CN103383867B

CN103383867B - 控制核反应堆中氢气的被动式自催化复合器及其使用方法

Info

Publication number: CN103383867B
Application number: CN201210138627.4A
Authority: CN
Inventors: 李康弘; 南承河; 徐泌源; 洪性昌; 金成洙; 金镇吉
Original assignee: CERACOMB Co Ltd
Current assignee: CERACOMB Co Ltd; CERACOMB株式会社
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2032-05-04
Also published as: CN103383867A

Abstract

本发明提供了一种控制核反应堆中氢气的被动式自催化复合器及其使用方法。该新型被动式自催化复合器通过安装在核反应堆中以在没有单独的能量来源的情况下有效地控制封闭空间中的氢气而能够防止氢气富集和爆炸。利用该被动式自催化复合器能够控制在核反应堆中的氢气。所述被动式自催化复合器包括容纳在壳体中的催化剂结构，所述壳体包括气体进口和气体出口，并且所述催化剂结构与从所述气体进口沿向上方向流动的气体接触。所述气体出口位于所述壳体的上端侧部，所述壳体的上端形成为弯曲表面或倾斜表面，并且所述催化剂结构由蜂窝状陶瓷形成。

Description

控制核反应堆中氢气的被动式自催化复合器及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制核反应堆中的氢气（氢，hydrogen）的被动式自催化复合器（非能动自催化复合器，passive autocatalytic recombiner）以及利用其控制核反应堆中的氢气的方法，更特别地，涉及一种用于将产生的氢气再结合成水以便防止由于在核电站的核反应堆中产生的氢气的富集而引起的爆炸的被动式自催化复合器以及使用该被动式自催化复合器来控制核反应堆中的氢气的方法。

背景技术

随着至今已被用作主要能源的诸如煤和石油的化石燃料逐渐被耗尽，核能发电作为一种替代方式已得到关注，并且核能设施的数量在世界范围内以及在韩国倾向于增加反映了这些情况。然而，由于已公知核能发电的危险性，例如1979年三里岛核电站事故、1986年切尔诺贝利核电站事故和最近的福岛核电站事故，所以与核能发电相关的安全性已作为迫切需要解决的问题出现。

前述核电站事故的最根本的起因是由于在核反应堆中燃料棒的熔化过程期间产生的氢气富集所引起的爆炸。即，在伴随堆芯熔毁（core meltdown）的主要事故期间，大量的氢气通过锆锡合金（锆合金，zircaloy）的氧化反应、核燃料包壳材料（nuclear fuelcladding material）而产生，并且当产生的氢气达到预定的浓度时可能会存在自燃和爆炸的危险。因此，为了不使核电站中产生的氢气浓缩（富集），已经安装了诸如氢气点火器和热复合器的设备，从而按照以下化学式1通过使氢气与空气中的氧气结合而将氢气转化成水，而没有爆炸的危险。

[化学式1]

2H₂+O₂→2H₂O

然而，由于前述典型的设备或设施总是需要电力以控制氢气，并且作为结果，与在福岛核电站事故的情况中一样，在不可能供应电力的状态下，可能具有丧失它们的功能的严重局限性。因此，需要一种在事故期间在无需单独的能量来源的情况下处理产生的氢气的方法。

最近，一种能够解决这样的局限性的被动式自催化复合器（PAR）受到了关注。该被动式自催化复合器可以在没有单独的动力源（例如热或电）的情况下使氢气和存在于空气中的氧气在催化剂上再结合成水，并且可以通过利用由于此时产生的热引起的系统中的自然对流现象而自动防止氢气的富集。因此，其可能是用于防止由于氢气富集导致的爆炸而引起的核电站事故的最佳技术。

与前述被动式自催化复合器的性能相关的核心技术可以总结为用于使系统中的气流平稳的设计技术和用于基本上产生氢气的再结合的催化剂相关技术，并且在下面描述了相关技术。

韩国专利申请公开号2000-35983和2002-1814披露了能够使氢气再结合的板型（plate-type）被动式自催化复合器的设计。该前述专利使用金属板用于促进气体流动的自然对流，并且披露了用铂或钯直接涂覆金属板以使氢气再结合成为可能的技术。然而，由于使用多个铂涂覆的金属板，所以成本可能较高，并且直接参与氢气再结合反应的催化活性位点的暴露程度可能较低。并且，当待处理的氢气浓度较高时，由于该板的边缘部分确实作为点火器，因此可能会促进氢气爆炸。

韩国专利申请公开号2010-36625披露了一种用于氢气再结合的金属泡沫型催化剂材料。由于该专利使用首先用金属氧化物、氧化铝（Al₂O₃）涂覆金属泡沫（metal foam），然后在其上涂覆铂的方法，以便降低在氢气再结合反应过程中作为活性物质的贵金属的含量，并且使用金属泡沫作为催化剂结构，已经报道了与在前述专利中公开的那些方法相比，该方法呈现出更高的催化剂性能。然而，关于以上专利，可能无法避免压力损失的增加，同时由于结构的特征可能会使催化活性位点增加，并且由于催化剂结构易于被外来物质（杂质，foreign matter）例如系统环境中存在的灰尘污染或沉积，所以活性位点可能会减少。

因此，对开发一种用于自然对流和氢气再结合性能的被动式自催化复合器存在需要，所述被动式自催化复合能够完全解决由于外来物质引起的污染问题以及催化剂结构的压力损失。

发明内容

技术问题

本发明提供了一种在没有单独的能量来源的情况下通过安装在核反应堆中以有效地控制封闭空间内的氢气而能够防止氢气富集和爆炸的新型被动式自催化复合器和利用该被动式自催化复合器来控制氢气的方法。

本发明还提供了一种能够同时解决指出作为传统设备的结构局限性，诸如差的气体流动、催化剂结构和系统的压力损失、氢气再结合的反应速率、以及由于灰尘和其他外来物质导致的污染的局限性的先进型被动式自催化复合器，以及利用该被动式自催化复合器控制氢气的方法。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制核反应堆中的氢气的被动式自催化复合器，该被动式自催化复合器包括容纳在壳体（case）中的催化剂结构，该壳体包括气体进口（进气口，gas inlet）和气体出口（出气口，gas outlet），该催化剂结构与从气体进口沿向上方向流动的气体接触，其中气体出口位于壳体的上端侧部（upper end sideportion），该壳体的上端形成为弯曲表面或倾斜表面，并且该催化剂结构由蜂窝状陶瓷（honeycomb-shaped ceramic）形成。

并且，该催化剂结构可以安装在能够滑进和滑出壳体的滑动箱（sliding box）中。

并且，该滑动箱可以由两个以上的格栅（grid）形成，并且催化剂结构设置在每个格栅中。

并且，该催化剂结构可以包括在催化剂结构周围的垫圈（缓冲环，衬垫环，cushionring），并且将该垫圈容纳（包括）并接合（连接，join）在催化剂结构与加劲板（加筋板，加固板，stiffened plate）之间。

并且，在格栅与加劲板之间可以形成固定构件以固定催化剂结构。

并且，该蜂窝状陶瓷（蜂窝陶瓷，honeycomb ceramic）可以具有从约5cpsi至约100cpsi（单元/平方英寸）范围的单元密度（cell density）。

并且，该催化剂结构可以通过用催化剂材料涂覆蜂窝状陶瓷的表面来形成。

并且，该催化剂材料可以包含铂或钯。

并且，在该气体进口和该气体出口处可以安装用于阻止外来物质引入的网格（网筛，mesh）。

并且，该壳体可以包括在该气体进口与气体出口之间的一个或多个内侧部增强板（内侧部加强板，inner side portion reinforcing panel）。

并且，该被动式自催化复合器在气流方向的长度可以在约0.5m至约2.0m的范围内。

根据本发明的另一个方面，控制核反应堆中的氢气的方法包括：将该被动式自催化复合器安装在反应堆中；以及通过自然对流使包括在核反应堆中产生的氢气的混合气体从被动式自催化复合器的气体进口通到（流到）气体出口。

并且，使混合气体通过被动式自催化复合器可以在室温环境中进行。

并且，使混合气体通过被动式自催化复合器可以在具有约95%以上的相对湿度的环境中进行。

有益效果

根据被动式自催化复合器和使用其控制氢气的方法，选择蜂窝状陶瓷作为催化剂结构以改善氢气再结合的反应速率并且能够防止催化剂结构和核反应堆系统的压力损失。

并且，由于该设备的上端形成为弯曲表面或倾斜表面且气体出口位于该设备的上端侧部，所以可以平稳地维持通过设备的气流，并且同时，可以防止由于从该设备的上部滴下的液滴引起妨碍气体流动并且可以保护催化剂。

将网格安装在该设备的气体进口和出口处，因此可以防止由于外来物质的引入而导致的污染。

催化剂结构构成一个模块（module）以便被安装在滑动箱中，因此根据对该催化剂结构的安装和分离（例如检查、修理和更换），可以获得设备管理的减轻。

此外，在该催化剂结构中包括强度增强装置（strength reinforcing means），因此可以防止陶瓷材料的强度随着蜂窝形状的采用的降低。

附图说明

通过参照附图对其示例性实施方式进行详细描述，本发明的上述以及其他特征和优点会变得更加显而易见，在附图中：

图1和图2是分别示出了根据本发明实施方式的被动式自催化复合器的透视图和侧面剖视图；

图3是示出了根据本发明的实施方式的蜂窝状催化剂结构的照片；

图4是示出了图1的被动式自催化复合器中的滑动箱的结构的俯视图；

图5是说明了根据本发明中格栅的数量的滑动箱的俯视图；

图6是示出了本发明中包括强度增强装置的催化剂结构的俯视图和剖视图；

图7是示出了本发明中固定构件的俯视图；

图8是示出了在实验实施例2中通过使用氢气分析仪在穹顶（圆顶室，dome）内氢气浓度测量结果的图；以及

图9是示出了在实验实施例2中在氢气氧化过程中温度变化的曲线图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。将省略与公知的功能或构造相关的详细描述以便使本发明的主题没有不必要地模糊。为了清楚地示出，每副图都可以被部分简化或放大，并且相似的参考数字始终指代相似的要素（元件）。并且，当描述某物“包括”某些要素时，应当理解为其可以仅包括那些要素，或者在没有具体限定时其可以包括其他要素以及那些要素。

首先，将更详细地描述根据本发明的用于在核反应堆中控制氢气的被动式自催化复合器。

图1和图2是分别示出了根据本发明实施方式的被动式自催化复合器的透视图和侧面剖视图，并且图3是示出了根据本发明的实施方式的蜂窝状催化剂结构的照片。

参照图1至图3，根据本发明的实施方式的被动式自催化复合器100包括容纳在壳体130中的催化剂结构140，该壳体130包括气体进口110和气体出口120，并且所述催化剂结构140与从气体进口110沿向上方向流动的气体接触。

本发明的被动式自催化复合器100是安装在核反应堆中的设备，以从该气体进口110引入包括在核反应堆中产生的氢气的混合气体并且使其通过催化剂结构140排出至气体出口120。该设备为垂直型的，其中底座（基座，pedestal）（未示出）安装在壳体130的下部，并且可以安装在核反应堆中或者可以通过在壳体130的侧部131包括紧固装置（fastening means）（未示出）而安装和紧固在核反应堆的侧壁。

本发明的气体出口120位于壳体130的上端侧部并且壳体130的上端可以形成为弯曲表面132。例如，如图1中所示，壳体130的上端接近于弯曲表面形状，因此，从气体进口110向上流动的混合气体并不在该壳体130的上端沿直接向上方向（正向上方向，directlyupward direction）排出，并且可以在沿着形成弯曲表面132的壳体130上端的内表面流动后从形成弯曲表面132的壳体130上端的顶部133沿着向下方向通过以预定距离打开而形成的气体出口120排出。

即，可以从被动式自催化复合器100的上部滴下的液滴未被引入到气体出口120中，而是使得沿着通过使壳体130的上端形成为弯曲形状的弯曲形状132流动。因此，在本发明中，该壳体130上端的形状可以包括在本发明的技术构思中，只要该形状可以使液滴滴到核反应堆中的该复合器100而不引入到气体出口120但是沿着壳体130的上端流动，例如，该形状可以是如图2（b）中所示的倾斜表面132。然而，该壳体130上端的形状例如可以是弯曲表面132以便通过使相对于壳体130的内表面的摩擦阻力最小化而使气体排出。

本发明的催化剂结构140是用于再结合的要素（元件，element），其使从气体进口110引入的混合气体中的氢气与氧气结合从而转化成水，并考虑到气流的压力损失和氢气（一种反应物）的接触面积，由如图3所示的蜂窝状陶瓷形成。此时，可以使用挤出物（extrudate），其中催化剂结构由催化剂本身形成。然而，由于生产成本可能增加，因此可以使用通过用催化剂材料涂覆蜂窝状陶瓷的表面而形成的催化剂结构140。

可以使用贵金属催化剂作为催化剂材料，并且例如，可以使用铂或钯。考虑到在氢气再结合反应中的优势，可以使用铂。贵金属催化剂的涂覆可以通过涂覆通过使用二氧化钛载体（titania support）而制备的浆料来进行。例如，称取基于100重量份的二氧化钛载体为1至10重量份的铂前体并使其溶解在蒸馏水中。引入二氧化钛载体以制备浆料，然后可以通过用该浆料涂覆挤出成具有预定规格的蜂窝状陶瓷结构，并干燥和热处理涂覆的蜂窝状陶瓷结构来制备催化剂结构140。

可以将本发明中的催化剂结构140安装在模块（组件）中。即，将催化剂结构140稳固地设置在安装在气体进口110附近并且能够滑入和滑出壳体130的滑动箱150中，并且可以通过包括抽屉形式的滑动箱150来促进安装和分离。

图4是示出了图1的被动式自催化复合器中的滑动箱结构的俯视图。

参照图4和图2，滑动箱150可以形成为对应于壳体130的规格的格栅状以使其能够沿着容纳在壳体130中的导轨134滑动，并且可以形成使催化剂结构140稳固地设置在格栅的内侧方向的剩余部分151。此时，该滑动箱150可以全部由刚性不锈钢（stiff stainlesssteel）形成以增强后面待描述的催化剂结构140的强度。并且，格栅的上部和下部可以形成为按顺序打开，用于使从气体进口110引入的混合气体平稳流动。

同时，图4示出了滑动箱150由4个格栅G构成，因此，可以安装催化剂结构140以便使其对应于4个格栅G中的每一个。即，当本发明的催化剂结构140与滑动箱150一起构成模块，且同时该滑动箱150由多个格栅G构成时，对于每个格栅G，独立管理（例如催化剂结构140的安装、检查、修理和更换）是可能的。因此，可以进一步改善设备管理的简易性。因此，如图5所示，考虑到所需的催化剂性能、平稳的自然对流以及核反应堆的内部空间尺寸，可以更多的数量包括构成滑动箱150的格栅G，例如8个（a）或16个（b）。壳体130的规格可以根据滑动箱150的格栅G的数量而变化。

在本发明中，为了改善氢气再结合的反应速率并且防止催化剂结构和核反应堆系统的压力损失，可以根据选择蜂窝状陶瓷材料作为催化剂结构140而需要与传统结构相比用于防止机械强度降低的装置（means）。因此，本发明可以包括关于催化剂结构140的强度增强装置（strength reinforcing means）。

图6是示出了本发明中包括强度增强装置的催化剂结构的俯视图（a）和剖视图（b）。

参照图6，在催化剂结构140的周围包括垫圈160，并且将垫圈160容纳并接合在催化剂结构140与加劲板152之间，因此使其能够通过刚性材料的加劲板152的一部分来吸收（缓冲）外部冲击。因此，可以防止催化剂结构140的机械强度的降低，并且也可以防止由于外来物质例如可能会从催化剂结构140侧面引入的灰尘引起的污染。可以使用刚性材料例如不锈钢作为加劲板152。

可以通过接合方法（连接方法，joining method）例如将与垫圈160接触的加劲板152的一部分焊接来进行催化剂结构140与加劲板152之间的接合（连接）。因此，可以使用金属材料例如铝或不锈钢作为垫圈160以便使其容易地接合至不锈钢的加劲板152的所述部分上，并且例如，根据接合表面积的增加可以使用金属网格用于更平滑的接合（连接）。

图6示出了垫圈160分别形成在催化剂结构140的上部和下部。然而，垫圈160的数量和形成的位置没有限制，只要垫圈160可以起作用以接合在催化剂结构140与加劲板152之间。

当包括前述强度增强装置的催化剂结构140稳固地定位在滑动箱150的格栅G中时，由于规格误差可能会在加劲板152与格栅G之间形成间隙，因此，由于稳定地定位在格栅G中的催化剂结构140未完全固定，所以可能发生因外部振动或冲击而导致的局限性。因此，在本发明中，在格栅G与加劲板152之间形成固定构件153，因此，预防外部振动或冲击，特别是预防地震发生的有效抗震设计（effective aseismic design）可能是可行的。如图7所示，该固定构件153可以包括具有通过保持预定角度而获得的弹性力的刚性材料（stiffmaterial）例如不锈钢的推动部（pushing portion）153a。因此，如图4所示，该推动部153a推动稳固设置的催化剂结构140的加劲板152的一部分，因此催化剂结构140可以完全固定在格栅G中。此时，可以在稳固地定位催化剂结构140之前通过附着于格栅G的中间部分而安装固定构件153，或者在稳固地定位催化剂结构140之后通过插入来安装固定构件153。推动部153a还可以安装在图4的情况（壳体，case）的相对方向，即，格栅G的方向中。此外，在本发明中，固定构件153的形状例如线圈状或板状没有限制，只要固定构件153由刚性材料形成且具有弹力即可。

每单位面积的构成蜂窝状陶瓷的单元（蜂窝，cell）141的数量可以影响氢气再结合的反应速率。即，随着每单位面积的单元141的数量（单元/平方英寸：cspi）增加，可以维持更平稳的自然对流并且可以防止催化剂结构140和核反应堆系统的压力损失，但是氢气再结合的反应速率可能会降低。随着每单位面积的单元141的数量降低，氢气再结合的反应速率可能会增加，但是当超出每单位面积的单元141的预定数量时可能会防止自然对流并且可能会发生催化剂结构140和核反应堆系统的压力损失。因此，为了解决本发明中的前述限制，可以通过包括在5cpsi至100cpsi，例如20cpsi至60cpsi的范围内，并且例如在30cpsi至40cpsi范围内的每单位面积的单元141的数量来制备催化剂结构140。

在本发明中，在气体进口110和气体出口120处安装的网格170用于防止由于核反应堆中的自然对流而将外来物质引入到被动式自催化复合器100中。金属材料的网格170可以用于增强总体设备的强度以及防止外来物质的引入，并且考虑到在核反应堆中产生的外来物质的大小可以适当地选择网格170的尺寸。同时，图1示出了在壳体130的上端侧部的气体出口120处形成网格170，但是网格170可以以横向方向（transverse direction）安装在壳体130的中间部分。然而，当网格170以横向方向安装时，由于因外来物质的积累可能会阻碍平稳的气体流动（气流），因此网格170可以形成在如图1所示的壳体130的上端侧部的气体出口120处。

由于被动式自催化复合器100暴露于各种危险因素，例如地震或爆炸，因此确保机械强度可能是非常重要的因素。因此，在本发明中，可以包括用于确保被动式自催化复合器100的整体强度以及前述催化剂结构140的机械强度的装置（means）。即，本发明的壳体130可以基本上由刚性不锈钢形成并且可以在气体进口110和气体出口120之间形成一个或多个内侧部增强板180。

同时，对限制被动式自催化复合器100的尺寸以便在反应堆中平稳地形成且维持自然对流存在需要。被动式自催化复合器100的尺寸可以根据其中安装了被动式自催化复合器100的核反应堆的尺寸而变化，但是当考虑到通常使用的核反应堆的尺寸时，基于气流方向（垂直方向）上的长度L，本发明的被动式自催化复合器100的尺寸可以在0.5m至2.0m的范围内，并且例如，可以在0.8m至1.2m的范围内。

根据本发明的被动式自催化复合器100安装在核反应堆中，将包括在核反应堆中产生的氢气的混合气体引入到气体进口110中，在催化剂结构140中使氢气与氧气结合以转化成水，并且通过借助于由于此时产生的热引起的自然对流使氢气持续地通过设备100来控制核反应堆中的氢气。通过使用根据本发明的被动式自催化复合器100控制核反应堆中的氢气可以在目前通常操作的核反应堆的环境，即，室温环境或者具有95%以上相对湿度的潮湿环境中进行。

实施例1

基于100重量份的二氧化钛载体称取3重量份的硝酸四氨合铂（tetra-amineplatinum nitrate，四氨合硝酸铂）（Pt(NH₃)₄(NO₃)₂）作为铂前体并且在室温下使其溶解在蒸馏水中。同时，可以使用羟基铂（(NH₂-CH₂CH₂-OH)·2Pt(OH)₆）或氯化铂（PtCl₄）作为铂前体，并且在使用氯化铂时通过提高蒸馏水的温度在约60°C下溶解该氯化铂。之后，将称取的二氧化钛（TiO₂）载体引入到其中溶解有铂前体的水溶液中以制备成浆料形式，并且使用制备好的浆料涂覆规格为20cpsi的蜂窝状陶瓷结构以便用催化剂涂覆该蜂窝状陶瓷结构。将该涂覆的蜂窝状陶瓷结构在80°C至120°C的温度范围内干燥24小时以上从而完全去除微孔中包含的水分，然后通过进行热处理来制备催化剂结构（参见图3左侧的结构）。

实施例2

除了使用规格为35cpsi的蜂窝状陶瓷结构以外，以与实施例1相同的方式制备催化剂结构（参见图3右侧的结构）。

按照实施例1和2制备的催化剂结构的规格（间距（pitch）和截深（web））、开口比（opening rate）和表面积在下面的表1中示出。

[表1]

类别	间距	截深	开口比	表面积
					单位	mm	mm	%	cm²/cm³
实施例1	5.68	1.00	68	5.8
					实施例2	4.29	0.65	72	7.9

实验实施例1

为了评估根据实施例1和2制备的催化剂结构的性能，当氢气与氧气以在35,000至100,000范围内的气时空速（gas hourly space velocity）（GHSV）引入时，研究了氢气再结合速率，并且其结果在表2中示出。此处，根据以下方程1来计算氢气再结合速率。

[方程1]

氢气再结合速率（%）=（（引入的氢气浓度﹣排出的氢气浓度）/引入的氢气浓度）×100

[表2]

GHSV(h^-1)	实施例1	实施例2
			100,000	81.2%	95.6%
70,000	89.4%	97.9%
			60,000	92.1%	98.3%
50,000	95.2%	99.2%
			35,000	97.4%	100.0%

参照表2，可以确定，对于作为实施例2的每种空速（space velocity）来说，当每单位面积蜂窝状陶瓷结构的单元数量相对均大时氢气再结合性能更好。可以理解，这是由于催化剂结构的开口比和暴露的表面积所引起的。

实验实施例2

为了评估其中安装有按照实施例1和2制备的催化剂结构的被动式自催化复合器的自然对流和氢气控制性能的实质影响，将图1中所示的被动式自催化复合器安装在具有氢气和氧气两者的真实穹顶（real dome）（飞机棚模拟系统（hangar simulation system））中。通过在一定条件下持续维持反应的初始温度来实施反应，其中穹顶充有包含1.5vol%的氢气和21vol%的氧气的混合气体，相对湿度为100%，然后通过利用氢气分析仪（Fujielectronics ZAFEK403K）来测定穹顶中氢气的浓度。其结果示出在图8中，并且对于实施例2测量了在氢气的氧化过程中温度的变化，并且其结果示出在图9中。如图6所示，在安装的被动式自催化复合器中的滑动箱的每个格栅中制备好的催化剂结构周围安装铝网格，然后通过焊接至由不锈钢形成的滑动箱的格栅而接合，并且将该设备的总高度制成为1m。

首先，参照图9，该设备的气体出口的温度增加，同时穹顶中氢气的浓度在被动式自催化复合器运行时开始降低，并且由于氢气的总浓度被控制，因此温度在氢气的浓度增加之前维持在一定温度附近。结果，可以证实，通过形成由于根据由催化剂结构引起的氢气再结合反应产生的热引起的自然对流而获得了氢气的平稳控制。

同时，参照图8，可以证实，当安装按照实施例2制备的催化剂结构时，与实施例1的情况相比，氢气的控制更快。此时，关于实施例1和2的氢气再结合的反应速率分别为0.22g/s和0.27g/s，因此，可以理解，可以提供具有非常良好的氢气控制性能的被动式自催化复合器。

虽然已经参照其优选的实施方式对本发明进行了具体示出和描述，但本领域技术人员会理解，在不背离如由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节的各种变化。

因此，本发明的范围不是由本发明的详细描述所限定的而是由所附的权利要求所限定，并且源于所附权利要求的含义、范围和等同概念的所有改变和变形将被视为包括在本发明中。

Claims

1.一种用于控制核反应堆中的氢气的被动式自催化复合器，所述被动式自催化复合器包括容纳在壳体中的催化剂结构，所述壳体包括气体进口和气体出口，所述催化剂结构与从所述气体进口沿向上方向流动的气体接触，

其中，所述气体出口位于所述壳体的上端侧部，所述壳体的上端形成为弯曲表面，并且所述催化剂结构由蜂窝状陶瓷形成，

所述催化剂结构设置在能够滑进和滑出所述壳体的滑动箱中，

所述滑动箱由两个以上的格栅形成，并且所述催化剂结构安装在每个格栅中，

所述催化剂结构包括在所述催化剂结构周围的垫圈，并且将所述垫圈容纳并接合在所述催化剂结构与加劲板之间，

在所述格栅与所述加劲板之间形成固定构件以固定所述催化剂结构，所述固定构件包括具有通过保持预定角度而获得的弹性力的刚性材料的推动部。

2.根据权利要求1所述的被动式自催化复合器，其中，所述蜂窝状陶瓷具有从约5cpsi(单元/平方英寸)至约100cpsi范围的单元密度。

3.根据权利要求1所述的被动式自催化复合器，其中，所述催化剂结构通过用催化剂材料涂覆所述蜂窝状陶瓷的表面来形成。

4.根据权利要求3所述的被动式自催化复合器，其中，所述催化剂材料包括铂或钯。

5.根据权利要求1所述的被动式自催化复合器，其中，在所述气体进口和所述气体出口处设置用于防止外来物质引入的网格。

6.根据权利要求1所述的被动式自催化复合器，其中，所述壳体包括在所述气体进口与所述气体出口之间的一个或多个内侧部增强板。

7.根据权利要求1所述的被动式自催化复合器，其中，所述被动式自催化复合器在气流方向上的长度在约0.5m至约2.0m的范围内。