專利名稱：一種安全殼過濾排氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核電站安全殼設(shè)計技術(shù)，具體涉及一種安全殼過濾排氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
核電站安全殼是防止放射性產(chǎn)物釋放到環(huán)境中的最后一道屏障。在發(fā)生堆芯熔穿 壓力容器的嚴(yán)重事故時，由于熔融堆芯與混凝土底板反應(yīng)產(chǎn)生的不凝結(jié)氣體的不斷增加， 安全殼內(nèi)的壓力逐漸升高，最終可能會破壞安全殼的完整性，造成放射性物質(zhì)的外泄。安 全殼過濾排氣系統(tǒng)(EUF)通過主動卸壓使安全殼內(nèi)的壓力不超過其承載限值，從而確保安 全殼的完整性。同時，通過安裝在卸壓管線上的過濾裝置對排放氣體的放射性物質(zhì)進(jìn)行過 濾。這一設(shè)計滿足RCC-P(1991年版)根據(jù)RCC-P § 1. 3. 7，為了應(yīng)付"極不可能發(fā)生的運行 工況"，要采取"安全殼內(nèi)部的大氣降壓和過濾"的措施，來保證安全殼的完整性并盡可能 限制放射性向環(huán)境的釋放。 目前國內(nèi)已經(jīng)運行核電站中，大亞灣核電站設(shè)置了安全殼過濾排氣系統(tǒng)(EUF)，但 是它采用的是法國砂床過濾器。法國砂床過濾器本體結(jié)構(gòu)如圖l所示，過濾器的核心部分 是厚度為0. 8米、顆粒度為0. 6mm的砂層，該裝置只有機(jī)械去除作用。砂床過濾器只能在事 故發(fā)生一天以后采用，對安全殼早期超壓不起作用，對惰性氣體基本上沒有效果。砂床過濾 器目前只能加裝在核輔助廠房頂部，投入使用后將成為額外的輻射源，必須考慮屏蔽，這會 造成結(jié)構(gòu)上的一定困難。此外，為了防止砂層板結(jié)和水蒸氣在管壁冷凝，正常運行是以干熱 空氣保養(yǎng)，連接管道還必須預(yù)熱，因而維護(hù)工作量很大。 砂床過濾器的工作原理為安全殼內(nèi)大氣在手動打開隔離閥后，經(jīng)節(jié)流閥(節(jié)流 孔板)將壓力降低到1. lbar，再從過濾器上部進(jìn)入砂床過濾器。經(jīng)過濾的氣體通過輻射監(jiān) 測后，進(jìn)入煙囪排放到大氣中。在過濾系統(tǒng)運行前，為了防止由于濕度過大、砂床結(jié)塊阻塞 和氣體中氫濃度過大發(fā)生爆炸，需設(shè)置電加熱空調(diào)系統(tǒng)(溫度> 15(TC，通風(fēng)量500mVh)對 管道和砂床進(jìn)行加熱和通風(fēng)，為保證用電還需要專用柴油發(fā)電機(jī)組。砂床過濾器還要設(shè)生 物屏蔽層，并針對去除衰變熱須設(shè)置消防冷卻管線。法國砂床過濾器按法國核安全當(dāng)局的 要求設(shè)計，即嚴(yán)重事故后24小時開啟過濾器，可將過濾器入口處的S2源項至少降低到S3 源項水平，過濾器的過濾效率> 90% 。但是從S2源項降到S3源項惰性氣體和有機(jī)碘的含 量并沒有變化，其劑量后果仍是很嚴(yán)重的。 砂床過濾器使用后本身造成了一個很強(qiáng)的輻射源，對這樣一個大尺寸的源項增設(shè) 生物屏蔽層是極困難的。據(jù)了解，法國建議嶺澳核電廠在安全殼內(nèi)增加一個前置過濾器，濾 掉90%以上的放射性物質(zhì)，可避免砂床過濾器設(shè)生物屏蔽層和冷卻、消防設(shè)施，減輕處理高 放廢物砂子等難題；由于安全殼卸壓過濾系統(tǒng)一旦阻塞失效可導(dǎo)致事故惡化，法國又建議 在前置過濾器旁增設(shè)旁通管線及閥門，以防止過濾器阻塞。但是這些措施在已經(jīng)運行的核 電站實施存在很大的困難，并且效果很難預(yù)測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種過濾效率高、對環(huán)境污染小的 新型安全殼過濾排氣系統(tǒng)，使絕大多數(shù)放射性裂變產(chǎn)物包容在安全殼或者安全殼過濾排氣 系統(tǒng)之內(nèi)，防止放射性裂變產(chǎn)物進(jìn)入環(huán)境。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種安全殼過濾排氣系統(tǒng)，包括相互串 聯(lián)運行的文丘利水洗器和金屬纖維過濾器，文丘利水洗器通過管道與安全殼連接，管道上 設(shè)有安全殼隔離閥；金屬纖維過濾器的位置高于文丘利水洗器，二者之間通過氣體排放管 道連接；金屬纖維過濾器的出口通過管道與核電站的煙囪連接。 進(jìn)一步，如上所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其中，所述的文丘利水洗器的壓力容器
內(nèi)設(shè)有一組與文丘利水洗器的入口相連通的文丘利管，壓力容器中盛有重量濃度為0. 5%
的氫氧化鈉(NaOH)溶液和0.2%的硫代硫酸鈉(Na2S203)溶液組成的除鹽水。 更進(jìn)一步，如上所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其中，所述的文丘利水洗器的壓力容
器通過供水管線與供水設(shè)備連接。 進(jìn)一步，如上所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其中，所述的金屬纖維過濾器由具有液 滴分離作用的預(yù)過濾層及精細(xì)過濾層兩部分組成。 更進(jìn)一步，如上所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其中，在金屬纖維過濾器與文丘利水
洗器之間設(shè)有用于將金屬纖維過濾器的冷凝液送回文丘利水洗器的冷凝液管道。 進(jìn)一步，如上所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其中，在金屬纖維過濾器與煙囪之間的
管道上還設(shè)有閥門、限流孔板及爆破膜；爆破膜為奧氏體不銹鋼材料的薄膜，在壓力作用下
打開后，過濾氣體經(jīng)煙閨排向大氣。 進(jìn)一步，如上所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其中，所述的文丘利水洗器和金屬纖維 過濾器均通過供氮管線與氮氣瓶連接，供氮管線上設(shè)有閥門。 進(jìn)一步，如上所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其中，所述的文丘利水洗器的底部通過 廢液返回管線與安全殼連接，廢液返回管線上設(shè)有閥門。 本發(fā)明的有益效果如下通過使用本發(fā)明所提供的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，嚴(yán)重事 故后安全殼排出的氣體使用了化學(xué)洗滌水并通過文丘利噴嘴的充分混合，90%以上的氣溶 膠可被滯留在文丘利洗滌水中，對排除衰變熱十分有利。由于金屬纖維用不銹鋼制成，耐高 溫耐腐蝕性能極好，在水中添加化學(xué)藥劑后對碘的滯留效果明顯優(yōu)于僅有機(jī)械滯留作用的 砂層過濾器。本發(fā)明在啟動后的72小時內(nèi)可以根據(jù)機(jī)組的狀態(tài)靈活的運行，平時的維護(hù)工 作量很小，不需要額外的應(yīng)急電源，系統(tǒng)在備用狀態(tài)時也不需要用干熱空氣進(jìn)行保養(yǎng)，不存 在系統(tǒng)堵塞及過濾效率下降的問題。尤其重要的是，文丘利水洗器中的放射性廢液可以通 過系統(tǒng)設(shè)置的管線排回到安全殼中進(jìn)行處理，可以非常有效的減少對環(huán)境的污染。


圖1為傳統(tǒng)的砂床過濾器的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2為本發(fā)明安全殼過濾排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
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本發(fā)明所提供的安全殼過濾排氣系統(tǒng)的過濾裝置包含有一個文丘利水洗器以及 一個金屬纖維過濾器，構(gòu)成二級過濾，文丘利水洗器和金屬纖維過濾器串聯(lián)運行。該系統(tǒng)采 用滑壓運行方式，容器內(nèi)壓力隨安全殼內(nèi)壓力變化，使得從安全殼內(nèi)排出的氣體與洗滌水 充分混合，有很大的交換面，由洗滌水有效地分離氣溶膠、吸附碘并吸收衰變熱，經(jīng)第二級 金屬纖維過濾器進(jìn)一步汽水分離后，由煙閨排放到大氣。 安全殼過濾排氣系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括相互串聯(lián)運行的文丘利水洗器 1和金屬纖維過濾器2，文丘利水洗器1通過管道3與安全殼連接，管道3上設(shè)有安全殼隔 離閥4，本實施例中兩臺機(jī)組共有4臺安全殼隔離閥(每臺機(jī)組2臺)，以串聯(lián)方式安裝在 安全殼外的系統(tǒng)管路上，這4臺安全殼隔離閥是DN200的遠(yuǎn)傳手動蝶閥，其遠(yuǎn)傳手動操作在 屏蔽墻后執(zhí)行，安全殼隔離閥裝有限位開關(guān)指示，其閥位信號將被分別送至主控室及EG樓 (應(yīng)急指揮中心)。金屬纖維過濾器2的位置高于文丘利水洗器1， 二者之間通過氣體排放 管道連接；金屬纖維過濾器2的出口通過管道6與核電站的煙囪連接。
文丘利水洗器為一種現(xiàn)有產(chǎn)品，是臥式圓筒形壓力容器。文丘利水洗器中裝有一 組(3個)文丘利管，容器內(nèi)盛有重量濃度為0. 5%的氫氧化鈉(NaOH)溶液和0. 2%的硫代 硫酸鈉(Na2S203)溶液組成的除鹽水。事故后，安全殼大氣進(jìn)入文丘利水洗器，經(jīng)過水洗作 用，大部分氣溶膠和碘滯留在容器內(nèi)，氣體繼續(xù)排向下一級過濾設(shè)備-金屬纖維過濾器進(jìn) 行再過濾。試驗表明，對于氣溶膠，文丘利水洗器的過濾效率可達(dá)99% ;對于粒子碘，其過 濾效率將大于99. 5% ;對于有機(jī)碘，其過濾效率約為90%。 為了向文丘利水洗器內(nèi)注入溶液，系統(tǒng)設(shè)置了一條供水管線10，這條充、排水管道 包括可移動泵、可移動容器及相關(guān)的閥門、管道等，主要用于運行前文丘利水箱的充水以及 電站運行期間進(jìn)行系統(tǒng)維修或在役檢查時的充、排水。在系統(tǒng)進(jìn)行充水之前進(jìn)行除鹽水混 合液的配制，配制工作是利用可移動泵及可移動容器在系統(tǒng)充水之前完成的。
金屬纖維過濾器也是一種現(xiàn)有產(chǎn)品，它是安全殼過濾排氣系統(tǒng)的主要設(shè)備。文丘 利水洗器及金屬纖維過濾器構(gòu)成排放氣體的兩級過濾，經(jīng)金屬纖維過濾器過濾后的氣體達(dá) 到排放要求，進(jìn)入電廠煙閨排入大氣。金屬纖維過濾器是臥式圓筒形壓力容器，由具有液滴 分離作用的預(yù)過濾層7及精細(xì)過濾層8兩部分組成，精細(xì)過濾層8設(shè)置于預(yù)過濾層7的外 圍，均為不銹鋼纖維材質(zhì)，其主要過濾在文丘利水洗器中未滯留的微粒子氣溶膠，特別是對 于直徑< 1 P m的氣溶膠粒子，它有很高的滯留效率。在金屬纖維過濾器2與文丘利水洗器 1之間設(shè)有用于將金屬纖維過濾器的冷凝液送回文丘利水洗器的冷凝液管道9。通過兩級 過濾，最終的過濾效率將達(dá)到如下數(shù)值對氣溶膠的過濾效率為> 99. 99%，對粒子碘的過 濾效率為> 99. 5% ，對有機(jī)碘的過濾效率約為90% 。 在金屬纖維過濾器2與煙囪之間的管道6上還設(shè)有閥門、限流孔板及爆破膜。限 流孔板是一種現(xiàn)有產(chǎn)品，采用奧氏體不銹鋼材料，其限流原理是當(dāng)孔板前后存在一定壓差， 流體流經(jīng)孔板，對于一定的孔徑，流經(jīng)孔板的流量隨著壓差增大而增大。但當(dāng)壓差超過某一 數(shù)值(稱為臨界壓差)時，流體通過孔板縮孔處的流速達(dá)到音速，這時，無論壓差如何增加， 流經(jīng)孔板的流量將維持在一定數(shù)值而不再增加。爆破膜為奧氏體不銹鋼材料的薄膜，當(dāng)系 統(tǒng)內(nèi)壓力達(dá)到爆破膜的整定值時，爆破膜在壓力作用下打開后，過濾氣體經(jīng)煙囪排向大氣。
系統(tǒng)在備用期間要進(jìn)行充氮保護(hù)(0. 13MPa(a))，因此本發(fā)明還設(shè)置了一條充氮管 線。管線上包括氮氣瓶、減壓閥及相關(guān)閥門等設(shè)備。文丘利水洗器和金屬纖維過濾器均通過供氮管線與氮氣瓶連接。 發(fā)生嚴(yán)重事故后，按照U5規(guī)程的要求，啟動系統(tǒng)，在進(jìn)行一定時間的過濾排氣后， 為避免安全殼與外界大氣長期相通，同時避免過度排氣，在消除了安全殼超壓的危險之后， 須關(guān)閉系統(tǒng)。此時，文丘利水洗器內(nèi)積聚了放射性極強(qiáng)的溶液，形成了潛在的放射性污染 源，為了避免潛在的放射性污染源造成擴(kuò)散，必須將其輸送回事故機(jī)組的安全殼內(nèi)。為此， 本發(fā)明設(shè)置了廢液返回管線11。廢液返回管線11的起點是文丘利水洗器1的底部，管線通 向機(jī)組的安全殼內(nèi)，廢液返回管線上設(shè)有閥門。在需要時，可將廢液有選擇的通過相應(yīng)管道 自流到事故機(jī)組的安全殼內(nèi)。 另外，本發(fā)明還設(shè)有放射性活度監(jiān)測儀，用于測量整個系統(tǒng)的放射性活度，保證系 統(tǒng)的運行安全。 通過使用本發(fā)明所提供的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，從安全殼排出的氣體首先通過文 丘利管在箱體下部的水池中起泡，以洗去可溶的裂變產(chǎn)物(碘、銫及其他金屬氧化物)，然 后再經(jīng)過多層金屬纖維過濾器過濾以除去氣溶膠。由于金屬纖維用不銹鋼制成，耐高溫耐 腐蝕性能極好，在水中添加化學(xué)藥劑后對碘的滯留效果明顯優(yōu)于僅有機(jī)械滯留作用的砂床 過濾器。試驗證明，該系統(tǒng)的過濾效果非常明顯，90%以上的氣溶膠可被滯留在文丘利洗滌 水中，對環(huán)境的輻射污染較少，對排除衰變熱也十分有利；而且該系統(tǒng)運行方式靈活，日常 維護(hù)的工作量也非常小。
權(quán)利要求
一種安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括相互串聯(lián)運行的文丘利水洗器(1)和金屬纖維過濾器(2)，文丘利水洗器(1)通過管道(3)與安全殼連接，管道(3)上設(shè)有安全殼隔離閥(4)；金屬纖維過濾器(2)的位置高于文丘利水洗器(1)，二者之間通過氣體排放管道連接；金屬纖維過濾器(2)的出口通過管道(6)與核電站的煙囪連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其特征在于所述的文丘利水洗器(1) 的壓力容器內(nèi)設(shè)有一組與文丘利水洗器的入口相連通的文丘利管(5)，壓力容器中盛有重 量濃度為0. 5%的氫氧化鈉溶液和0. 2%的硫代硫酸鈉溶液組成的除鹽水。
3. 如權(quán)利要求2所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其特征在于所述的文丘利水洗器(1) 的壓力容器通過供水管線(10)與供水設(shè)備連接。
4. 如權(quán)利要求l所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其特征在于所述的金屬纖維過濾器(2) 由具有液滴分離作用的預(yù)過濾層(7)及精細(xì)過濾層(8)兩部分組成。
5. 如權(quán)利要求4所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其特征在于在金屬纖維過濾器(2)與 文丘利水洗器(1)之間設(shè)有用于將金屬纖維過濾器的冷凝液送回文丘利水洗器的冷凝液 管道(9)。
6. 如權(quán)利要求1或4或5所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其特征在于在金屬纖維過濾 器(2)與煙囪之間的管道(6)上還設(shè)有閥門、限流孔板及爆破膜。
7. 如權(quán)利要求6所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其特征在于所述的爆破膜為奧氏體不 銹鋼材料的薄膜，在壓力作用下打開后，過濾氣體經(jīng)煙囪排向大氣。
8. 如權(quán)利要求l所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其特征在于所述的文丘利水洗器(1)和金屬纖維過濾器(2)均通過供氮管線與氮氣瓶連接，供氮管線上設(shè)有閥門。
9. 如權(quán)利要求1或2或3所述的安全殼過濾排氣系統(tǒng)，其特征在于所述的文丘利水 洗器(1)的底部通過廢液返回管線(11)與安全殼連接，廢液返回管線上設(shè)有閥門。
全文摘要
本發(fā)明屬于核電站安全殼設(shè)計技術(shù)，具體涉及一種安全殼過濾排氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括相互串聯(lián)運行的文丘利水洗器和金屬纖維過濾器，文丘利水洗器通過管道與安全殼連接，管道上設(shè)有安全殼隔離閥；金屬纖維過濾器的位置高于文丘利水洗器，二者之間通過氣體排放管道連接；金屬纖維過濾器的出口通過管道與核電站的煙囪連接。本發(fā)明可以使絕大多數(shù)放射性裂變產(chǎn)物包容在安全殼或者安全殼過濾排氣系統(tǒng)之內(nèi)，防止放射性裂變產(chǎn)物進(jìn)入環(huán)境，其過濾效率高、對環(huán)境污染小。
文檔編號B01D50/00GK101700450SQ200910207190
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者侯英東, 吳軍軼, 吳小海, 周志貴, 屠莊煒, 戚屯鋒, 洪源平 申請人:核電秦山聯(lián)營有限公司