CN112473340A - 核电厂安全壳过滤排放系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种核电厂安全壳过滤排放系统，包括：贯穿安全壳的安全壳贯穿件组件；水洗过滤装置，通过贯穿安全壳贯穿件组件的管道连接至安全壳内，水洗过滤装置设有消氢装置；AgX型甲基碘过滤装置和AgR型甲基碘过滤装置，并联设置于水洗过滤装置的下游；以及依次设置于AgX型甲基碘过滤装置和AgR型甲基碘过滤装置下游的压力平衡阀、安全阀、限流孔板、爆破膜、大小头、放射性剂量监测仪和烟囱。相对于现有技术，本发明核电厂安全壳过滤排放系统在安全壳水洗过滤装置中设置AgX型银沸石消氢装置，下游设置AgX型甲基碘过滤装置和AgR型甲基碘过滤装置，从根本上解决了严重事故后需要安全壳过滤排放系统投运时的氢爆风险问题和甲基碘去除效率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电厂安全壳过滤排放系统。
背景技术
根据IAEA导则NS-G-1.10和HAF102《核动力厂设计安全规定》要求：设计必须做到实际消除可能导致早期放射性释放或大量放射性释放的核动力厂工况发生的可能性。在核电厂反应堆发生严重事故后，堆芯融化将导致大量的蒸汽和不凝结气体在安全壳内不断积聚，严重威胁安全壳的完整性。因此，有必要通过主动卸压的方式将这些气体排出壳外，使安全壳内的压力不超过其承载限值，确保安全壳的完整性。
为了防止排出安全壳外的气体对环境和公众造成不可接受的放射性危害后果，有必要在卸压管线上设置过滤装置，对排放气体中的放射性物质进行过滤和滞留，使不可避免释放到环境中的放射性物质维持在尽可能低的水平，保证环境友好和公众的剂量安全。
根据IAEA Safety Standards Series No.NS-G-1.10的要求，选择高效安全壳过滤排放系统消除安全壳超压风险及避免不可控的放射性物质释放，具有现实意义。目前，国内外多数新建和在役的压水堆核电厂均已设置严重事故后安全壳过滤排放系统，以确保安全壳的完整性，防止由于安全壳超压导致的大规模放射性物质释放。目前，主要采用的技术方案包括：干式过滤(壳外吸附过滤)和湿式过滤(壳外文丘里水洗过滤和金属纤维过滤的组合)。
对于干式过滤，主要提供一种具有壳内金属纤维预过滤容尘和气溶胶、壳外碘吸附过滤功能的压水堆核电厂过滤排放滞留装置，当严重事故后安全壳超压时，通过壳内金属纤维预过滤器初步过滤气溶胶，降低过滤排放气体的容尘量和超大粒径气溶胶，排放气体再通过壳外干式碘吸附装置吸附滞留排放气体中的放射性粒子，执行受控卸压模式来保持安全壳内压力不超过其承载限值，维持安全壳的完整性。干式过滤具有一定的可靠性，但对吸附材料的要求较高，装置体积庞大，且容易造成过滤装置内的滞留物质衰变热聚集，导致设备烧毁及放射性外泄。此外，干式过滤也难以避免装置内的氢气局部聚集所引起的氢爆风险。
对于湿式过滤，主要提供一种具有水洗滞留和机械过滤功能的非能动压水堆核电厂过滤排放滞留装置。当严重事故后安全壳超压时，通过壳外设置的文丘里水洗器溶液滞留排放气体中的元素碘、溶解性气溶胶和溶解性有机碘，通过第二级金属纤维过滤器滞留不同尺寸的微小气溶胶粒子，执行非能动受控卸压模式来保持安全壳内压力不超过其承载限值，维持安全壳的完整性。湿式过滤具有较高的可靠性，对除甲基碘外的放射性核素的滞留效率较高，但也难以避免装置内的氢气局部聚集所引起的氢爆风险。
有鉴于此，确有必要提供一种可有效降低氢爆风险和改善甲基碘去除效率的核电厂安全壳过滤排放系统。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种可有效降低氢爆风险和改善甲基碘去除效率的核电厂安全壳过滤排放系统。
为了实现上述目的，本发明提供了一种核电厂安全壳过滤排放系统，其包括：
贯穿安全壳的安全壳贯穿件组件；
水洗过滤装置，通过贯穿安全壳贯穿件组件的管道连接至安全壳内，水洗过滤装置设有消氢装置；以及
AgX型甲基碘过滤装置和AgR型甲基碘过滤装置，并联设置于水洗过滤装置的下游。
作为本发明核电厂安全壳过滤排放系统的一种改进，所述AgX型甲基碘过滤装置中的AgX型综合银沸石为球形，粒径为1.3-1.5mm，银元素比例约40％。
作为本发明核电厂安全壳过滤排放系统的一种改进，所述AgR型甲基碘过滤装置中的AgR型综合银沸石为粒状，粒径为2.9-3.1mm，银元素比例约10％。
作为本发明核电厂安全壳过滤排放系统的一种改进，所述将水洗过滤装置连接至安全壳内的管道上设有双重电动隔离阀组件。
作为本发明核电厂安全壳过滤排放系统的一种改进，所述水洗过滤装置的顶部设有折流板AgX型银沸石消氢装置。
作为本发明核电厂安全壳过滤排放系统的一种改进，所述水洗过滤装置的底部设有文丘里喷嘴和水洗溶液，水洗过滤装置的进、出口通过法兰与外部设备连接。
作为本发明核电厂安全壳过滤排放系统的一种改进，所述水洗过滤装置的底部设有取样隔离阀。
作为本发明核电厂安全壳过滤排放系统的一种改进，所述水洗过滤装置的底部设有回流管，回流管连接将水洗过滤装置和安全壳连接的管道，回流管上设有回流阀。
作为本发明核电厂安全壳过滤排放系统的一种改进，所述回流管通过快速接头分别连接化学补液装置和疏水接头。
作为本发明核电厂安全壳过滤排放系统的一种改进，所述AgX型甲基碘过滤装置和AgR型甲基碘过滤装置的下游依次安装压力平衡阀、安全阀、限流孔板、爆破膜、大小头、放射性剂量监测仪和烟囱。
相对于现有技术，本发明核电厂安全壳过滤排放系统在安全壳水洗过滤装置中设有AgX型银沸石消氢装置，下游设置AgX型甲基碘过滤装置和AgR型甲基碘过滤装置，从根本上解决了严重事故后需要安全壳过滤排放系统投运时的氢爆风险问题和甲基碘去除效率低的问题，提高了安全壳过滤排放系统的安全性和可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对核电厂安全壳过滤排放系统及其技术效果进行详细说明，其中：
图1为本发明核电厂安全壳过滤排放系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参阅图1所示，本发明提供了一种核电厂安全壳过滤排放系统，其包括：
贯穿安全壳的安全壳贯穿件组件1；
水洗过滤装置3，通过贯穿安全壳贯穿件组件1的管道连接至安全壳内，水洗过滤装置设有消氢装置；以及
AgX型甲基碘过滤装置7和AgR型甲基碘过滤装置8，并联设置于水洗过滤装置3的下游。
银离子因其俘获和固化碘的能力显著而被熟知。根据本发明的一个实施方式，AgX型综合银沸石为球形，球形粒径约为1.3-1.5mm，碘俘获介质为银沸石中的银离子，其银元素比例约为40％，AgX型综合银沸石具有较强的催化氢气与氧气反应的能力，同时，AgX可在较低温度下工作，其俘获甲基碘能力较强。AgX吸收碘之后，不会因为辐照影响而再释放出来。所以，放射性碘会被银离子永久去除。AgX展示了在高温、高压、高相对湿度条件下对甲基碘的高吸收效率。
CH3I+H2O+Ag+→AgI+CH3OH+H+ (1)
CH3I+CH3OH+Ag+→AgI+CH3OCH3+H+ (2)
根据本发明的一个实施方式，AgR型综合银沸石为粒状，当量粒径约为2.9-3.1mm，碘俘获介质为银沸石中的银离子，其银元素比例约为10％，AgR型银沸石可在高浓度氢气和空气混合氛围下工作(氢气浓度最高可达10％)。AgR对甲基碘的俘获能力更强。
请继续参阅图1所示，在入口管线与水洗过滤装置3入口之间有两条并联通道，分别为非能动排放通道和非能动废液回流通道。将水洗过滤装置连接至安全壳内的非能动排放通道上安装双重电动隔离阀组件2，在非能动废液回流通道上安装有回流阀4。水洗过滤装置3的底部设有文丘里喷嘴和水洗溶液，水洗过滤装置3的进、出口通过法兰与外部设备连接。水洗过滤装置3的顶部设有折流板AgX型银沸石消氢装置5，在AgX型甲基碘过滤装置7和AgR型甲基碘过滤装置8的下游，依次安装压力平衡阀9、安全阀10、限流孔板11、爆破膜12、大小头13、放射性剂量监测仪14和烟囱15，其结构和具体安装方式和现有技术基本相同，不再赘述。
根据本发明的一个实施方式，水洗过滤装置3的底部设有取样隔离阀(未标注)。水洗过滤装置3的底部还设有回流管(未标注)，回流管连接将水洗过滤装置3和安全壳连接的管道，回流管上设有回流阀4，回流管通过快速接头分别连接化学补液装置和疏水接头。
结合以上对本发明实施方式的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明核电厂安全壳过滤排放系统在安全壳水洗过滤装置中设置AgX型银沸石消氢装置，下游设有AgX型甲基碘过滤装置和AgR型甲基碘过滤装置，从根本上解决了严重事故后需要安全壳过滤排放系统投运时的氢爆风险问题和甲基碘去除效率低的问题，提高了安全壳过滤排放系统的安全性和可靠性。
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种核电厂安全壳过滤排放系统，其特征在于，包括：
贯穿安全壳的安全壳贯穿件组件；
水洗过滤装置，通过贯穿安全壳贯穿件组件的管道连接至安全壳内，水洗过滤装置设有消氢装置；以及
AgX型甲基碘过滤装置和AgR型甲基碘过滤装置，并联设置于水洗过滤装置的下游。
2.根据权利要求1所述的核电厂安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述AgX型甲基碘过滤装置中的AgX型综合银沸石为球形，粒径为1.3-1.5mm，银元素比例约40％。
3.根据权利要求1所述的核电厂安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述AgR型甲基碘过滤装置中的AgR型综合银沸石为粒状，粒径为2.9-3.1mm，银元素比例约10％。
4.根据权利要求1所述的核电厂安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述将水洗过滤装置连接至安全壳内的管道上设有双重电动隔离阀组件。
5.根据权利要求1所述的核电厂安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述水洗过滤装置的顶部设有折流板AgX型银沸石消氢装置。
6.根据权利要求1所述的核电厂安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述水洗过滤装置的底部设有文丘里喷嘴和水洗溶液，水洗过滤装置的进、出口通过法兰与外部设备连接。
7.根据权利要求1所述的核电厂安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述水洗过滤装置的底部设有取样隔离阀。
8.根据权利要求1所述的核电厂安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述水洗过滤装置的底部设有回流管，回流管连接将水洗过滤装置和安全壳连接的管道，回流管上设有回流阀。
9.根据权利要求8所述的核电厂安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述回流管通过快速接头分别连接化学补液装置和疏水接头。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的核电厂安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述AgX型甲基碘过滤装置和AgR型甲基碘过滤装置的下游依次安装压力平衡阀、安全阀、限流孔板、爆破膜、大小头、放射性剂量监测仪和烟囱。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113720659A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-11-30 | 哈尔滨工程大学 | 核电厂严重事故下安全壳内氢气浓度监测用气体取样过滤装置 |
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2020
- 2020-11-10 CN CN202011245756.4A patent/CN112473340A/zh active Pending
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