CN101457960B - 核反应器的可居住区域的空气过滤和处理 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核反应器的可居住区域的空气过滤和处理。过滤系统包括形成在可居住区域内的降低的天花板隔断和可居住区域的天花板之间的上部增压器以及形成在可居住区域内的升高的地板隔断和可居住区域的地板之间的下部增压器。该系统可另外包括位于可居住区域内的至少一个循环空气处理单元，至少一个循环空气单元可操作以便通过在下部和上增压器之间循环空气在可居住区域内产生循环空气流，而没有任何穿过可居住区域的天花板、地板或墙壁布线的任何空气承载管道系统。

Description

核反应器的可居住区域的空气过滤和处理
技术领域
本发明涉及将过滤空气提供给核反应器设施的可居住区域的系统和方法。
背景技术
此段落的陈述只提供与本发明有关的背景技术的信息，并可以不构成现有技术。
核电站需要紧急系统在放射性和/或毒性事件情况(即放射性和/或毒性污染物、气体或烟雾意外释放或泄漏下)将“清洁”空气提供给电站控制室可居住区域(CRHA)。在这种情况下，通常压力空气存储系统用来将清洁、安全的空气(即没有放射性和毒性污染物的空气)提供给主要控制室紧急可居住地。这种公知的压力空气存储系统需要存储大型压力空气罐并安装相关的配管、管道、阀、调节器、仪器和操作控制器。另外，系统和设备必须安装成在这种公知压力空气存储系统的正常操作过程中避免过压。因此，公知的压力空气存储系统的设计存在问题，安装、应用和操作成本高，并且不利于维护。
另外，公知的控制室可居住区域HVAC系统通常设计成采用标准抽吸式空气处理单元(AHU)，以便在CRHA内循环和调节空气，即加热和冷却空气。更特别是，这种设计的配置通常需要一个或多个AHU和返回/排放风扇安装在CRHA外部。例如，通常一个或多个AHU和返回/排放风扇位于与CRHA分开的机械设备室内。外部AHU和风扇的应用需要安装从CRHA外部布线到CRHA内部的大量隔离管道系统。管道系统从CRHA外部的这种布线在满足安全需要时会存在问题，涉及在放射性和/或毒性事件情况下放射性污染空气从CRHA外部“渗入”。
发明内容
按照一个方面，提供用于在核反应器可居住区域内循环和调节空气的系统。在多种实施例中，该系统包括形成在可居住区域内的降低的天花板隔断和可居住区域天花板之间的上部增压器和形成在可居住区域内的升高的地板隔断和可居住区域的地板之间的下部增压器。该系统可另外包括位于可居住区域内的至少一个循环空气处理单元，至少一个循环空气单元可操作以便通过在下部和上增压器之间循环空气来在可居住区域内产生循环空气流，而没有任何穿过可居住区域的天花板、地板或墙壁布线的任何空气承载管道系统。
在多种其它实施例中，该系统可包括形成在可居住区域的天花板隔断和可居住区域的天花板之间的上部增压器，天花板隔断包括多个通风器，以及形成在可居住区域内的升高的地板隔断和可居住区域的地板之间的下部增压器，地板隔断包括多个调风器。该系统可另外包括定位在可居住区域内的一对多余的循环空气处理单元。每个循环空气处理单元包括流体连接在上部增压器上的空气入口、流体连接在下部增压器上的空气出口以及风扇，风扇可操作以便经由各自空气入口从上部增压器吸入空气并经由各自空气出口将空气压迫到下部增压器而产生经过各自循环空气处理单元的强力空气流。因此，通过空气经由地板隔断调风器流出下部增压器并经由天花板隔断通风器进入上部增压器，在可居住区域内形成循环空气流。
在其它的实施例中，该系统可包括形成在可居住区域的天花板隔断和可居住区域的天花板之间的上部增压器，天花板隔断包括多个通风器，以及形成在可居住区域内的升高的地板隔断和可居住区域的地板之间的下部增压器，地板隔断包括多个调风器。该系统可另外包括定位在可居住区域内的一对多余的循环空气处理单元。每个循环空气处理单元包括流体连接在上部增压器上的空气入口、流体连接在下部增压器上的空气出口以及风扇，风扇可操作以便经由各自空气入口从上部增压器吸入空气并经由各自空气出口将空气压迫到下部增压器而产生经过各自循环空气处理单元的强力空气流。因此，通过空气经由地板隔断调风器流出下部增压器并经由天花板隔断通风器进入上部增压器，在可居住区域内形成循环空气流。另外，该系统可包括位于与可居住区域分开的房屋内并流体连接到每个循环空气处理单元上的冷却制冷剂热存储罐。冷却制冷剂热存储罐可将冷却制冷剂提供给循环空气处理单元，以便冷却通过各自循环空气处理单元产生的循环空气流。
本发明的适用性的其它领域将从这里提供的说明书中得以清楚。应该理解到说明书和特定实例只用于说明目的，并且不打算限制本发明的范围。
附图说明
这里描述的附图只用于说明目的，并且不打算以任何方式限制本发明的范围。
图1是按照本发明的多种实施例的核反应器设施的可居住区域的空气过滤和调节(AFC)系统的方框图；
图2是按照本发明多种实施例的图1所示AFC系统的空气过滤和调节子系统的正常操作的方框图；
图3是表示按照本发明多种实施例的图1所示AFC系统的紧急过滤子系统的方框图；
图4是按照本发明多种实施例的图3所示紧急过滤子系统内包括的紧急空气过滤单元的截面方框图。
部件列表
空气过滤和调节系统10、可居住区域14、正常操作空气过滤器和调节子系统18、紧急过滤子系统22、循环和调节子系统26、更换空气子系统30、上部增压器34、下部增压器38、天花板隔断42、可居住区域天花板46、地板隔断50、可居住区域地板54、居住空间58、通风器62、调风器66、循环空气处理单元70、循环空气处理单元入口74、循环空气处理单元出口78、循环空气处理单元过滤器82、循环空气处理单元风扇86、循环空气处理单元入口通风道90、出口孔口94、循环空气处理单元加热元件98、冷却制冷剂热存储罐102、循环空气处理单元冷却线圈106、冷却制冷剂配管110、返回制冷剂配管116、公共设施室116、制冷剂泵118、更换空气处理单元122、更换空气处理单元入口126、更换空气处理单元出口130、更换空气处理单元过滤器134、更换空气处理单元风扇138、更换空气导管142、更换空气导管隔离缓冲器146、存储能量源150、烟雾清除风扇158、烟雾清除出口管道系统162、烟雾清除入口管道系统166、外部空气进出口170、烟雾清除入口隔离缓冲器174、烟雾清除出口隔离缓冲器178、紧急空气过滤单元(EAFU)182、EAFU壳体186、外部空气源190、EAFU入口管道系统194、EAFU出口管道系统198、EAFU过滤器序列202、EAFU风扇组件206、过滤器210、存储能量源214、风扇组件马达218、风扇组件风扇222。
具体实施方式
下面的描述本质上只是示例性的，并且不打算以任何方式限制本发明、应用或使用。在说明书中，类似的参考标号将用来表示类似的元件。
图1是按照本发明多种实施例用于核反应器设施的可居住区域14的空气过滤和调节(AFC)系统10的方框图。可居住区域14可以是例如核反应器电站的核反应器设施的任何区域、房屋和建筑物，构造成由人居住。例如，在多种实施例中，可居住区域14可以是核反应器电站的控制室，构造并装备成通过多个电站人员居住以便控制电站操作。AFC系统10构造并可操作以便在可居住区域14内产生空气流，将安全、可呼吸的空气提供给可居住区域14的居住者。更特别是，如下面描述那样，在核反应器设施正常操作过程中，AFC系统在可居住区域内循环空气，空气被过滤以便去除多种非放射性、非毒性的环境颗粒，例如灰尘、污物、花粉等，并且被调节(即加热和/或冷却)到所需温度。另外，如下面描述那样，在出现核和/或毒性事件的过程中，AFC系统10将可居住区域域密封或隔离，而不使得被放射性和/或毒性物质和颗粒污染的空气渗入，并且在可居住区域内循环被过滤以便去除放射性和毒性物质和颗粒的空气。
通常，AFC系统10包括正常操作的空气过滤和调节(NOAFC)子系统18和紧急过滤(EF)子系统22。NOAFC子系统18在核反应器设施的正常、日常操作条件下构造并可操作，以便在可居住区域14内调节并产生空气流。更特别是，NOAFC子系统18构造并可操作，以便在可居住区域14内循环被过滤以去除多种非放射性、非毒性环境颗粒(例如灰尘、污物、花粉等)并调节(即加热和/或冷却)到所需温度的空气。EF子系统22构造并可操作，以便在放射性和/或毒性事件过程中将安全、可呼吸的空气提供给可居住区域14。更特别是，EF子系统22可在核和/或毒性事件过程中操作，以便在可居住区域内提供被过滤以便大致没有危险和危害的放射性和/或毒性材料、物质、颗粒、气体等的空气。
NOAFC子系统18包括循环和调节子系统26和更换空气子系统30。循环和调节子系统26构造并可操作以便在可居住区域14内产生并调节循环空气流，而没有穿透可居住区域14的外边界的任何空气承载导管(即管道系统)。如这里使用那样，可居住区域14的外边界限定为包围可居住区域14的墙壁、天花板和地板的合成结构。因此，在外部边界内没有循环和调节子系统26的管道系统进入和离开的开口，在放射性和/或毒性事件过程中，不安全的空气(即被放射性和/或毒性物质污染的空气)经由开口渗入可居住区域。如这里使用那样，放射性和/或毒性事件限定为危险和危害的放射性和/或毒性材料、物质、颗粒、气体等从核反应器设施的核反应器释放或泄漏到空气的事件。
更换空气子系统30构造并可操作以便在核反应器设施的正常、日常操作条件下与循环和调节子系统26协作。特别是，更换空气子系统构造并可操作，以便将被过滤以去除多种非放射性、非毒性的环境颗粒(例如灰尘、污物、花粉等)的更换空气提供给可居住区域。因此，在核反应器设施的正常、日常操作条件下，循环和调节子系统26和更换空气子系统30协作以便将被过滤以去除非放射性、非毒性环境颗粒的调节空气提供给可居住区域14的居住者。
现在参考图2，可居住区域14构造成包括上部增压器34和下部增压器38。在多种实施例中，上部增压器34形成在定位(例如悬挂)在可居住区域14内的天花板隔断42和可居住区域14的天花板46之间。类似地，在多种实施例中，下部增压器38形成在定位在可居住区域14内的升高的地板隔断50和可居住区域14的地板54之间。可居住区域14内天花板隔断42和地板隔断50之间的空间将在这里指的是居住空间58。天花板隔断42包括使得空气从居住空间58流到上部增压器34的多个通风器62。另外，地板隔断50包括使得空气从下部增压器38流入居住空间58的多个调风器66。
如上所述，NOAFC子系统18包括循环和调节子系统26和更换空气子系统30。循环和调节子系统26和更换空气子系统30协作以便在核反应器设施的正常操作过程中在可居住区域14内产生调节和过滤的空气流。
循环和调节子系统26包括定位在可居住区域14内的一个或多个循环空气处理单元70。即，一个或多个循环空气处理单元70实际上定位和安装在可居住区域14的外边界的范围内。在多种应用中，循环空气处理单元70定位在居住空间58内。在多种实施例中，如图2所示，循环和调节子系统26可包括一对多余的循环空气处理单元70。多余的循环空气处理单元70体现为使得如果一个循环空气处理单元70失效或变得不能操作，第二循环空气处理单元70将可操作以便在可居住区域14内产生调节和过滤的空气流，如下面描述那样。在多种实施例中，每个循环空气处理单元70包括空气入口74、空气出口78、至少一个过滤器82以及风扇或吹送器86。风扇86可操作以便将空气经由入口74吸入各自循环空气处理单元70，使得空气经过过滤器82，并迫使过滤空气经由出口78离开。
每个循环空气处理单元70经由在第一端处连接到各自循环空气处理单元入口74上的入口通风道或导管90流体连接到上部增压器34上。每个入口通风道或导管90的相对第二端延伸穿过天花板隔断42并且在上部增压器34内终止。因此，空气可从上部增压器34流过每个入口通风道或导管90并且进入各自的循环空气处理单元70。另外，每个循环空气处理单元70流体连接到下部增压器38上，使得空气可从每个循环空气处理单元70内经由各自空气出口78流入下部增压器。在多种实施例中，每个循环空气处理单元70的空气出口78位于各自循环空气处理单元70的底部上，通过将每个空气出口78定位在地板隔断50内的各自出口孔口或开口94之上，使得每个空气出口78流体连接到下部增压器38上。但是，在多种其它的实施例中，经由在各自空气出口78和各自出口孔口94之间的适当空气导管、软管或配管的任何适当的空气导管装置，每个空气出口78可流体连接到下部增压器38上。
因此，每个循环空气处理单元70可经由各自风扇86操作，以便通过经由各自入口通风道或导管90和入口74从上部增压器34吸入空气、并将空气经过过滤器82并迫使空气经由各自空气出口78进入下部增压器38，产生经过各自循环空气处理单元70的被迫空气流。更特别是，通过从上部增压器34吸入空气并迫使空气进入下部增压器38，任何一个或多个循环空气处理单元70的操作将形成经过可居住区域14或在其中流动的空气流。即，任何一个或多个循环空气处理单元70的操作将从上部增压器34吸入空气并迫使空气进入下部增压器38，从下部增压器38循环经过居住空间58并经由通风器和调风器62和66进入上部增压器34。因此，任何一个或多个循环空气处理单元70的操作将在可居住区域14内产生循环空气流，而在可居住区域外边界内没有循环和调节子系统26的空气承载管道系统进入或离开的开口，而在放射性和/或毒性事件过程中不安全或危险的空气会经由该开口渗入可居住区域14。
如上所述，在空气被迫经过每个各自循环空气处理单元70时，空气经过一个或多个过滤器82。在多种实施例中，过滤器82可以是任何过滤器或过滤器序列，适用于从可居住区域14内的循环空气流中去除例如灰尘、污物、花粉等多种非放射性、非毒性环境颗粒。另外，在多种实施例中，每个循环空气处理单元70可包括加热元件98，例如电加热线圈。每个加热元件98可操作以便通过加热流过各自每个循环空气处理单元70的被迫空气流，将可居住区域14内的循环空气流加热到所需温度。
另外，在多种实施例中，循环和调节子系统26可包括流体连接到每个循环空气处理单元70的冷却线圈106上的冷却制冷剂热存储罐102。在多种实施例中，冷却制冷剂热存储罐102离开可居住区域14远程定位。例如，在多种应用中，冷却制冷剂热存储罐102位于与可居住区域14分开的公共设施室116A内。通常，冷却制冷剂热存储罐102构造并可操作，以便保持和冷却一定数量的例如水和气体的适当制冷剂的制冷剂，制冷剂被泵送经过循环空气处理单元冷却线圈106，以便通过冷却经过各自循环空气处理单元70的被迫空气流，将可居住区域14内的循环空气流冷却到所需温度。更特别是，每个循环空气处理单元70的冷却线圈106经由冷却制冷剂配管110和返回制冷剂配管114流体连接到冷却制冷剂热存储罐102。
制冷剂泵118与冷却制冷剂配管110连成一线，以便将冷却制冷剂从冷却制冷剂热存储罐103泵送到循环空气处理单元70的各自冷却线圈106。冷却制冷剂接着循环经过冷却线圈106，并且经由返回制冷剂配管114返回到冷却制冷剂热存储罐102。在被迫空气流循环经过一个和多个循环空气处理单元70时，如上所述，各自冷却线圈106和流过其中的冷却制冷剂从被迫进入下部增压器38的空气去除热量。因此，经过并在可居住区域14内流动的循环空气流被冷却到所需温度。
现在参考NOFAC系统18的更换空气子系统30，通常更换空气子系统30将过滤的空气提供给可居住区域14。如上所述，循环和调节子系统26的操作在可居住区域14内形成正压。在可居住区域外边界内形成开口时，正压将空气从可居住区域14内迫使离开可居住区域14。例如，开启的门、未覆盖的电出口等将在外边界内提供开口，可居住区域14外部的空气可经由开口渗入。因此，正压防止可居住区域14外部的空气经由这些开口渗入或进入可居住区域14。为了在可居住区域14内保持正压，更换空气子系统30迫使空气进入可居住区域14的上部增压器34和/或下部增压器。虽然图2表示被迫进入上部增压器34的更换空气流，应该理解到更换空气流可类似地被迫进入下部增压器38，并且也在本发明的范围内。
在多种实施例中，更换空气子系统30离开可居住区域14远程定位。例如，在多种应用中，更换空气子系统30位于与可居住区域14分开的公共设施室116B内。应该理解到虽然公共设施室116A和116B表示成分开的设备室，在多种实施例中，公共设施室116A和116B可以是单个公共设施是116，其中可以定位冷却制冷剂存储罐102、更换空气子系统30以及这里描述的多种其它的设备、系统和子系统。
更换空气子系统30包括产生进入上部增压器34和/或下部增压器38的更换空气流的一个或多个更换空气处理单元122。特别是，每个更换空气处理单元122包括空气入口126、空气出口130、至少一个过滤器134以及风扇或吹送器138。更换空气处理单元过滤器134可以是适用于从被迫进入可居住区域14的上部增压器34和/或下部增压器38的更换空气流中去除例如灰尘、污物、花粉等多种非放射性、非毒性环境颗粒的任何过滤器。
风扇138可以操作以便经由入口126将空气吸入各自更换空气处理单元122，并且使得空气经过过滤器134并迫使过滤的空气经由出口130离开。更特别是，每个更换空气处理单元122从可居住区域14外部的环境吸入空气，并迫使空气经由例如管道系统的更换空气承载导管142的进入上部增压器34和/或下部增压器38。更换空气管道系统142连接到每个更换空气处理单元122的出口130上，延伸经过可居住区域外边界，并且在上部增压器34和/或下部增压器38内终止。因此，每个更换空气处理单元风扇126可以操作以便从可居住区域14外部的环境将空气吸入更换空气处理单元122，使得空气经过各自过滤器134，并且迫使过滤的空气经由更换空气管道系统142进入可居住区域上部增压器34和/或下部增压器38。如上所述，迫使空气进入至少一个上部增压器34和下部增压器38在可居住区域14内形成正压，防止可居住区域14外部的空气经由可居住区域外边界内的多种开口渗入或进入可居住区域14。
在多种实施例中，更换空气子系统30还包括更换空气承载管道系统内的一对隔离缓冲器146。隔离缓冲器146构造并可操作，以便在更换空气承载管道系统142内提供大致的气密密封，使得空气在放射性和/或毒性事件的过程中不能经由更换空气承载管道系统142流入或流出可居住区域上部增压器34和/或下部增压器38。更特别是，在多种实施例中，隔离缓冲器146大致靠近可居住区域14的外边界位于更换空气管道系统142内，使得在隔离缓冲器146和可居住区域外边界的外部之间延伸的更换空气管道系统142非常小(如果有的话)。这限制了离开隔离缓冲器146和可居住区域外边界的外部之间的更换空气管道系统142内的空气量，例如污染或危险空气，这些空气会在隔离缓冲器146闭合之后流入可居住区域14。
如图2所示，在多种实施例中，更换空气子系统30可包括一对更换空气处理单元122。多余的更换空气处理单元122被体现为使得如果一个更换空气处理单元122失效或变得不能操作，第二更换空气处理单元122将可以操作以便产生进入可居住区域上部增压器34的更换空气流，如下面描述那样。
另外，在多种实施例中，循环和调节子系统26可包括一个或多个存储的能量源150。存储的能量源150可以是例如一组直流电(DC)电池的存储电能的任何适当的被动源。存储能量源150构造并可操作，以便将电能提供给循环空气处理单元70和/或冷却制冷剂热存储罐泵118，而没有例如任何区外或现场发电机或电力公司的恒定能量源。例如，如果出现放射性和/或毒性事件，可以中断或终止去往循环空气处理单元70的更换恒定能量源、去往冷却制冷剂热存储罐102的制冷剂补充供应以及冷却制冷剂热存储罐泵118。在这种情况下，存储的能量源150会自动启动，以便提供能量，从而操作循环空气处理单元70和/或冷却制冷剂热存储罐泵18长达有限的时间，例如1小时、2小时、3小时、4小时、1天、2天、3天、4天等。
在多种实施例中，循环和调节子系统26可包括多个存储能量源150，使得每个循环空气处理单元70和/或冷却制冷剂热存储罐泵118电连接到各自一个存储能量源150上。因此，每个循环空气处理单元70和/或冷却制冷剂热存储罐泵118可通过分开、独立的存储能量源150供能，而没有恒定的能量源。作为选择，在多种实施例中，循环和调节子系统26可包括构造成将电能提供给每个循环空气处理单元70和/或冷却制冷剂热存储罐泵118的单个存储能量源150，而没有恒定能量源。或者，另外在其它实施例中，循环和调节子系统26可包括构造成将电能提供给循环空气处理单元70的第一存储能量源150以及构造成将电能提供给冷却制冷剂热存储罐泵118的第二存储能量源150，而没有恒定能量源。
再次参考图1，在多种实施例中，循环和调节子系统26可包括烟雾清除子系统154。烟雾清除子系统154包括位于可居住区域14外部并且经由延伸穿过可居住区域外边界的烟雾清除出口导管或管道系统162流体连接到上部增压器34上的烟雾清除风扇158。烟雾清除子系统154另外包括烟雾清除入口导管或管道系统166，经由烟雾清除入口管道系统166将外部空气进出口170流体连接到下部增压器38上。烟雾清除子系统154构造并可操作，以便从可居住区域14内快速清除和更换空气。例如，如果由于核反应器设施或可居住区域14内意外或火灾可居住区域变得充满烟雾，烟雾清除子系统154可启动以便经由风扇158和出口管道系统162将烟雾快速清除到可居住区域14外部的环境。大致同时，来自于可居住区域14外部的更换空气经由风扇158和入口管道系统166吸入可居住区域14。
另外，在多种实施例中，烟雾清除子系统154还包括烟雾清除入口管道系统166内的一对入口隔离缓冲器174。入口隔离缓冲器174构造并可操作，以便在烟雾清除入口管道系统166内提供大致气密的密封，使得在放射性和/或毒性事件的过程中空气不能经由烟雾清除入口管道系统166流入或流出可居住区域14。更特别是，入口隔离缓冲器174大致靠近可居住区域14的外边界位于烟雾清除入口管道系统166内，使得在入口隔离缓冲器174和可居住区域外边界的外部之间延伸的入口管道系统166非常小(如果有的话)。这限制了离开入口隔离缓冲器174和可居住区域外边界的外部之间的入口管道系统166内的空气量，例如污染或危险空气，这些空气会在入口隔离缓冲器174闭合之后流入可居住区域14。
另外，在多种实施例中，烟雾清除子系统154还包括烟雾清除出口管道系统162内的一对出口隔离缓冲器178。出口隔离缓冲器178构造并可操作，以便在烟雾清除出口管道系统162内提供大致气密的密封，使得在放射性和/或毒性事件的过程中空气不能经由烟雾清除出口管道系统162流入或流出可居住区域14。更特别是，出口隔离缓冲器178大致靠近可居住区域14的外边界位于烟雾清除出口管道系统162内，使得在出口隔离缓冲器178和可居住区域外边界的外部之间延伸的出口管道系统162非常小(如果有的话)。这限制了离开出口隔离缓冲器178和可居住区域外边界的外部之间的出口管道系统162内的空气量，例如污染或危险空气，这些空气会在出口隔离缓冲器178闭合之后流入可居住区域14。
现在参考图3，如上所述，紧急过滤(EF)子系统22构造并可操作以便在放射性和/或毒性事件过程中将大致没有放射性和/或毒性污染物的空气提供给可居住区域14。EF子系统22包括一个或多个空气过滤单元(EAFU)182。在多种实施例中，如图3所示，EF子系统22可包括两个或多个多余的EAFU 182。多余的EAFU 182体现为使得如果一个EAFU 182实现或者变得不能操作，第二EAFU 182将可以操作，等等，以便在放射性和/或毒性事件过程中将大致没有放射性和/或毒性污染物的空气提供给可居住区域14。虽然EF子系统22可包括单个EAFU 182，并且也在本发明的范围内，为了清楚和简明，EF子系统122将在这里描述为包括两个或多个多余的EAFU 182。
在多种应用中，EAFU 182离开可居住区域14远程定位。例如EAFU182可位于与可居住区域14分开的公共设施室116内，例如设备室116A内。每个EAFU 182构造并可操作以便将没有放射性和毒性污染物提供给可居住区域。
同样参考图4，每个EAFU 182包括经由入口空气导管或管道系统194连接到外部空气源190上并且经由出口空气导管或管道系统198连接到可居住区域14上的壳体186。每个EAFU 182另外包括壳体186内的过滤器序列202(如图4清楚所示)以及至少一个风扇组件206。每个风扇组件206构造并可操作，以便通过经由入口管道系统194吸入空气、迫使空气经过过滤器序列202并过滤放射性和/或毒性污染物并迫使过滤的空气经由出口管道系统198离开到可居住区域上部增压器34和/或下部增压器38，产生从外部空气源190到可居住区域14的空气流。
在多种实施例中，如图3所示，每个EAFU 182包括两个多余的风扇组件206。多余的风扇组件206体现为使得如果一个风扇组件206失效或变得不能操作，第二风扇组件206将可以操作以便将大致没有放射性和/或毒性的污染物的过滤空气提供给可居住区域14。虽然每个EAFU 182可包括单个风扇组件206，并且在本发明的范围内，为了清楚和简明，EAFU 182这里将描述为包括多个的风扇组件206。
每个EAFU 182的过滤器序列202包括适用于经由各自风扇组件206从各自EAFU 182产生的空气流中去除放射性和毒性污染物的多个空气过滤器201。例如，在多个实施例中，每个过滤器序列202包括第一颗粒过滤器210A、第二颗粒过滤器210B、碳床过滤器210C和第三颗粒过滤器210D。第一颗粒过滤器210A可以是适用于在空气流经由入口管道系统194进入各自EAFU 182时从空气流中去除较大放射性和/或毒性颗粒的任何过滤器。空气流可接着经过例如HEPA过滤器的第二颗粒过滤器210B，以便去除大多数保留的放射性和/或毒性颗粒。碳床过滤器210C可以是适用于自动过滤空气流(即从空气流去除不希望的气味和/或放射性气体)的任何过滤器，并且第三颗粒过滤器210D可以是适用于去除任何保留放射性和/或毒性颗粒以及在经过碳床过滤器210C之后留在空气内的任何碳灰尘的任何过滤器。因此，离开每个EAFU 182并经由出口管道系统198被迫进入可居住区域上部增压器34和/或下部增压器38的空气流将没有危险的放射性和/或毒性气体颗粒。
在多种实施例中，EF子系统22包括一个或多个存储能量源214。存储能量源214可以是例如一组直流(DC)电池的存储电能的任何适当的被动源。存储能量源214构造并可操作，以便将电能提供给EAFU182，而没有例如任何区外或现场发电机或电力公司的恒定能量源。例如，如果出现放射性和/或毒性事件，可以中断或终止去往EAFU 182的恒定能量源。在这种情况下，存储的能量源214会自动启动，以便提供能量，从而操作EAFU 182长达有限的时间，例如1小时、2小时、3小时、4小时、1天、2天、3天、4天、1星期、2星期等。
如图3所示，在多种实施例中，循环和调节子系统26可以在放射性和/或毒性事件过程中如上所述与EF子系统22协助。例如，在放射性和/或毒性事件过程中，循环空气处理单元70和冷却制冷剂热存储罐102(即泵118)可以协作，利用如上所述的存储能量源150，以便在可居住区域14内循环、过滤和冷却通过EF子系统22提供的没有放射性和毒性的空气。但是，应该理解到EF子系统22单独的操作足以在可居住区域14内循环没有放射性和毒性的空气，从而为可居住区域14的居住者提供足够安全、可呼吸的空气，以便舒适地生存。
特别参考图4，每个风扇组件206包括可操作以便驱动例如风扇的空气运动器222的马达218，从而产生经过各自EAFU 182的空气流。在多种实施例中，每个风扇组件206与入口管道系统194成直线定位或在其内部，使得吸入入口管道系统194的空气将在各自马达218之上和/或周围流动。在空气在各自马达218之上和/或周围流动时，空气将吸取各自马达218产生的热量，由此增加经过各自EAFU 182的空气流的温度。因此，通过每个马达218的操作产生的热量可用来加热被迫进入可居住区域上部增压器34和/或下部增压器38的空气，并且因此，在EF子系统22的操作过程中，加热可居住区域14内循环的空气。另外，通过每个马达218的操作产生的热量可用来干燥空气，即从被迫进入可居住区域上部增压器34和/或下部增压器38的空气中去除潮湿，并且因此在EF子系统22的操作过程中干燥可居住区域14内循环的空气。
再次参考图3和4，在多种实施例中，EF子系统22的入口管道系统194、过滤器序列202和处理管道系统198经由设置成在流过入口管道系统194的空气和流过出口管道系统198的空气之间提供非常小的压力损失的截面面积或直径。例如，在多种应用中，入口管道系统194、过滤器序列202和出口管道系统198具有过大的尺寸的截面面积或直径，使得大致1w.g(水标)-5w.g.的压力差在流过入口管道系统194的空气和流过出口管道系统198的空气之间形成。即，过大尺寸的过滤器序列202和入口和出口管道系统194和198减小了使得空气流过过滤器210所需的空气压力，并且减小内部管道系统损失。
另外，入口管道系统194、过滤器序列202以及出口管道系统198的大尺寸的截面面积或者直径使得EF子系统122(例如EAFU 182)提供经过可居住区域14的大致正压的空气流。例如，在多种应用中，入口管道系统194、过滤器序列202和出口管道系统198的大尺寸的截面面积或直径使得每个EAFU 182提供经过可居住区域14的大致300cfm(每分钟立方英尺)-500cfm的正压空气流。
此外，由过大尺寸的过滤器序列202和入口和出口管道系统194和198造成的经过可居住区域14的这种正压空气流增强对于渗入可居住区域14的未过滤空气的清除和稀释。增强对于渗入可居住区域14的未过滤空气的清除和稀释减小了未过滤、渗入空气中的有害污染物对于可居住区域14的居住者的危险。例如，在多种实施例中，过大尺寸的过滤器序列202和入口和出口管道系统194和198提供经过可居住区域14的正压空气流，足以安全清除和稀释以大致1cfm-13cfm进入可居住区域14的未过滤空气的渗入。
另外，由于过大尺寸的过滤器序列202和入口和出口管道系统194和198而减小流过各自EAFU 182的空气的内部空气压力以及流过入口和出口管道系统194和198的空气的内部损失，造成各自马达218的能量要求的减小，由此减小过滤器序列202上的压力降，将直接转换成每个风扇组件马达218的功率要求降低。例如，在多种实施例中，各自风扇组件马达218可规定在大约0.5hp-2.0hp，例如1.5hp，同时如上所述形成经过可居住区域14的压力降和正压空气流。
另外，在多种实施例中，空气源190相对于核反应器设施的核反应器位于固定位置，使得在放射性和/或毒性事件过程中，吸入EAFU182的空气确定为最可能具有最低浓度的放射性和/或毒性污染物。例如数学模型可用来确定在放射性和/或毒性事件过程中最可能具有最低浓度的放射性和/或毒性污染物的核反应器设施的最佳位置。因此，在多种实施例中，空气源190将位于预定最佳位置上，使得EF子系统22将如上所述操作，以便在放射性和/或毒性事件过程中将空气过滤到预先确定为最可能具有最低浓度的放射性和/或毒性污染物。
应该理解到，虽然第一、第二、第三等术语这里可用来描述多种元件、部件、区域和/或区段，这些元件、部件、区域和/或区段不应该受到这些术语的限制。这些术语可只用来将一个元件、部件、区域或区段与另一元件、部件、区域或区段区分开来。
另外，例如“之下”、“以下”、“较低”、“之上”、“上部”等空间的相对术语这里用来便于如附图所示那样描述一个元件或结构相对于另一元件和结构的关系。应该理解到空间的相对术语可用来包括使用或操作中的装置除了附图所示的定向之外的不同定向。例如，如果附图中的装置翻转，描述为在其它元件或结构“之下”或“以下”的元件应该定位在所述其它元件或结构“之上”。因此，示例性的术语“以下”可包括以上和以下的两种定向。该装置可另外定向(转动90度或在其它定向上)，并且相应地采用这里术语的空间相对描述。
另外，这里使用的术语只用于描述特定实施例的目的，并且不打算限制。如这里使用那样，单数形式“一”、“一个”和“该”也可用来包括复数形式，除非说明书另外清楚说明。将进一步理解到术语“包括”和/或“包含”在说明书中使用时明确所述结构、整体、步骤、操作、元件、部件等存在，但是不排除另外的一个或多个其它结构、整体、步骤、操作、元件、部件、组合等存在。
这里的说明本身是示例性的，并且因此不偏离所描述宗旨的变型也在本发明的范围内。这些变型不认为是偏离的本发明的精神和范围。

Claims (22)

1.一种用于在核反应器内循环和调节空气的系统(10)，所述系统包括：
由天花板(46)、地板(54)和多个墙壁限定的可居住区域(14)；
形成在所述可居住区域(14)内的降低的天花板隔断(42)和所述可居住区域(14)的天花板(46)之间的上部增压器(34)；
形成在所述可居住区域(14)内的升高的地板隔断(50)和所述可居住区域(14)的地板(54)之间的下部增压器；
位于可居住区域(14)内、并且位于所述升高的地板隔断(50)与所述降低的天花板隔断(42)之间的至少一个再循环空气处理单元(70)，该至少一个再循环空气处理单元(70)可操作以便通过在下部和上部增压器(34、38)之间循环空气在可居住区域(14)内产生再循环空气流，而没有穿过可居住区域(14)的天花板、地板或墙壁布线的任何空气承载管道系统。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括至少一个再循环空气处理单元存储能量源(150)，该能量源构造成并可操作以便将操作能量提供给至少一个再循环空气处理单元(70)长达有限时间而没有恒定供应能量。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该至少一个再循环空气处理单元(70)包括加热元件(98)，加热元件用于加热通过该至少一个再循环空气处理单元(70)产生的再循环空气流。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括冷却制冷剂热存储罐(102)，冷却制冷剂热存储罐(102)位于与可居住区域(14)分开的房屋内，并流体连接到该至少一个再循环空气处理单元(70)上，以便将冷却制冷剂提供给该至少一个再循环空气处理单元(70)，从而冷却通过该至少一个再循环空气处理单元(70)产生的再循环空气流。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括至少一个冷却制冷剂热存储罐(102)存储能量源(150)，该能量源构造成并可操作以便将操作能量提供给冷却制冷剂热存储罐(102)的泵(118)长达有限时间而没有恒定供应能量。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括更换空气子系统(30)，更换空气子系统(30)包括：
至少一个更换空气处理单元(122)，位于与可居住区域(14)分开的房屋内；以及
更换空气承载管道系统(142)，将该至少一个更换空气处理单元(122)连接到上部增压器(34)和下部增压器(38)之一，以便将更换空气提供给可居住区域(14)。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，更换空气子系统(30)还包括更换空气承载管道系统(142)内的大致靠近可居住区域(14)的外边界的一对隔离缓冲器(146)，隔离缓冲器(146)构造成并可操作，以便在更换空气承载管道系统(142)内提供大致的气密密封，使得空气不能经由更换空气承载管道系统流入或流出可居住区域(14)。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括烟雾清除子系统(154)，烟雾清除子系统(154)包括：
烟雾清除风扇(158)，位于可居住区域(14)外部并经由烟雾清除出口管道系统(162)连接到上部增压器(34)；
烟雾清除入口管道系统(166)，经由烟雾清除入口管道系统(166)将外部空气进出口(170)连接到下部增压器(38)上；
所述烟雾清除风扇(158)可以操作以便将外部空气经由烟雾清除入口管道系统(166)吸入可居住区域(14)，并且经由烟雾清除出口管道系统(162)将空气从可居住区域(14)吸到可居住区域(14)外部的环境。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，烟雾清除子系统(154)还包括：
烟雾清除入口管道系统(166)内的大致靠近可居住区域(14)的外边界的一对入口隔离缓冲器(174)，入口隔离缓冲器(174)构造成并可操作，以便在烟雾清除入口管道系统(166)内提供大致的气密密封，使得空气不能经由烟雾清除入口管道系统(166)流入或流出可居住区域(14)。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，烟雾清除子系统(154)还包括：
烟雾清除出口管道系统(162)内的大致靠近可居住区域(14)的外边界的一对出口隔离缓冲器(178)，出口隔离缓冲器(178)构造成并可操作，以便在烟雾清除出口管道系统(162)内提供大致的气密密封，使得空气不能经由烟雾清除出口管道系统(162)流入或流出可居住区域(14)。
11.一种用于在核反应器内循环和调节空气的系统，所述系统包括：
由天花板、地板和多个墙壁限定的可居住区域；
形成在所述可居住区域内的天花板隔断和所述可居住区域的天花板之间的上部增压器，该天花板隔断包括多个通风器；
形成在所述可居住区域内的升高的地板隔断和所述可居住区域的地板之间的下部增压器，该地板隔断包括多个调风器；
位于所述可居住区域内、并且位于所述升高的地板隔断与所述降低的天花板隔断之间的一对多余的再循环空气处理单元，每个再循环空气处理单元包括流体连接在上部增压器上的空气入口、流体连接在下部增压器上的空气出口以及风扇，风扇可操作以便经由各自空气入口从上部增压器吸入空气并经由各自空气出口将空气压迫到下部增压器而产生经过各自再循环空气处理单元的强力空气流，使得通过空气经由地板隔断调风器流出下部增压器并经由天花板隔断通风器进入上部增压器而在可居住区域内形成再循环空气流。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括至少一个再循环空气处理单元存储能量源，该能量源构造成并可操作以便将操作能量提供给每个再循环空气处理单元长达有限时间而没有恒定供应能量。
13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，每个再循环空气处理单元包括加热元件，加热元件用于加热通过该至少一个再循环空气处理单元产生的再循环空气流。
14.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括冷却制冷剂热存储罐，冷却制冷剂热存储罐位于与可居住区域分开的房屋内，并流体连接到再循环空气处理单元的每一个上，以便将冷却制冷剂提供给该至少一个再循环空气处理单元，从而冷却通过各自再循环空气处理单元产生的再循环空气流。
15.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括至少一个冷却制冷剂热存储罐存储能量源，该能量源构造成并可操作以便将操作能量提供给冷却制冷剂热存储罐长达有限时间而没有恒定供应能量。
16.如权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括更换空气子系统，更换空气子系统包括：
位于与可居住区域分开的房屋内的一对多余的更换空气处理单元；以及
更换空气承载管道系统，将每个更换空气处理单元连接到上部增压器和下部增压器之一，以便将更换空气提供给可居住区域。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，更换空气子系统还包括更换空气承载管道系统内的大致靠近可居住区域的外边界的一对隔离缓冲器，隔离缓冲器构造成并可操作，以便在更换空气承载管道系统内提供大致的气密密封，使得空气不能经由更换空气承载管道系统流入或流出可居住区域。
18.一种用于在核反应器内循环和调节空气的系统，所述系统包括：
由天花板、地板和多个墙壁限定的可居住区域；
形成在所述可居住区域内的天花板隔断和所述可居住区域的天花板之间的上部增压器，该天花板隔断包括多个通风器；
形成在所述可居住区域内的升高的地板隔断和所述可居住区域的地板之间的下部增压器，该地板隔断包括多个调风器；
位于所述可居住区域内、并且位于所述升高的地板隔断与所述降低的天花板隔断之间的一对多余的再循环空气处理单元，每个再循环空气处理单元包括流体连接在上部增压器上的空气入口、流体连接在下部增压器上的空气出口以及风扇，风扇可操作以便经由各自空气入口从上部增压器吸入空气并经由各自空气出口将空气压迫到下部增压器而产生经过各自再循环空气处理单元的强力空气流，使得通过空气经由地板隔断调风器流出下部增压器并经由天花板隔断通风器进入上部增压器而在可居住区域内形成再循环空气流；以及
冷却制冷剂热存储罐，冷却制冷剂热存储罐位于与可居住区域分开的房屋内，并流体连接到再循环空气处理单元的每一个上，以便将冷却制冷剂提供给再循环空气处理单元，从而冷却通过各自再循环空气处理单元产生的再循环空气流。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，每个再循环空气处理单元包括加热元件，加热元件用于加热通过该至少一个再循环空气处理单元产生的再循环空气流。
20.如权利要求18所述的系统，其特征在于，还包括至少一个再循环空气处理单元存储能量源，该能量源构造成并可操作以便将操作能量提供给每个再循环空气处理单元长达有限时间而没有恒定供应能量。
21.如权利要求18所述的系统，其特征在于，还包括至少一个冷却制冷剂热存储罐存储能量源，该能量源构造成并可操作以便将操作能量提供给冷却制冷剂热存储罐长达有限时间而没有恒定供应能量。
22.如权利要求18所述的系统，其特征在于，还包括更换空气子系统，更换空气子系统包括：
位于与可居住区域分开的房屋内的一对多余的更换空气处理单元；
更换空气承载管道系统，将每个更换空气处理单元连接到上部增压器和下部增压器之一，以便将更换空气提供给可居住区域；以及
更换空气承载管道系统内的大致靠近可居住区域的外边界的一对隔离缓冲器，隔离缓冲器构造成并可操作，以便在更换空气承载管道系统内提供大致的气密密封，使得空气不能经由更换空气承载管道系统流入或流出可居住区域。
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