离子净化器、吊装工具、乏燃料贮存系统及净化方法

技术领域

本发明属于核工业技术领域，具体涉及一种离子净化器以及用于该离子净化器的吊装工具、乏燃料贮存系统及放射性池水的净化方法。

背景技术

乏燃料湿法贮存设施中，乏燃料在贮存水池内贮存期间，沉积在乏燃料组件外部的附着物释放到池水中，这些附着物通常为带有放射性的锶、铯、钴等元素，会使贮存水池的放射性浓度升高，因此有必要进行池水净化，以保持池水可接受的污染和辐射水平。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，其利用离子交换材料对池水进行处理，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，保障工作人员的安全。

在现有技术中，应用于乏燃料贮存水池的池水净化系统包括离子净化器，在所述离子净化器内部设置有净化组件，由于其净化组件的结构设置不合理，导致其净化效率较低，净化效果较差，并且其净化组件不便于检修与更换。

此外，目前国内的乏燃料贮存水池的净化方式均采用池外净化，即将离子净化器设置在池外，通过将池水抽吸至池外的方式净化，对于大型乏燃料贮存水池需要庞大且复杂的动力、管路系统和设置较大的设备室来布置净化装置，建设运行成本较高，且有放射性池水外漏的风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种离子净化器以及用于该离子净化器的吊装工具、乏燃料贮存系统及放射性池水的净化方法。所述离子净化器具有高效的净化效率。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种离子净化器，包括筒体、净化组件、泵体，所述筒体挂设于贮存水池池内，其包括第一筒体与第二筒体，所述第一筒体设于所述第二筒体的上方，且两者相互连通，所述泵体设于所述第一筒体内，用于将贮存水池中的放射性池水抽吸至第一筒体内；所述净化组件包括第一净化吊篮与第二净化吊篮，所述第一净化吊篮与第二净化吊篮均设置在所述第二筒体内，所述第一净化吊篮包括第一离子交换层、第一密封板、第二密封板，所述第一离子交换层中心开设有第一通孔，所述第一密封板固定安装在所述第一离子交换层的上端面上，所述第一密封板的中心开设有与所述第一通孔相对齐的第一中心孔，所述第二密封板固定安装在所述第一离子交换层的下端面上，所述泵体抽吸到的放射性池水从所述第一中心孔进入所述第一通孔内，然后穿过第一离子交换层，再从第二密封板的外壁与第二筒体内壁之间的间隙流出，所述第二净化吊篮包括第二离子交换层、第三密封板、第四密封板，所述第二离子交换层的中心开设有第二通孔，所述第三密封板固定安装在所述第二离子交换层的上端面上，所述第四密封板固定安装于所述第二离子交换层的下端面上，所述第四密封板中心开设有与所述第二通孔对齐的第二中心孔，从第一净化吊篮流出的放射性池水沿着第三密封板与第二筒体的内壁之间的间隙流下，然后穿过第二离子交换层，进入第二通道，然后沿着第二通道以及第二中心孔流出。

优选的，所述第一离子交换层的外径与所述第一密封板以及所述第二密封板的外径相同，并且小于所述第二筒体的内径，所述第二离子交换层的外径与所述第三密封板以及所述第四密封板的外径相同，并且小于所述第二筒体的内径。

优选的，所述离子净化器还包括支撑组件，所述支撑组件包括孔板与环板，所述孔板嵌合在所述第二筒体的底端，所述孔板的中心设有第三中心孔，所述第三中心孔与所述第二中心孔对齐，所述第二净化吊篮支撑在所述孔板上，所述环板嵌合于所述第二筒体的内壁上，位于所述孔板的上方，所述环板中心开设有通孔，所述环板的通孔的内径大于所述第一净化吊篮与所述第二净化吊篮的外径，所述第二密封板的底部外周上设有多个沿其周向均匀分布的支撑块，所述支撑块的外沿所在的圆环直径大于所述环板的内径，用于将所述第一净化吊篮支撑在所述环板上。

优选的，所述支撑组件还包括导向板，所述导向板设有多个，间隔均匀地分布在所述第二筒体的内壁上，多个所述导向板的内端形成的圆环直径稍大于所述第一净化吊篮与所述第二净化吊篮的外径。

优选的，所述离子净化器还包括吊运组件，所述吊运组件包括第一吊运接口与第二吊运接口，所述第一吊运接口为圆环形，其设于第一密封板上，并固连在所述第一中心孔的内壁上，所述第二净化吊篮的上端部为中心内凹的凹形结构，相应的，所述第三密封板为中心内凹的凹型结构，所述第二吊运接口为圆环形，其固连在所述第三密封板凹型结构的内壁上。

优选的，所述第二净化吊篮还包括压紧弹簧，所述压紧弹簧固设于所述第三密封板的上端面上，其与所述第二密封板挤压接触，以压紧所述第二净化吊篮。

优选的，所述离子净化器还包括密封组件，所述密封组件包括第一密封圈与第二密封圈，所述第一密封板的内环顶端开设有第一环形槽，所述第一环形槽位于所述第一通孔的外侧，所述第一密封圈固定安装在所述第一凹槽内，所述第一筒体的下端设有端板，所述端板上开设有第四中心孔，所述第四中心孔与所述第一通孔对齐，所述第一密封圈在所述端板的作用下压紧，以使放射性池水只能通过所述第四中心孔进入所述第一通孔内，所述第四密封板的内环底端开设有第二环形槽，所述第二环形槽位于所述第二中心孔的外侧，所述第二密封圈固定安装在所述第二环形槽内，所述第二密封圈与所述孔板相互压紧，以使所述放射性池水只能通过所述第二中心孔以及所述第三中心孔排出。

优选的，所述离子净化器还包括测量单元，所述测量单元剂量包括剂量测量仪表、支架、监测器，所述支架设有多个，多个支架间隔均匀设置在所述第二筒体的外壁上，所述剂量测量仪表安装所述支架上，并且可沿着其轴向伸缩滑动，用于测量出贮存水池内的放射性池水的放射性剂量率，所述监测器与所述剂量测量仪表电连接，用于接收所述剂量测量仪表所测量的放射性剂量率。

优选的，所述离子净化器还包括排水底座与支撑架，所述排水底座与所述第二筒体底部孔板固定连接，其输入端口与第三中心孔相连通，所述排水底座沿其周向均匀设置有多个排水端口，净化后的放射性池水通过排水底座的输入端口进入所述排水底座，并沿着其排水端口返回贮存水池，所述支撑架固定设置在贮存水池的池壁上，用于支撑排水底座以及筒体。

本发明还提供了一种吊装工具，用于吊装上述的离子净化器，所述吊装工具包括吊轴、导向环、吊耳、吊钩，所述吊轴为柱状结构，其直径小于所述第一中心孔的内径以及第三密封板的内凹结构的直径，所述吊钩设于所述吊轴的底端，用于与所述第一吊运接口或者第二吊运接口连接，以吊运第一净化吊篮或者第二净化吊篮，所述导向环固定安装在所述吊轴上，其圆环面与吊轴垂直，所述导向环的直径小于第一筒体和第二筒体的内径，所述吊耳安装在所述吊轴的顶端。

本发明还提供了一种乏燃料贮存系统，包括贮存水池和上述的离子净化器，所述贮存水池用于贮存乏燃料以及放射性池水，所述离子净化器固定连接在所述贮存水池的池壁上。

本发明还提供了一种放射性池水的净化方法，包括以下步骤：

将上述的离子净化器安装在贮存水池中，其中，离子净化器的进水孔位于贮存水池中的液面下方，

贮存水池中的放射性池水进入所述离子净化器内部完成净化，

净化后的放射性池水从所述离子净化器的出口排出至所述贮存水池内。

本发明中的净化组件包括第一净化吊篮与第二净化吊篮，放射性池水从上往下依次穿过第一净化吊篮的第一离子交换层以及第二净化吊篮的第二离子交换层，从而有效增加了放射性池水与离子交换层的接触面积和接触时间，进而提高放射性池水的净化效率，并且更换方便。

附图说明

图1是本发明实施例1中的离子净化器运行时的水流示意图；

图2是本发明实施例1中的第二筒体的结构示意图；

图3是图2中的A向示意图；

图4是图2中的B向示意图；

图5是本发明实施例1中的第一净化吊篮的结构示意图；

图6是图5中的局部放大图；

图7是图5中的C向示意图；

图8是本发明实施例1中的第二净化吊篮的结构示意图；

图9是本发明实施例2中的吊装工具的结构示意图；

图10是图9中的D向示意图；

图11是本发明实施例1中的第一筒体的结构示意图；

图12是本发明实施例2中的第一净化吊篮和第二净化吊篮的安装过程示意图一；

图13是本发明实施例2中的第一净化吊篮和第二净化吊篮的安装过程示意图二；

图14是本发明实施例2中的第一净化吊篮和第二净化吊篮的安装过程示意图三；

图15是本发明实施例2中的第一净化吊篮和第二净化吊篮的安装过程示意图四；

图16是本发明实施例3中的乏燃料贮存系统的结构示意图。

图中：1-第一筒体，11-端板，12-进水孔，2-第二筒体，3-第一净化吊篮，31-第一通孔，32-第一中心孔，33-第一密封板，34-第二密封板，35-支撑块，36-第一离子交换层，4-第二净化吊篮，41-第二通孔，42-第三密封板，43-第四密封板，44-第二中心孔，45-第三中心孔，46-第四中心孔，47-压紧弹簧，48-第二离子交换层，5-孔板,51-环板，52-导向板，6-排水底座，61-排水端口，7-支撑架，8-吊装工具，81-吊钩，82-第一吊运接口，83-第二吊运接口，84-吊耳，85-吊轴，86-导向环，9-支架，10-剂量测量仪表，101-泵体，102-贮存水池，103-第一密封圈，104-第二密封圈，105-吊车。

具体实施方式

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。

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。

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。

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，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。

本发明提供一种离子净化器，包括筒体、净化组件、泵体，所述筒体挂设于贮存水池池内，其包括第一筒体与第二筒体，所述第一筒体设于所述第二筒体的上方，且两者相互连通，所述泵体设于所述第一筒体内，用于将贮存水池中的放射性池水抽吸至第一筒体内；所述净化组件包括第一净化吊篮与第二净化吊篮，所述第一净化吊篮与第二净化吊篮均设置在所述第二筒体内，所述第一净化吊篮包括第一离子交换层、第一密封板、第二密封板，所述第一离子交换层中心开设有第一通孔，所述第一密封板固定安装在所述第一离子交换层的上端面上，所述第一密封板的中心开设有与所述第一通孔相对齐的第一中心孔，所述第二密封板固定安装在所述第一离子交换层的下端面上，所述泵体抽吸到的放射性池水从所述第一中心孔进入所述第一通孔内，然后穿过第一离子交换层，再从第二密封板的外壁与第二筒体内壁之间的间隙流出，所述第二净化吊篮包括第二离子交换层、第三密封板、第四密封板，所述第二离子交换层的中心开设有第二通孔，所述第三密封板固定安装在所述第二离子交换层的上端面上，所述第四密封板固定安装于所述第二离子交换层的下端面上，所述第四密封板中心开设有与所述第二通孔对齐的第二中心孔，从第一净化吊篮流出的放射性池水沿着第三密封板与第二筒体的内壁之间的间隙流下，然后穿过第二离子交换层，进入第二通道，然后沿着第二通道以及第二中心孔流出。

本发明还提供一种吊装工具，用于吊装上述的离子净化器，所述吊装工具包括吊轴、导向环、吊耳、吊钩，所述吊轴为柱状结构，其直径小于所述第一中心孔的内径以及第三密封板的内凹结构的直径，所述吊钩设于所述吊轴的底端，用于与所述第一吊运接口或者第二吊运接口连接，以吊运第一净化吊篮或者第二净化吊篮，所述导向环固定安装在所述吊轴上，其圆环面与吊轴垂直，所述导向环的直径小于第一筒体和第二筒体的内径，所述吊耳安装在所述吊轴的顶端。

本发明还提供一种乏燃料贮存系统，包括贮存水池和上述的离子净化器，所述贮存水池用于贮存乏燃料，池内含有放射性池水，所述离子净化器固定连接在所述贮存水池的池壁上。

本发明还提供一种放射性池水的净化方法，包括以下步骤：

将上述的离子净化器安装在贮存水池中，其中，离子净化器的进水孔位于贮存水池中的液面下方，

贮存水池中的放射性池水进入所述离子净化器内部完成净化，

净化后的放射性池水从所述离子净化器的出口排出至所述贮存水池内。

实施例1

如图5、8所示，本实施例公开一种离子净化器，包括筒体、净化组件、泵体101，所述筒体挂设于贮存水池102池内，其包括第一筒体1与第二筒体2，所述第一筒体1设于所述第二筒体2的上方，且两者相互连通，所述泵体101设于所述第一筒体1内，用于将贮存水池102中的放射性池水抽吸至第一筒体1内；所述净化组件包括第一净化吊篮3与第二净化吊篮4，所述第一净化吊篮3与第二净化吊篮4均设置在所述第二筒体2内，所述第一净化吊篮3包括第一离子交换层36、第一密封板33、第二密封板34，所述第一离子交换层36中心开设有第一通孔31，所述第一密封板33固定安装在所述第一离子交换层36的上端面上，所述第一密封板33的中心开设有与所述第一通孔31相对齐的第一中心孔32，所述第二密封板34固定安装在所述第一离子交换层36的下端面上，所述泵体101抽吸到的放射性池水从所述第一中心孔32进入所述第一通孔31内，然后穿过第一离子交换层36，再从第二密封板34的外壁与第二筒体2内壁之间的间隙流出，所述第二净化吊篮4包括第二离子交换层48、第三密封板42、第四密封板43，所述第二离子交换层48的中心开设有第二通孔41，所述第三密封板42固定安装在所述第二离子交换层48的上端面上，所述第四密封板43固定安装于所述第二离子交换层48的下端面上，所述第四密封板43中心开设有与所述第二通孔41对齐的第二中心孔44，从第一净化吊篮3流出的放射性池水沿着第三密封板42与第二筒体2的内壁之间的间隙流下，然后穿过第二离子交换层48，进入第二通道，然后沿着第二通道以及第二中心孔44流出。

在本实施例中，第一离子交换层36与第二离子交换层48均为环形区域，在该环形区域内填充离子净化材料，离子净化材料可以采用树脂，具体来说，包括阴树脂和阳树脂，阴树脂和阳树脂按照一定比例填充在环形区域内。

在本实施例中，第一离子交换层36的外径与第一密封板33以及第二密封板34的外径相同，并且小于第二筒体2的内径，第二离子交换层48的外径与第三密封板42以及第四密封板43的外径相同，并且小于第二筒体2的内径。从而便于将第一净化吊篮3与第二净化吊篮4安装在第二筒体2内部。

如图2、3、4所示，离子净化器还包括支撑组件，支撑组件包括孔板5与环板51，孔板5嵌合在第二筒体2的底端，孔板5的外径与第二筒体2的内径相同，其中心设有第三中心孔45，第三中心孔45与第二中心孔44对齐，第二净化吊篮4支撑在孔板5上，环板51嵌合于第二筒体2的内壁上，并且位于孔板5的上方，环板51的外径与第二筒体2的内径相同，其中心开设有通孔，环板51的通孔内径大于第一净化吊篮3与第二净化吊篮4的外径，从而便于在安装过程中，第二净化吊篮4能顺利通过环板51的通孔。

如图5、7所示，第二密封板34的底部外周上设有多个沿其周向均匀分布的支撑块35，支撑块35的外沿所在的圆环直径大于环板51通孔的内径，用于将第一净化吊篮3支撑在环板51上。在本实施例中，支撑块35共设有3个，并且沿着第二密封板34的外圆环均匀分布，相邻的两个支撑块35之间呈120°的圆心角。

如图3、4所示，支撑组件还包括导向板52，导向板52设有多个，导向板52为长条状，间隔均匀地分布在第二筒体2的内壁上，并且从第二筒体2的顶部延伸到第二筒体2的底部。在本实施例中，导向板52共设有3个，相邻的两个导向板52之间呈120°的圆心角，三个导向板52的内端位于同一圆环上，其直径微大于第一净化吊篮3与第二净化吊篮4的外径，用于在第一净化吊篮3与第二净化吊篮4安装时的导向与定位，防止其与筒体内壁发生碰撞卡顿。其中，在安装第一净化吊篮3时，需要将支撑块35旋转到与导向板52错开的位置。

如图6、8所示，离子净化器还包括吊装工具8，吊装工具8包括第一吊运接口82和第二吊运接口83，第一吊运接口82为圆环形，其设于第一密封板33上，并固连在第一中心孔32的内壁上，第二净化吊篮4的上端部为中心内凹的凹形结构，相应的，第三密封板42为中心内凹的凹型结构，第二吊运接口83为圆环形，其固连在第三密封板42凹型结构的内壁上。

如图8所示，在本实施例中，第二净化吊篮4还包括压紧弹簧47，压紧弹簧47固设于第三密封板42的上端面上，其与第二密封板34挤压接触，以压紧第二净化吊篮4。

如图6所示，离子净化器还包括密封组件，密封组件包括第一密封圈103与第二密封圈104，第一密封圈103与第二密封圈104为环形密封圈，相应地，第一密封板33的内环顶端开设有第一环形槽，第一环形槽位于第一通孔31的外侧，第一密封圈103固定安装在第一凹槽内。

如图11所示，第一筒体1的下端设有端板11，端板11上开设有第四中心孔46，第四中心孔46与第一通孔31对齐，端板11压盖在第一密封板33上，并且将第一密封圈103压紧，以使放射性池水只能通过第四中心孔46进入第一通孔31内。

如图8所示，第四密封板43的内环底端开设有第二环形槽，第二环形槽位于第二中心孔44的外侧，第二密封圈104固定安装在第二环形槽内，第二密封圈104与孔板5相互压紧，以使放射性池水只能通过第二中心孔44以及第三中心孔45排出。

如图16所示，离子净化器还包括测量单元，测量单元剂量包括剂量测量仪表10、支架9、监测器，支架9设有多个，多个支架9间隔均匀设置在第二筒体2的外壁上，剂量测量仪表10安装支架9上，并且可沿着其轴向伸缩滑动，用于测量出贮存水池102内的放射性池水的放射性剂量率，监测器与剂量测量仪表10电连接，用于接收剂量测量仪表10所测量的放射性剂量率，从而便于时刻监测第一净化吊篮3以及第二净化吊篮4不同位置的放射性剂量率。

如图1所示，离子净化器还包括排水底座6与支撑架7，排水底座6与孔板5固定连接，其输入端口与第三中心孔45相连通，排水底座6沿其周向均匀设置有多个排水端口61，净化后的放射性池水通过排水底座6的输入端口进入排水底座6，并沿着其排水端口61返回贮存水池102。在本实施例中，排水端口61共设有3个，相邻的两个排水端口61之间呈120°的圆心角，从而将净化后的放射性池水均匀地排放至离子净化器的四周。支撑架7固定设置在贮存水池102的池壁上，用于支撑排水底座6以及筒体。

如图1所示，放射性池水在泵体101的作用下，从第一筒体1的进水孔12进入，沿着第四中心孔46以及第一中心孔32流入第一净化吊篮3的第一通孔31内，此时，放射性池水穿过第一离子交换层36后沿着第一离子交换层36与第二筒体2之间的间隙流动，然后通过第二密封板34与第二筒体2内壁的间隙流下，进入第二净化吊篮4，放射性池水继续沿着第二离子交换层48与第二筒体2内壁之间的间隙流下，然后穿过第二离子交换层48，进入第二通孔41内部继续往下流动，最后沿着第二中心孔44以及第三中心孔45流入排水底座6内，通过排水底座6排入贮存水池102内。

在本实施例中，离子净化器固设于乏燃料贮存水池102内，该离子净化器中的净化组件包括第一净化吊篮3与第二净化吊篮4，二者分开设置，并且通过不同的密封形式，使得放射性池水依次通过第一离子交换层36与第二离子交换层48，从而延长了放射性池水与离子净化材料的接触面积与接触时间，有效地增加了该离子净化器的净化效率。

实施例2

如图9、10所示，本实施例公开了一种吊装工具8，用于吊装实施例1中的离子净化器，吊装工具8包括吊轴85、导向环86、吊耳84、吊钩81，吊轴85为柱状结构，其直径小于第一中心孔32的内径以及第三密封板42的内凹结构的直径，吊钩81设于吊轴85的底端，用于与第一吊运接口82或者第二吊运接口83连接，以吊运第一净化吊篮3或者第二净化吊篮4，导向环86固定安装在吊轴85上，其圆环面与吊轴85垂直，导向环86的直径小于第一筒体1和第二筒体2的内径，吊耳84安装在吊轴85的顶端。

其吊运过程如下：

使用吊车105与吊装工具8的吊耳84连接，从而吊起该吊装工具8，

如图12、13所示，将吊装工具8的吊钩81与第二吊运接口83连接，以吊起第二净化吊篮4，将第二净化吊篮4沿着导向板52下放，直到第四密封板43的底端与孔板5相接触，从而将第二净化吊篮4安装在第二筒体2内；

如图14、15所示，将吊钩81从第二吊运接口83取下，再与第一吊运接口82连接，从而将第一净化吊篮3吊起，并且沿着导向板52下放，直至第二密封板34上的支撑块35抵靠在环板51上，从而将第一净化吊篮3安装在第二筒体2内；

最后将吊钩81从第一吊运接口82中取下。

本实施例中的吊装工具8，属于重力型抓具，无需动力装置，可以适配两个净化吊篮的吊运接口，吊装工具8上的导向环86可用于在抓取第二净化吊篮4时辅助定位，提高吊装的成功率，进而提高第一净化吊篮3与第二净化吊篮4的安装与更换效率。

实施例3

本实施例公开一种乏燃料贮存系统，包括贮存水池102和实施例1中的离子净化器，贮存水池102用于贮存乏燃料，池内含有放射性池水，离子净化器固定连接在贮存水池102的池壁上。

在本实施例中，离子净化器能在贮存水池102内完成放射性池水的净化过程，并且将净化后的放射性池水返回至贮存水池102中，在此循环过程中，贮存水池102中的放射性池水的放射性始终能保持在标准范围内。

实施例4

本实施例公开一种放射性池水的净化方法，包括以下步骤：

通过将支撑架7固定在贮存水池102池壁上，从而将实施例1中的离子净化器安装在贮存水池102中，其中，离子净化器的入口位于贮存水池102中的液面下方，放射性池水在泵体101的作用下进入到第一筒体1内部，并且通过第四中心孔46流入到第一净化吊篮3的第一通孔31内，

贮存水池102中的放射性池水依次流过第一净化吊篮3与第二净化吊篮4，完成净化过程，最后从第三中心孔45流入排水底座6内，

净化后的放射性池水从排水底座6的排水端口61均匀地排放至贮存水池102内。

在本实施例中，放射性池水的净化过程全部在贮存水池102内部完成，无需抽水至贮存水池102外部，减少了工艺流程，有效地提高了核污水的净化效率，该离子净化器可作为模块化的设备安装于大型乏燃料贮存水池内，有效的克服了池外净化系统的缺点。

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。