CN103871489B - 地下核电站非能动过滤排放系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下核电站非能动过滤排放系统，包括联通安全壳、反应堆厂房和外界烟囱的管道系统，在管道系统的支路上设置了隔离阀和爆破阀的组合，形成具有控制系统的支路，并且管道与外界烟囱间设置有过滤排放监测体统，所述过滤排放监测系统由文丘里组过滤器以及放射性排放装置组成，此系统采用非能动自启动运行的设计理念，严重事故下，地下核电站安全壳及反应堆厂房洞室内的压力不断升高，该压力顶开爆破阀自动启动系统运行，在压力差作用下该系统自动运行，过滤排放安全壳及反应堆厂房洞室内带放射性的气载物，避免带放射性的空气大规模的向环境泄漏，达到缓解严重事故的目的。

Description

地下核电站非能动过滤排放系统

技术领域

本发明涉及核电站安全壳设计技术，具体地指一种地下核电站非能动过滤排放系统。

背景技术

日本福岛核电站事故以后，对核电安全重要性的认识得到进一步深化。特别是在严重事故方面，尽管发生的概率极其低，但一旦发生会造成难以估量的政治、经济后果。在严重事故工况下，堆芯熔化，安全壳内的空气弥漫高放射性的堆芯熔融物碎片、不可凝放射性气体、放射性气溶胶等；同时，安全壳内升温升压，一旦安全壳失效，会造成放射性大量泄漏，对环境造成严重破坏。

地下核电站相比地面核电站在应对严重事故导致的放射性大量泄露方面具有天然的固有优势。由于安全壳与反应堆厂房洞室之间的环形自由空间与安全壳内自由空间相当，在严重事故工况下，即使安全壳失效，地下反应堆厂房洞室仍然能对泄漏出的放射性气载物起到包容和泄压的作用，为事故的后续处理赢得时间，从设计上实现消除大量放射性物质释放的可能性。

现有地面核电站对严重事故下安全壳内空气的处理主要采用安全壳喷淋或者主动式空气过滤排放的方式。安全壳喷淋的方式是在安全壳顶部采用氢氧化钠溶液喷淋的方式，将放射性气溶胶、放射性堆芯熔融物碎片等混入溶液喷雾中然后收集。这种方式会对安全壳内设备造成二次放射性污染，并且喷淋溶液对设备具有腐蚀作用。主动式空气过滤排放主要是将安全壳内的放射性空气抽出，通过风机加压使空气通过砂床过滤器或高效粒子过滤器过滤。这种方式会消耗大量电能，同时由于该过滤过程是属于机械过滤去除的方式，随着系统运行，系统过滤效率会降低，过滤器容易产生堵塞，需要不断更换过滤器，产生大量放射性废物。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种在严重事故下，能自动过滤排放安全壳及反应堆厂房洞室内的放射性气体的地下核电站非能动过滤排放系统。

为实现上述目的，本发明所设计的地下核电站非能动过滤排放系统，包括管道和阀门，其特殊之处在与：所述管道包括与安全壳联通的第一支路和与反应堆厂房联通的第二支路，所述安全壳位于反应堆厂房内，所述第一支路和第二支路汇合后形成第三支路，所述第三支路穿过气体过滤排放洞室后与外界烟囱相连，其中：

所述第一支路上依次串联设置有第一爆破阀、第二隔离阀和第一隔离阀，所述第一隔离阀和第二隔离阀分别位于安全壳的内外两侧，所述第一爆破阀上并联设置有第三隔离阀；

所述第二支路上依次串联设置有第一逆止阀和第二爆破阀，所述第二爆破阀上并联设置有第四隔离阀；

所述气体过滤排放洞室内的第三支路上依次串联设置有第五隔离阀、文丘里组过滤器系统、放射性气体排放装置，所述放射性气体排放装置的出口与外界烟囱相连，所述文丘里组过滤系统由安装有放射性及温度检测器的文丘里过滤器组成，所述放射性气体排放装置上安装有第二逆止阀，所述第二逆止阀的出口连接到文丘里过滤器上。

优选地，所述文丘里组过滤器由不锈钢罐制成，所述钢罐内部设有浸泡在硫代硫酸钠溶液内的文丘里管组和金属纤维过滤组件。

进一步地，所述第五隔离阀上并联设置有风机，所述风机上串联设置有第六隔离阀，风机可以对安全壳和反应堆厂房洞室进行换气和空气过滤。

本发明的优点在于：本发明为非能动自启动式系统，布置该系统以后，地下核电站若发生严重事故，安全壳内不断升高的压力顶开第一爆破阀，在压力差的作用下，本系统自动投入运行，过滤安全壳内的含放射性气载物；如严重事故致安全壳失效，则安全壳高温高压气体首先会释放到反应堆厂房洞室以卸压，当反应堆厂房洞室内不断升高的压力顶开第二爆破阀，在压力差的作用下，本系统会继续自动投入运行，过滤反应堆厂房洞室内的含放射性气载物。本系统的使用，能极大的避免地下核电站严重事故下放射性大规模释放的可能，从设计上实现消除大量放射性物质释放的可能性，减缓严重事故后果，提高地下核电站的安全性。

附图说明

图1为地下核电站非能动过滤排放系统结构示意图。

图中：1.第一隔离阀，2.第二隔离阀，3.第五隔离阀，4.第三隔离阀，5.第四隔离阀，6.第二爆破阀，7.第一爆破阀，8.第一逆止阀，9.第二逆止阀，10.放射性气体排放装置，11.文丘里组过滤器，12.第六隔离阀，13.风机，14.放射性及温度检测器，15.气体过滤排放洞室，16.安全壳，17.反应堆厂房，18.地面，19.烟囱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

图中所示的地下核电站非能动过滤排放系统，适用于地面18下核电站，包括管道和阀门，管道包括与安全壳16联通的第一支路和与反应堆厂房17联通的第二支路，安全壳16位于反应堆厂房17内，第一支路和第二支路汇合后形成第三支路，第三支路穿过气体过滤排放洞室15后与外界烟囱19相连，其中，第一支路上依次串联设置有第一爆破阀7、第二隔离阀2和第一隔离阀1，第一隔离阀1和第二隔离阀2分别位于安全壳的内外两侧，第一爆破阀7上并联设置有第三隔离阀4；第二支路上依次串联设置有第一逆止阀8和第二爆破阀6，所述第二爆破阀6上并联设置有第四隔离阀5；气体过滤排放洞室15内的第三支路上依次串联设置有第五隔离阀3、文丘里组过滤器系统、放射性气体排放装置10，所述放射性气体排放装置10的出口与外界烟囱19相连，所述文丘里组过滤系统由安装有放射性及温度检测器14的文丘里过滤器11组成，文丘里组过滤器11由不锈钢罐制成，所述钢罐内部设有浸泡在硫代硫酸钠溶液内的文丘里管组和金属纤维过滤组件。放射性气体排放装置10上安装有第二逆止阀9，所述第二逆止阀9的出口连接到文丘里过滤器11上；第五隔离阀3上并联设置有风机13，所述风机上串联设置有第六隔离阀10，风机可以对安全壳和反应堆厂房洞室进行换气和空气过滤。

核电站正常运行时，第一隔离阀1、第二隔离阀2、第五隔离阀3常开，第三隔离阀4、第四隔离阀5、第六隔离阀12关闭。严重事故发生后，安全壳16内温度、压力迅速升高，安全壳16内充满放射性气体、高放射性的气溶胶和放射性碘等微粒。当安全壳16内压力上升到一定程度时，气压顶开第一爆破阀7，在安全壳16内外压力差的驱动下，放射性气体由第五隔离阀3冲到文丘里组过滤器11中过滤放射性微粒，经过处理的空气在放射性监测装置10的监控下由烟囱19排向大气。如严重事故下安全壳失效，带放射性的气体泄漏到反应堆厂房17中，反应堆厂房17内压力上升到一定程度时，气压顶开第二爆破阀6，放射性气体经第一逆止阀8进入系统进行过滤。若处理后的空气经检测不合格，该空气由第二逆止阀9传送到文丘里组过滤器11继续过滤处理。

正常工况运行时，该过滤系统也可手动开启，完成对安全壳16和反应堆厂房17的换气和空气过滤。对安全壳16内空气过滤换气时，由人工关闭第五隔离阀3并打开第三隔离阀4、第六隔离阀12和风机13，通过风机13的压头将安全壳内空气吸入本过滤系统中进行过滤，完成安全壳16空气的过滤。对反应堆厂房洞室17内空气过滤时，由人工关闭第五隔离阀3并打开第四隔离阀5、第六隔离阀12和风机13，风机13将反应堆厂房洞室17内的空气吸入过滤系统进行过滤。

Claims (3)

1.地下核电站非能动过滤排放系统，包括管道和阀门，其特征在于：所述管道包括与安全壳(16)联通的第一支路和与反应堆厂房(17)联通的第二支路，所述安全壳(16)位于反应堆厂房(17)内，所述第一支路和第二支路汇合后形成第三支路，所述第三支路穿过气体过滤排放洞室(15)后与外界烟囱(19)相连，其中：

所述第一支路上依次串联设置有第一爆破阀(7)、第二隔离阀(2)和第一隔离阀(1)，所述第一隔离阀(1)和第二隔离阀(2)分别位于安全壳的内外两侧，所述第一爆破阀(7)上并联设置有第三隔离阀(4)；

所述第二支路上依次串联设置有第一逆止阀(8)和第二爆破阀(6)，所述第二爆破阀(6)上并联设置有第四隔离阀(5)；

所述气体过滤排放洞室(15)内的第三支路上依次串联设置有第五隔离阀(3)、文丘里组过滤器系统、放射性气体排放装置(10)，所述放射性气体排放装置(10)的出口与外界烟囱(19)相连，所述文丘里组过滤器系统由安装有放射性及温度检测器(14)的文丘里过滤器(11)组成，所述放射性气体排放装置(10)上安装有第二逆止阀(9)，所述第二逆止阀(9)的出口连接到文丘里过滤器(11)上。

2.根据权利要求1所述的地下核电站非能动过滤排放系统，其特征在于：所述文丘里过滤器(11)由不锈钢罐制成，所述钢罐内部设有浸泡在硫代硫酸钠溶液内的文丘里管组和金属纤维过滤组件。

3.根据权利要求1或2所述的地下核电站非能动过滤排放系统，其特征在于：所述第五隔离阀(3)上并联设置有风机(13)，所述风机上串联设置有第六隔离阀(12)。