里利用吸出泵13將濃縮的硼酸溶液NA吸出，并輸入未詳細示出的硼酸儲存容器18。中子吸收劑NA的吸出量這樣來設定，從而確保了在預先設定的濃度例如為7000ppm的情況下，在硼酸塔3的池槽20里和在裝置2內(nèi)部的生產(chǎn)流程里，中子吸收劑NA總是有恒定的濃度。
為了吸收在冷凝器24和氣體冷卻器26里的冷凝熱，應用來自發(fā)電廠的中間冷卻水系統(tǒng)16的冷卻水KW，使之通過這兩個裝置。冷卻水KW從中間冷卻水系統(tǒng)16的溫度例如為36°C時通過吸收在冷凝器24和氣體冷卻器26里的冷凝熱而升溫至例如46°C，并在冷卻水集水池7里匯集。利用冷卻水循環(huán)泵12將冷卻水KW從冷卻水集水池7里經(jīng)過回流分配器8通過換熱器38又輸送回前置分配器9。換熱器38是熱泵循環(huán)5的組成部分，屬于該熱泵循環(huán)的也還有換熱器39、壓縮機37和節(jié)流器40。在圖1中示出了熱泵循環(huán)5的圖示簡化的管路系統(tǒng)圖。在圖4中再次將熱泵循環(huán)5放大并詳細地示出，其中在次級側(cè)只示出與這兩個換熱器38和39的管路連接，然而未示出熱泵循環(huán)與分離裝置3的冷卻劑循環(huán)回路或汽化器循環(huán)回路的連接。
在熱泵循環(huán)5的汽化器中，冷卻水KW將以前在冷凝器24和/或在氣體冷卻器26里所吸收的熱能在換熱器38的初級側(cè)上釋放至熱泵循環(huán)5內(nèi)的制冷介質(zhì)KM。在熱泵循環(huán)5的另一側(cè)上流動的冷卻劑K來自硼酸塔3的池槽20，它在換熱器39里吸收通過壓縮機37壓縮的、并因此溫度升高的制冷介質(zhì)蒸汽KMD的熱能。在硼酸塔3的池槽20和換熱器39之間循環(huán)的冷卻劑K被繼續(xù)加熱和汽化，并作為冷卻劑/冷卻劑蒸汽的混合物K/KD導回硼酸塔3。冷卻水KW通過在換熱器38里的放熱從較高溫度(46°C )冷卻到中間冷卻水系統(tǒng)16的溫度(36°C )。然后冷卻水KW又被前置分配器9輸送給冷凝器24和氣體冷卻器26用于使來自硼酸塔3的冷卻劑蒸汽KD冷凝/冷卻。由此形成冷卻水循環(huán)回路，利用該冷卻水循環(huán)回路將隨冷卻劑蒸汽KD在塔的頭部從硼酸塔3里排出的熱能通過兩個閉合的循環(huán)回路(冷卻水KW的冷卻循環(huán)和具有制冷介質(zhì)KM的熱泵循環(huán)5)輸送至硼酸塔3的池槽20熱栗。
因為換熱器38或者說熱泵循環(huán)5不能從冷卻水KW里將在冷凝器24和/或在氣體冷卻器26上吸收的熱能完全取出，因此總是從發(fā)電廠的中間冷卻水系統(tǒng)16中有少量的冷卻水KW經(jīng)過前置分配器9流入上述的冷卻水循環(huán)回路。相同量的冷卻水在溫度相應升高時被回流分配器8又輸出至中間冷卻水系統(tǒng)16里。冷卻水調(diào)節(jié)閥19用于調(diào)節(jié)該冷卻水流量。按此方式輸出的熱能小于熱泵循環(huán)5的壓縮機37的電功率，其被輸送給裝置2作為可利用的熱能。在電輸送的可利用熱能和利用冷卻水KW引出的熱能之間的差相當于相對于從反應堆冷卻劑儲存容器14里添加的含有硼酸的反應堆冷卻劑RK的溫度來說在儲存容器17，18里的冷卻劑K的加熱升溫和作為中子吸收劑NA的濃縮硼酸溶液的加熱。
在熱泵循環(huán)5里借助于從冷卻水KW的循環(huán)回路中所吸收的熱能使制冷介質(zhì)KM汽化并在溫度升高的情況下通過壓縮機37繼續(xù)壓縮，從而使制冷介質(zhì)蒸汽KMD將熱能通過換熱器39又傳輸至在硼酸塔3的池槽20里循環(huán)的、沸騰的、濃縮的硼酸溶液。壓縮機37是密封閉合的電驅(qū)動的壓縮機熱泵。在熱泵循環(huán)5的汽化器里，也就是在換熱器38里，通過由冷卻水KW所傳輸?shù)臒崮苁怪评浣橘|(zhì)KM，優(yōu)選為四氟乙烷，在恒定的溫度下汽化。在熱泵循環(huán)5的冷凝器里，也就是在換熱器39里，在初級側(cè)，使汽化的制冷介質(zhì)KMD冷凝，并同時，在次級側(cè)，使在汽化器循環(huán)回路36里引導的含硼的反應堆冷卻劑K汽化。
在熱泵循環(huán)5的汽化器里，也就是在換熱器38里必要時使汽化的制冷介質(zhì)KMD還略微地過熱。熱泵循環(huán)5的壓縮機37抽吸在汽化器里所產(chǎn)生的制冷介質(zhì)蒸汽KMD，和在溫度升高的情況下壓縮該蒸汽，并將汽化的制冷介質(zhì)KMD輸送至熱泵循環(huán)5的冷凝器里，也就是換熱器39里。汽化的制冷介質(zhì)KMD在此過熱了。汽化的制冷介質(zhì)KMD通過冷卻至飽和狀態(tài)而釋放出熱能用于加熱在硼酸塔3池槽20里的作為中子吸收劑NA的硼酸溶液。在恒定溫度時通過汽化的制冷介質(zhì)KMD的冷凝而放熱并接著使液態(tài)的制冷介質(zhì)KM略微地過冷。使制冷介質(zhì)KM經(jīng)過節(jié)流器40流出至熱泵循環(huán)5的汽化器里，也就是說換熱器38里，從而使熱泵循環(huán)過程變完整。通過在換熱器39里的放熱，制冷介質(zhì)KM的溫度如此地降低，以至于在熱泵循環(huán)5的汽化器里，也就是在換熱器38里，重新吸收來自冷卻水KW的熱能。
對于根據(jù)本發(fā)明的方法來說，只需要通過熱泵循環(huán)5的壓縮機37使汽化的制冷介質(zhì)KMD的壓力相對小地從大約6巴升高到差不多20巴。因此熱泵過程(取決于壓縮機結(jié)構(gòu)類型)可以達到一個很好的流量系數(shù)ε >6。這流量系數(shù)意味著:僅有小于對硼酸塔3所必需熱能的1/6必須通過電功率經(jīng)過熱泵循環(huán)5的壓縮機37輸入，而其余大于5/6的所需要的熱能則從中間冷卻水系統(tǒng)16的冷卻水KW中取得。
如果要將在硼酸汽化器設備3，20至28里所獲得的去離子水作為冷卻劑K從核技術設備I里排出，那就需要除了上述的分離過程之外還要在這些屬于根據(jù)本發(fā)明的分離裝置2的脫氣設備29至31里進行脫氣。利用冷凝物泵23將冷卻劑K輸送至脫氣塔30的頭部并在位于其中的填料堆積物31之上送入。在脫氣塔30里，同樣如在硼酸塔3里借助于真空泵6設定一個壓力0.125巴(絕對壓)。送入的來自冷凝物容器27的冷卻劑K的溫度差不多為50°C并因此處于沸騰狀態(tài)，如果它通過從上向下的重力經(jīng)過填料堆積物在脫氣塔30里緩緩流動的話。在脫氣塔30的池槽29上經(jīng)過一個汽化器循環(huán)36'連有一個在次級側(cè)接入在一個熱泵循環(huán)15里的換熱器39'，該換熱器使一部分聚集在池槽29里的脫氣過的冷卻劑K通過從閉合的熱泵循環(huán)5輸入熱量而汽化。
在池槽29里汽化的冷卻劑K的部分相當于經(jīng)過脫氣設備30的冷卻劑通過量的大約3%至5%。所產(chǎn)生的冷卻劑蒸汽KD經(jīng)過脫氣塔30升起并在填料堆積物31里與緩緩流下的冷卻劑K進行強烈的物質(zhì)交換，因此產(chǎn)生了所希望的脫氣效果。在脫氣塔30頭部流出的冷卻劑蒸汽KD進入回流冷凝器32。在回流冷凝器32里使其差不多完全冷凝并且在此-如果情況確實如此-只非常輕微地過冷。剩余的少量冷卻劑蒸汽KD被繼續(xù)引入氣體冷卻器33，其中在氣體冷卻器33里通過繼續(xù)冷卻使剩余的冷卻劑蒸汽KD沉淀。來自氣體冷卻器33和來自回流冷凝器32的冷凝物由于重力的作用回流到脫氣塔30的頭部，而利用真空泵6將不能冷凝的氣體GAS從氣體冷卻器33里抽出并繼續(xù)引入排氣系統(tǒng)35里。
為了吸收在回流冷凝器32里和在氣體冷卻器33里的冷凝熱，通過回流冷凝器32和氣體冷卻器33將冷卻水KW從核技術設備I的中間冷卻水系統(tǒng)16中引出。在此，冷卻水Kff例如從36°C加熱升溫到46°C。匯集在脫氣塔30的池槽29里的脫過氣的冷卻劑K利用脫氣抽吸泵34被輸送至對應的、未示出的廢水收集容器17里，從這里起在相應的檢查控制之后使該脫過氣的冷卻劑從核技術設備I中排出。
對于脫過氣的冷卻水K的部分汽化所需的熱能通過熱泵循環(huán)15來提供，該循環(huán)回路就其而言應用冷卻水KW作為熱源，該冷卻水以例如46°C的溫度從回流冷凝器32和氣體冷卻器33里流出并匯集在冷卻水集水池7里。同樣如在硼酸汽化設備3的上述情況下，利用冷卻水循環(huán)泵12使閉合的冷卻水循環(huán)回路運行起來，利用該冷卻水循環(huán)回路將隨冷卻劑蒸汽KD在塔頭上從脫氣塔30里傳出的熱能傳輸至在脫氣塔30的池槽29旁的熱泵循環(huán)
15。因為即使在脫氣塔30的情況下，換熱器38'也不能從冷卻水KW里將在回流冷凝器32和氣體冷卻器33上所吸收的熱能完全取出，因此總是有少量的冷卻水KW從核技術設備I的中間冷卻水系統(tǒng)16經(jīng)過前置分配器9流入冷卻水循環(huán)回路。相同量的冷卻水KW在溫度相應升高時被回流分配器8又輸出到中間冷卻水系統(tǒng)16里。調(diào)節(jié)閥19用于調(diào)節(jié)該冷卻水流量。按此方式輸出的熱能相當于第二個熱泵循環(huán)15的壓縮機37'的電功率。
閉合的熱泵循環(huán)15同樣起到如同該屬于硼酸汽化設備3的閉合的熱泵循環(huán)5的功能。溫度、壓力和因此流量系數(shù)ε (Lieferzahl)優(yōu)選地如在第一個熱泵循環(huán)5時那樣相同。所需的電功率由于冷卻劑K的所要汽化的量較小而更要小得多。
一種類似的方法被應用于為冷卻系統(tǒng)提供新的含氧的冷卻劑K。如果核技術設備
I的冷卻劑儲備必須被補充的話，那就從去離子水分配系統(tǒng)中取出新的冷卻劑K。所提供的冷卻劑K在正常情況下并不是無氧的，因而必須在使用之前進行脫氣。這在上述的脫氣塔30里進行。來自于去離子水分配系統(tǒng)的冷卻劑K的平均環(huán)境溫度例如為20°C，因此必須在能夠?qū)⑵漭斎朊摎馑?0之前，預熱到過程溫度50°C (在壓力為0.125巴(絕對壓)的情況下)。這根據(jù)本發(fā)明在另一個熱泵循環(huán)25里進行，該循環(huán)回路的起到制冷介質(zhì)冷凝器作用的換熱器39"將必需的熱能傳輸至新鮮的去離子水K。第三個熱泵循環(huán)25應用冷卻水KW作為熱源，該冷卻水從預置分配器9經(jīng)過冷凝器24、氣體冷卻器26、回流冷凝器32和氣體冷卻器33流向冷卻水集水池7，然后利用冷卻水循環(huán)泵12通過回流分配器8和第三個熱泵循環(huán)25的制冷介質(zhì)汽化器(換熱器38")輸送返回至前置分配器9。在此，換熱器38"首先吸收了不是由同時運行的脫氣塔30的換熱器38'所吸收的熱能，該熱能來自回流冷凝器32和氣體冷卻器33。
因為來自回流冷凝器32和氣體冷卻器33的剩余熱能并不足以滿足在熱泵循環(huán)25的汽化器中所需要的熱能，因此關閉調(diào)節(jié)閥19并通過第二個冷卻水調(diào)節(jié)閥10將相應量的冷卻水KW從核技術設備I的冷卻水系統(tǒng)16的已加熱的冷卻水回流處引導向冷卻水集水池
7。相應量的在換熱器38'和38"里已冷卻的冷卻水KW通過前置分配器9被輸出到核技術設備I的中間冷卻水系統(tǒng)16的冷卻水前導部分(Kuehlwasservorlauf)里。按此方式確保了熱泵25和15的良好的流量系數(shù)ε。在這種運行方式的情況下，由核技術設備I的中間冷卻水系統(tǒng)16并沒有熱能從根據(jù)本發(fā)明的裝置2傳輸至周圍環(huán)境里，而是反過來，來自于其它的連接于冷卻水系統(tǒng)的冷卻水用水設備的熱能被傳輸給新鮮的去離子水，該去離子水作為來自核技術設備I的去離子水分配系統(tǒng)的冷卻劑K，其中作為冷卻劑K的新鮮的去離子水隨后以升聞的50°C的溫度被輸入至核技術設備I的冷卻劑儲備中。
根據(jù)本發(fā)明的真空硼酸汽化設備3和脫氣設備30具有通過閉合的熱泵循環(huán)的熱量回收系統(tǒng)，它們借助于相應的電的和控制導向技術方面的裝置幾乎全自動地運行。屬于該控制導向技術(Ieittechnischen)裝置的尤其是用來檢測狀態(tài)參數(shù)的測量部位，例如用來檢測在各個系統(tǒng)部段里的反應堆冷卻劑RK、冷卻劑K或者冷卻水KW的狀態(tài)參數(shù)的測量部位。此外，調(diào)節(jié)回路用于連續(xù)地監(jiān)控和調(diào)節(jié)各個參數(shù)的預定的額定值，例如在分離裝置2從停止狀態(tài)至穩(wěn)定運行的起動時，和從穩(wěn)定運行至停止狀態(tài)的停止時對于逐步地運行進行控制的參數(shù)。
測量部位尤其是檢測在各個設備部件里的壓力、溫度、冷卻劑流量、液位、硼酸濃度，以及其它參數(shù)。它們分別取決于根據(jù)本發(fā)明的設備2的結(jié)構(gòu)型式和取決于設備部件的結(jié)構(gòu)型式和布置來確定。調(diào)節(jié)回路尤其是建立在以下狀態(tài)參數(shù)的基礎上，這些狀態(tài)參數(shù)借助于測量參數(shù)來采集并利用相應的控制件來調(diào)節(jié):
a)狀態(tài)參數(shù):在硼酸塔3的汽化器循環(huán)回路中的中子吸收劑NA(硼酸)的量；測量參數(shù):在硼酸塔3的池槽20里的液位；控制件:在硼水進入管路11里的流量調(diào)節(jié)閥；
b)狀態(tài)參數(shù):中子吸收劑NA的硼濃度；測量參數(shù):在硼酸塔3的池槽20中的硼濃度；控制件:在硼酸排流管4中的流量調(diào)節(jié)閥；
c)狀態(tài)參數(shù):在硼酸塔3和脫氣塔30里的工作壓力；測量參數(shù):在通向真空泵6的排氣管路中的壓力；控制件:在真空泵設備6 (未在熱力管路系統(tǒng)圖上示出)中的旁路調(diào)節(jié)閥；
d)狀態(tài)參數(shù):從分離裝置3里流出的去離子水的情況；測量參數(shù):在冷凝物容器27里的液位；控制件:在通至儲存容器17的冷凝物流出管路里的流量調(diào)節(jié)閥；
e)狀態(tài)參數(shù):在脫氣塔30的汽化器循環(huán)回路中的冷卻劑K的量；測量參數(shù):在脫氣塔30的池槽29中的液位；控制件:在脫氣輸出管路34里的流量調(diào)節(jié)閥；
f)狀態(tài)參數(shù):用于熱泵5，15，25的熱源的輸入溫度；測量參數(shù):在冷卻水回流分配器8里的溫度；控制件:在冷卻水回流分配器8里的流量調(diào)節(jié)閥19或通至冷卻水集水池7的流量調(diào)節(jié)閥10。
熱泵5，15，55(25)的閉合的循環(huán)回路分別由主要部件為汽化器、壓縮機、冷凝器和一個節(jié)流器構(gòu)成。它們一起構(gòu)成一個單級閉合的熱泵循環(huán)，其中在熱泵循環(huán)里循環(huán)的制冷介質(zhì)KM并不與反應堆冷卻劑RK或在分離裝置3，30的池槽20，29中的中子吸收劑NA接觸。在熱泵5，15，25中的換熱器優(yōu)選地例如象在通常的冷水組合件里，設計成管束換熱器。因為在硼酸塔3中的冷凝器在過程側(cè)上包含有放射性的反應堆冷卻劑RK，所以將第一個熱泵5的冷凝器出于射線防護的原因與其它部件分開地布置。對于換熱器5，15，25的壓縮機來說，一種密封的或者半密封的結(jié)構(gòu)形式是特別有利的，這是因為這樣就可以將驅(qū)動電機的損失熱量直接作為過程熱量加以利用，并因此使流量系數(shù)ε達到可能的最大值。無論是渦輪壓縮機還是螺旋壓縮機都可以具有這種特別有利的、密封或半密封的結(jié)構(gòu)形式。它們還具有以下優(yōu)點:潤滑裝置集成在換熱器的閉合的組合件里或者在不接觸的軸承結(jié)構(gòu)的情況下就不需要潤滑裝置。除了密封的或者半密封的壓縮機之外，具有外置式水冷驅(qū)動發(fā)動機的壓縮機也可以良好地集成于系統(tǒng)中，這是因為即使在這些壓縮機中也可以通過熱泵5，15,25和用于根據(jù)本發(fā)明的方法的制冷介質(zhì)KM的循環(huán)回路來將發(fā)動機余熱利用作為熱源。
用來降低在塔3，30里的和在閉合的熱泵循環(huán)的汽化器里的壓力的真空泵6優(yōu)選地設計成縫管式機器形式的水環(huán)壓縮機或者設計成磁性的與外部驅(qū)動電機耦合的壓縮機。
壓力調(diào)至0.125巴并因此調(diào)至50°C的過程溫度有很大的優(yōu)點。所要分離的反應堆冷卻劑RK被從具有一個溫度的儲存容器里輸入到硼酸塔3里，該溫度根據(jù)儲存時間的長短在20°C和50°C之間。相應地，在過程溫度為50°C時只需要將水稍稍加熱直至達到沸騰狀態(tài)。為了能夠?qū)⑦@些在分離過程中所獲得的產(chǎn)物，即作為冷卻劑K的去離子水和作為中子吸收劑NA的硼酸溶液在需要時又輸入到反應堆冷卻循環(huán)里，它們必須具有一個大約為50°C的溫度。如果分離過程的溫度已達到了 50°C，那就不需要繼續(xù)冷卻了。對于利用熱泵5，15，25來回收過程熱量來說，在熱源側(cè)上的溫度水平大約為30°C至50°C，而在耗熱器側(cè)上差不多為50°C是特別有利的，這是因為這樣就可以在閉合的非放射性熱泵循環(huán)中應用一種可以沒有問題地操縱的和有效率的制冷介質(zhì)KM，例如象四氟乙烷。除此之外在熱源側(cè)和熱使用側(cè)之間的很小的溫度差使效率很高并因此使所需使用的電功率很小。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置2的簡化的管路系統(tǒng)圖，該裝置對于作為中子吸收劑NA的具有2200ppm硼的加硼水(反應堆冷卻劑RK)的汽化來說具有各自的熱力學狀態(tài)參數(shù)。在穩(wěn)定的運行狀態(tài)下，裝置2具有0.125巴的壓力(絕對壓)，過程溫度因此設定于50°C。分開裝置2的功率為2.31kg/s = 8.3mg/h去離子水作為冷卻劑K，這相當于例如用于EPR核電站的設計功率。在硼酸塔3上的熱泵循環(huán)5需要的電功率大約為llOOkW。
反應堆冷卻劑RK從反應堆冷卻劑儲存容器14里經(jīng)過回流換熱的預熱器22流入硼酸塔2里。在回流換熱的預熱器22里將輸入的反應堆冷卻劑RK從在儲存容器里的溫度例如20°C，加熱到大約40°C。為了加熱，利用了一部分在50°C時從硼酸塔3里排出的冷卻劑蒸汽KD。
緊接著，將預熱的反應堆冷卻劑RK引入硼酸塔3的池槽20里，在那里它與那里已有的硼酸溶液NA混和。硼酸塔3的池槽20的內(nèi)容物循環(huán)流動，并通過來自閉合的熱泵循環(huán)5的熱量輸入被驅(qū)動。在硼酸塔里汽化的冷卻劑KD的量通過熱泵循環(huán)5的加熱功率來確定。在閉合的熱泵循環(huán)5內(nèi)部的制冷介質(zhì)KM或者說汽化的制冷介質(zhì)KMD用發(fā)音相同的短標號表示。從熱泵循環(huán)5至硼酸塔3的池槽循環(huán)回路36的熱量傳輸在設計成換熱器的冷凝器39里進行。在圖2所示的實施例中沒有利用的熱泵循環(huán)15，25的制冷介質(zhì)KM或者制冷介質(zhì)蒸汽KMD沒有示出。
在汽化時絕大部分硼酸作為中子吸收劑NA保留在硼酸塔3的池槽20里。中子吸收劑NA從硼酸塔3的池槽20里以恒定的硼酸濃度(利用流出流量來調(diào)節(jié))流出。然后將中子吸收劑NA輸送給儲存容器18。通過冷凝器24、冷凝物容器27和冷凝物泵28排出到儲存容器17的去離子水(冷卻劑K)具有很小的殘留硼濃度，該濃度對應于取決于壓力和溫度的分配系數(shù)，在分離裝置3的分離級里來設定。
冷卻水KW的循環(huán)回路與換熱器38、冷凝器24和氣體冷卻器26處于熱接觸狀態(tài)，并通過前置分配器9、冷卻水集水池7、冷卻水循環(huán)泵12和回流分配器8來驅(qū)動進行。一小部分流量則通過中間冷卻系統(tǒng)16的前導或回流與該系統(tǒng)交換。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置2的簡化的管路系統(tǒng)圖。該裝置對于富含氧的去離子水作為冷卻劑K的脫氣來說具有各自的熱力學狀態(tài)參數(shù)。在這種情況下將中間冷卻水系統(tǒng)16用作為熱源，該熱源用于在熱泵25里所發(fā)生的含氧的冷卻劑K的預熱過程。
制冷介質(zhì)KM或者說汽化的制冷介質(zhì)KMD通過熱泵循環(huán)15或25內(nèi)部的相應的短標號來表示。從中間冷卻水循環(huán)回路至熱泵循環(huán)15或25的熱傳輸在設計成換熱器的汽化器38'或38"里進行。在圖3所示的實施例中沒有利用的熱泵循環(huán)5的制冷介質(zhì)KM和制冷介質(zhì)蒸汽KMD沒有示出。
尤其是需要用于對反應堆冷卻劑RK進行補充的含氧的冷卻劑K在脫氣塔30里進行脫氣。必須將該含氧的冷卻劑K從去離子水分配系統(tǒng)的溫度(20°C)在輸入脫氣塔30之前預熱到過程溫度50°C。這借助于第三個熱泵25來進行，該熱泵的冷凝器將必需的熱能傳輸給新鮮的去離子水K。第三個熱泵25應用冷卻水KW作為熱源，該冷卻水從前置分配器9經(jīng)過冷凝器24、氣體冷卻器26、回流冷凝器32流至冷卻水集水池7，然后利用冷卻水循環(huán)泵12經(jīng)過回流分配器8和第三個熱泵25的汽化器返回輸送至前置分配器9。在此，換熱器38"首先吸收了不是由同時運行的脫氣塔30的換熱器38'所吸收的熱能，該熱能來自回流冷凝器32和氣體冷卻器33。因為該來自回流冷凝器32和氣體冷卻器33的剩余熱能并不足以滿足在熱泵循環(huán)25的汽化器中所需要的熱能，因此關閉調(diào)節(jié)閥19并通過第二個冷卻水調(diào)節(jié)閥10將相應量的冷卻水KW從核技術設備I的加熱的中間冷卻水系統(tǒng)16引導向冷卻水集水池7。相應量的在換熱器38'和38"里冷卻過的冷卻水KW經(jīng)過前置分配器9在冷卻水前導部分中以46°C的溫度被輸出至核技術設備I的中間冷卻水系統(tǒng)16里。
參考標號清單
I核技術設備2用于分離中子吸收劑的裝置
3硼酸塔形式的分離裝置
4硼酸排流管5 第一個熱泵循環(huán)
6真空泵7冷卻水集水池
8回流分配器9前置分配器
10第二個冷卻水調(diào)節(jié)閥11硼酸進入管路
12冷卻水循環(huán)泵13用于中子吸收劑的吸出泵
14反應堆冷卻劑儲存容器 15第二個熱泵循環(huán)
16中間冷卻水系統(tǒng)17去離子水儲存容器
18硼酸儲存容器19冷卻水調(diào)節(jié)閥
20分離裝置3的池槽21汽化器進料泵
22回流換熱的預熱器23冷凝物泵
24冷凝器25第三個熱泵循環(huán)
26氣體冷卻器27冷凝物容器
28冷凝物泵29分離裝置30的池槽
30脫氣塔形式的分離裝置
31填料堆積物32回流冷凝器
33氣體冷卻器34脫氣吸出泵
35用于吸收不能冷凝的氣體的排氣系統(tǒng)
36池槽循環(huán)回路/汽化器循環(huán)回路
37壓縮機38換熱器(制冷介質(zhì)汽化器)[0093]39換熱器(制冷介質(zhì)冷凝器)
40節(jié)流器GAS不能冷凝的氣體/氧氣
K冷卻劑KD汽化的(反應堆)冷卻劑
KM制冷介質(zhì)KMD制冷介質(zhì)蒸汽
KW冷卻水NA中子吸收劑
RK含硼的反應堆冷卻劑(K+NA)
權利要求
1.一種用于從核技術設備(I)的反應堆冷卻劑(RK)中分離中子吸收劑(NA)的方法，其中所述反應堆冷卻劑(RK)通過在第一分離裝置(3)里加熱而汽化并使汽化的冷卻劑(KD)與未汽化的中子吸收劑(NA)分離后從所述第一分離裝置(3)里排出，其特征在于，從所述汽化的冷卻劑(KD)里至少部分地取回熱能并將熱能放出至具有冷卻水(KW)的冷卻循環(huán)，其中通過至少一個連接于具有所述冷卻水(KW)的所述冷卻循環(huán)的熱泵循環(huán)從所述冷卻循環(huán)中取回熱能，并且所取回的熱能在利用所述熱泵循環(huán)(5)的壓縮機(37)提高溫度水平之后用于汽化反應堆冷卻劑(RK)，其中所述反應堆冷卻劑(RK)通過自然的對流而被驅(qū)動，通過與所述熱泵循環(huán)(5)熱技術連接的汽化器循環(huán)回路(36)引導，其中所述第一分離裝置(3)的壓力通過真空泵(6)設定為0.125巴，從而所述反應堆冷卻劑(RK)在差不多為50 0C的工藝溫度時被汽化。
2.根據(jù)權利要求
1所述的方法，其特征在于，把儲存在所述汽化的冷卻劑(KD)里的熱能借助于至少一個冷凝器(24)和/或至少一個氣體冷卻器(26)至少部分地輸送給所述冷卻水(KW)的所述冷卻循 環(huán)。
3.根據(jù)權利要求
1或2中任一項所述的方法，其特征在于，所述熱泵循環(huán)(5)包括與所述第一分離裝置(3)熱技術連接的換熱器(38)和壓縮機(37)，其中在所述熱泵循環(huán)(5)中引導制冷介質(zhì)(KM)，和其中把在所述換熱器(38)中從所述冷卻水(KW)的所述冷卻循環(huán)中取回的熱能在利用所述壓縮機(37)提高溫度水平之后在所述第一分離裝置(3)里應用以使所述反應堆冷卻劑(RK)汽化。
4.根據(jù)權利要求
3所述的方法，其特征在于，所述制冷介質(zhì)(KM)在起到用于所述制冷介質(zhì)(KM)的汽化器作用的換熱器(38)里汽化并使汽化的制冷介質(zhì)(KMD)在溫度升高的情況下在壓縮機(37)里壓縮，其中接著使所述汽化的制冷介質(zhì)(KMD)在起到用于所述汽化的制冷介質(zhì)(KMD)的冷凝器作用的換熱器(39)里在放出熱量的情況下液化和最后通過節(jié)流器(40)降低壓力后又把所述制冷介質(zhì)輸送給起到用于所述制冷介質(zhì)(KM)的汽化器作用的所述換熱器(38)。
5.根據(jù)權利要求
1或2中任一項所述的方法，其特征在于，所述核技術設備(I)還包括中間冷卻水系統(tǒng)(16)，所述冷卻水(KW)的所述冷卻循環(huán)與所述中間冷卻水系統(tǒng)(16)連接成閉合的非放射性的冷卻循環(huán)。
6.根據(jù)權利要求
4所述的方法，其特征在于，所述核技術設備(I)還包括中間冷卻水系統(tǒng)(16)，所述冷卻水(KW)的所述冷卻循環(huán)與所述中間冷卻水系統(tǒng)(16)連接成閉合的非放射性的冷卻循環(huán)。
7.根據(jù)權利要求
1或2中任一項所述的方法，其特征在于，可以由所述冷卻水(KW)的所述冷卻循環(huán)中取得的熱能借助于另一個熱泵循環(huán)(15，25)同樣也被用于其它的工藝過程，即用于升高一個第二分離裝置(30)中的溫度以使冷卻劑(K)脫氣和/或用于預熱在補加水預熱器里的所述冷卻劑(K)。
8.根據(jù)權利要求
6所述的方法，其特征在于，可以由所述冷卻水(KW)的所述冷卻循環(huán)中取得的熱能借助于另一個熱泵循環(huán)(15，25)同樣也被用于其它的工藝過程，即用于升高一個第二分離裝置(30)中的溫度以使冷卻劑(K)脫氣和/或用于預熱在補加水預熱器里的所述冷卻劑⑷。
9.根據(jù)權利要求
1或2中任一項所述的方法，其特征在于，至少部分地將不能冷凝的在所述冷凝器(24)和/或在所述氣體冷卻器(26)里的氣體(GAS)與所述汽化的冷卻劑(KD)分開并輸送給排氣系統(tǒng)(35)。
10.根據(jù)權利要求
8所述的方法，其特征在于，至少部分地將不能冷凝的在所述冷凝器(24)和/或在所述氣體 冷卻器(26)里的氣體(GAS)與所述汽化的冷卻劑(KD)分開并輸送給排氣系統(tǒng)(35)。
專利摘要
本發(fā)明涉及從核技術設備的反應堆冷卻劑中分離中子吸收劑的方法和裝置，其中通過在分離裝置里加熱來汽化反應堆冷卻劑并使汽化的冷卻劑與未汽化的中子吸收劑分離后從分離裝置里排出。壓水反應堆的加硼的反應堆冷卻劑蒸餾分離成產(chǎn)物-去離子水作為冷卻劑和濃縮的硼酸溶液作為中子吸收劑，以及為了從作為新鮮的冷卻劑的含氧的去離子水中脫氣，在通過真空泵產(chǎn)生的較低壓力中和因此在較低溫度中如往常那樣進行。用于分離過程所需的熱能由分離裝置或者說由配屬的回流換熱的冷凝器或氣體冷卻器輸出至附屬于核技術設備的中間冷卻水系統(tǒng)的冷卻水循環(huán)。該冷卻水循環(huán)通過換熱器與幾個閉合的熱泵循環(huán)并因此與分離裝置以熱工技術的方式連接。裝有制冷介質(zhì)的熱泵循環(huán)吸收絕大部分在換熱器里的熱能，通過機械壓縮提高溫度水平并且將熱能提供給分離裝置，如硼酸塔或脫氣塔或其它耗熱器。
文檔編號G21C19/307GKCN101533681SQ200910127130
公開日2013年6月12日 申請日期2009年3月12日
發(fā)明者曼弗雷德·邁因特科爾 申請人:阿雷瓦核能有限責任公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan