CN104505133B - 地下核电站气载放射性防扩散系统 - Google Patents

地下核电站气载放射性防扩散系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地下核电站气载放射性防扩散系统，包括深埋于地下的反应堆厂房洞室、核燃料厂房洞室、核辅助厂房洞室和卸压洞室。各地下洞室连有进风、排风管路及其相应的设备。各洞室内设置压力监测传感器，通过压力信号控制各洞室进风排风量，维持各洞室相对外界的负压环境和各洞室之间的梯度负压环境，防止潜在气载放射性向环境的泄漏，并防止地下洞室之间放射性由高污染区向低污染区的扩散。同时，通过在线辐射监测仪的监测信号控制排风流向，根据排风的放射性水平自动选择不同的处理路径，实现地下核电站运行及事故状况下气载放射性的可控，防止气载放射性向外界环境扩散。

Description

地下核电站气载放射性防扩散系统
技术领域
本发明涉及核电技术技术领域，具体地指一种地下核电站气载放射性防扩散系统。
背景技术
现有地面核电站在严重事故中，安全壳作为最后一道屏障，起到放射性包容的作用。但是一旦安全壳完整性丧失，将造成放射性向环境的大量释放，特别是气载放射性会随大气迁移和扩散，不断扩大放射性的污染范围，极大的增加事故后清理的难度。如日本福岛核事故中，气载放射性随大气运动发生漂移，之后随降雨、自然沉降等过程污染周边大范围地区，造成了严重的辐射污染和公众恐慌。
地下核电站将核岛等带放射性的辅助厂房置于地下，在防止气载放射性外泄和提高安全性方面，有着天然的优势。地下岩体和地下洞室空间可作为严重事故中泄漏的气载放射性的暂存和缓冲空间。严重事故中，即使安全壳破损，还可以利用地下洞室的包容性，保障气载放射性物质始终受控并进行后续放射性污染的处理，避免放射性向环境的大量释放。为充分利用地下核电站的优势，原有地面核电站的通风排风系统以及排放过滤系统不能有效地控制放射性的释放(福岛核事故、切尔诺贝利核事故)。本发明地下核电站气载放射性防扩散系统利用地下核电站的优势，实现国家《核安全规划》提出的“从设计上实际消除大量放射性物质释放的可能性”。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术中地面核电站的不足之处，结合地下核电站的特点，提出一种地下核电站气载放射性防扩散系统，该系统根据地下核电站地下洞室的放射性水平不同，设置不同的负压系统以保障地下洞室的负压环境，同时根据各地下洞室的放射性泄漏量，分层次过滤处理气载放射性，从而达到地下核电站地下洞室气载放射性的可隔离和可处理的目的。
为实现上述目的，本发明提供的地下核电站气载放射性防扩散系统，包括深埋在地下的反应堆厂房洞室，核燃料厂房洞室，核辅助厂房洞室，以及烟囱，其特征在于：还包括进风管主管和卸压洞室；所述反应堆厂房洞室的进风口，核燃料厂房洞室进风口，核辅助厂房洞室进风口分别通过第一进风管道、第二进风管道、第三进风管道与风管主管连接；所述第一进风管道上依次设有第一远程数控风机，第一逆止阀和第一进风截止阀；所述第二进风管道上依次设有第二远程数控风机，第二逆止阀和第二进风截止阀；所述第三进风管道上依次设有第三远程数控风机，第三逆止阀和第三进风截止阀；
所述反应堆厂房洞室的排风口，核燃料厂房洞室排风口，核辅助厂房洞室排风口分别设有第一排风管道、第二排风管道、第三排风管道；所述第一排风管道上依次设有第一排风截止阀、第一在线辐射监测仪器、第一截止阀、第一远程数控风机和第一数控多路转向阀，所述第一在线辐射监测仪器监测信号接至第一数控多路转向阀，根据监测到的放射性水平控制第一远程数控风机的排风流向；所述第二排风管道上依次设有第二排风截止阀、第二在线辐射监测仪器、第二截止阀、第二远程数控风机和第一数控多路转向阀，所述第二在线辐射监测仪器监测信号接至第二数控多路转向阀，根据监测到的放射性水平控制第二远程数控风机的排风流向；所述第三排风管道上依次设有第三排风截止阀、第三在线辐射监测仪器、第三截止阀、第三远程数控风机和第三数控多路转向阀，所述第三在线辐射监测仪器监测信号接至第三数控多路转向阀，根据监测到的放射性水平控制第三远程数控风机的排风流向；
所述反应堆厂房洞室与核燃料厂房洞室之间通过第一廊道连接，核燃料厂房洞室与核辅助厂房洞室之间通过第二廊道连接；
还包括正常工况排风主管和事故排风主管；所述卸压洞室内设有碘吸附器、预过滤器、高效粒子过滤器和与烟囱连接的排气管；所述正常工况排风主管的一端通过碘吸附器与排气管连接，正常工况排风主管的另一端分别与第一数控多路转向阀、第二数控多路转向阀和第三数控多路转向阀连接；所述事故排风主管的一端依次通过预过滤器、高效粒子过滤器与排气管连接，事故排风主管的另一端分别与第一数控多路转向阀、第二数控多路转向阀和第三数控多路转向阀连接。
作为优选方案，还包括事故排风备用主管，所述卸压洞室内还设有文丘里水洗器和金属纤维过滤器；所述事故排风备用主管的一端分别与第一数控多路转向阀、第二数控多路转向阀和第三数控多路转向阀连接，事故排风备用主管的另一端依次通过文丘里水洗器、金属纤维过滤器和排气管连接。
进一步地，所述反应堆厂房洞室内设有第一压力监测传感器，第一压力监测传感器的压力监测信号分别接至第一远程数控风机和第一远程数控风机，控制反应堆厂房洞室的进风、排风量。
进一步地，所述核燃料厂房洞室内设有第二压力监测传感器，第二压力监测传感器的压力监测信号分别接至第二远程数控风机和第二远程数控风机，控制核燃料厂房洞室的进风、排风量。
进一步地，所述核辅助厂房洞室内设有第三压力监测传感器，第三压力监测传感器的压力监测信号分别接至第三远程数控风机和第三远程数控风机，控制核辅助厂房洞室的进风、排风量。
本发明的优点在于：本发明的地下核电站气载放射性防扩散系统通过地下洞室的压力反馈信号控制地下洞室的进排风，从而保证地下洞室的负压环境，避免放射性向环境的泄漏。同时，通过地下洞室内的负压力梯度设计，避免了气载放射性由高污染区向低污染区扩散。地下核电站严重事故中，通过上述措施保证地下洞室负压环境的同时，通过数控多路转向阀按放射性水平将放射性气载物分类并过滤排放，防止气载放射性向环境的扩散。本发明既能满足地下核电站日常运行中气载放射性的控制，又能保障地下核电站严重事故中气载放射性的扩散防护，从而从设计上实现实质消除严重事故中气载放射性的目的，增加了核电站的安全性。
附图说明
图1为本发明地下核电站气载放射性防扩散系统的结构示意图；
图中：1.反应堆厂房洞室，2.核燃料厂房洞室，3.核辅助厂房洞室，4.卸压洞室，5.第一进风远程数控风机，6.第二进风远程数控风机，7.第三进风远程数控风机，8.第一逆止阀，9.第二逆止阀，10.第三逆止阀，11.第一进风截止阀，12.第二进风截止阀，13.第三进风截止阀，14.进风管主管，15.第一压力监测传感器，16.第二压力监测传感器，17.第三压力监测传感器，18.第一排风截止阀，19.第二排风截止阀，20.第三排风截止阀，21.第一截止阀，22.第二截止阀，23.第三截止阀，24.第一在线辐射监测仪器，25.第二在线辐射监测仪器，26.第三在线辐射监测仪器，27.第一排风远程数控风机，28.第二排风远程数控风机，29.第三排风远程数控风机，30.第一数控多路转向阀，31.第二数控多路转向阀，32.第三数控多路转向阀，33.碘吸附器，34.预过滤器，35.高效粒子过滤器，36.文丘里水洗器，37.金属纤维过滤器，38.第一廊道，39.第二廊道，40.烟囱，41.正常工况排风主管，42.事故排风主管，43.事故排风备用主管。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但它们并不是对本发明的限制，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
如图所示，本发明地下核电站气载放射性防扩散系统，包括反应堆厂房洞室1，核燃料厂房洞室2，核辅助厂房洞室3，卸压洞室4以及与其相连的管路，设备等。其中，地下洞室共用一条进风管主管14，并通过各进风管支管经过阀门等设备与各洞室相连。各洞室排风按所排风的放射性水平汇集后排向卸压洞室4，经过滤处理后由烟囱40排向大气。进入卸压洞室4的排风主管按所处理的放射性水平分为三路，正常工况排风主管41经过碘吸附器33后由烟囱40排出，事故排风主管42依次经过预过滤器34和高效粒子过滤器35后排出，事故排风备用主管43依次经文丘里水洗器36和金属纤维过滤器37后排出。
反应堆厂房洞室1进风由第一进风管道依次经过第一进风远程数控风机5，第一逆止阀8和第一进风截止阀11后进入，其排风由第一排风管道依次经过第一排风截止阀18，第一在线辐射监测仪器24，第一截止阀21，第一排风远程数控风机27和第一数控多路转向阀30汇集到排风主管后送到卸压洞室4内进行过滤处理。反应堆厂房洞室1内设置第一压力监测传感器15，其监测信号引出控制第一进风远程数控风机5和第一排风远程数控风机27，控制风机运行。第一在线辐射监测仪器24监控信号引出至第一数控多路转向阀30，控制排风气流走向。
核燃料厂房洞室2进风由第二进风管道依次经过第二进风远程数控风机6，第二逆止阀9和第二截止阀12后进入，其排风由第二排风管道依次经过第二排风截止阀19，第二在线辐射监测仪器25，第二截止阀22，第二排风远程数控风机28和第二数控多路转向阀31汇集到排风主管后送到卸压洞室4内进行过滤处理。核燃料厂房洞室2内设置第二压力监测传感器16，其监测信号引出控制第二进风远程数控风机6和第二排风远程数控风机28，控制风机运行。第二在线辐射监测仪器25监控信号引出至第二数控多路转向阀31，控制排风气流走向。
核辅助厂房洞室3进风由第三进风管道依次经过第三进风远程数控风机7，逆止阀10和截止阀13后进入，其排风由排风支管依次经过截止阀20，第三在线辐射监测仪器26，截止阀23，远程数控风机29和第三数控多路转向阀32汇集到排风主管后送到卸压洞室4内进行过滤处理。核辅助厂房洞室3内设置压力监测传感器17，其监测信号引出控制第三进风远程数控风机7和第三排风远程数控风机29，控制风机运行。第三在线辐射监测仪器26监控信号引出至第三数控多路转向阀32，控制排风气流走向。
为防止地下洞室可能出现的放射性泄漏及其向外界环境的扩散，必须维持地下洞室的负压环境。通过各地下洞室内设置的第一压力监测传感器15、第二压力监测传感器16、第三压力监测传感器17对地下洞室的压力进行实施监测，并通过监测信号控制各洞室的第一进风远程数控风机5，第二进风远程数控风机6，第三进风远程数控风机7，和第一排风远程数控风机27，第二排风远程数控风机28，第三排风远程数控风机29，通过控制各洞室的进风量和排风量，维持各洞室的负压环境，即各洞室内的压力均低于外界气压，同时在连接各洞室的第一廊道38、第二廊道39内设置气密隔离门，保持各洞室相对独立的压力环境。通过对各洞室远程数控风机的控制，使各洞室的相对压力按放射性水平形成压力梯度，即反应堆厂房洞室1内压力小于核燃料厂房洞室2，核燃料厂房洞室2内压力小于核辅助厂房洞室3内压力。通过压力梯度设置，防止潜在的放射性污染从高污染区向低污染区扩散。
各洞室排风管路上，第一在线辐射监测仪器24、第二在线辐射监测仪器25、第三在线辐射监测仪器26监测信号分别接至各管路的第一数控多路转向阀30、第二数控多路转向阀31、第三数控多路转向阀32，根据所测放射性水平，控制排风气流走向。地下核电站正常运行时，放射性物质被限制在地下核电站压力边界内，不会造成放射性物质向外界释放，此时，洞室排风经过第一数控多路转向阀30、第二数控多路转向阀31、第三数控多路转向阀32，排向正常工况排风主管41，经过卸压洞室4内的碘吸附器33处理后由烟囱40排出。事故工况中，若地下核电站系统及设备发生放射性泄漏，气载放射性泄漏至地下洞室内，数控多路转向阀根据所监测的放射性水平将洞室排风排向事故排风主管42，经卸压洞室4内的预过滤器34和高效粒子过滤器35由烟囱40排出，严重事故工况下，若气载放射性泄漏量大，事故排风备用主管43启动，由文丘里水洗器36和金属纤维过滤器37过滤后排放。
本发明根据地下核电站地下洞室的放射性水平不同，设置不同的负压系统以保障各地下洞室独立的负压环境，并根据各地下洞室的放射性泄漏量，分层次过滤处理气载放射性。
通过该系统设置，实现了地下洞室的负压环境，防止潜在气载放射性向外界环境的泄漏，以及洞室间放射性由高污染区向低污染区的扩散。正常运行及事故情况下，该系统都能自动选择排风路线，过滤排放潜在气载放射性，防止气载放射性排向环境，实现气载放射性的可控处理。
其它未详细说明的部分均属于现有技术。

Claims (2)

1.一种地下核电站气载放射性防扩散系统，包括深埋在地下的反应堆厂房洞室(1)，核燃料厂房洞室(2)，核辅助厂房洞室(3)，以及烟囱(40)，其特征在于：还包括进风管主管(14)和卸压洞室(4)；所述反应堆厂房洞室(1)的进风口通过第一进风管道与进风管主管(14)连接，核燃料厂房洞室(2)进风口通过第二进风管道与进风管主管(14)连接，核辅助厂房洞室(3)进风口通过第三进风管道与进风管主管(14)连接；所述第一进风管道上依次设有第一进风远程数控风机(5)，第一逆止阀(8)和第一进风截止阀(11)；所述第二进风管道上依次设有第二进风远程数控风机(6)，第二逆止阀(9)和第二进风截止阀(12)；所述第三进风管道上依次设有第三进风远程数控风机(7)，第三逆止阀(10)和第三进风截止阀(13)；
所述反应堆厂房洞室(1)的排风口设有第一排风管道，核燃料厂房洞室(2)排风口设有第二排风管道，核辅助厂房洞室(3)排风口设有第三排风管道；所述第一排风管道上依次设有第一排风截止阀(18)、第一在线辐射监测仪器(24)、第一截止阀(21)、第一排风远程数控风机(27)和第一数控多路转向阀(30)，所述第一在线辐射监测仪器(24)监测信号接至第一数控多路转向阀(30)，根据监测到的放射性水平控制第一排风远程数控风机(27)的排风流向；所述第二排风管道上依次设有第二排风截止阀(19)、第二在线辐射监测仪器(25)、第二截止阀(22)、第二排风远程数控风机(28)和第二数控多路转向阀(31)，所述第二在线辐射监测仪器(25)监测信号接至第二数控多路转向阀(31)，根据监测到的放射性水平控制第二排风远程数控风机(28)的排风流向；所述第三排风管道上依次设有第三排风截止阀(20)、第三在线辐射监测仪器(26)、第三截止阀(23)、第三排风远程数控风机(29)和第三数控多路转向阀(32)，所述第三在线辐射监测仪器(26)监测信号接至第三数控多路转向阀(32)，根据监测到的放射性水平控制第三排风远程数控风机(29)的排风流向；
所述反应堆厂房洞室(1)与核燃料厂房洞室(2)之间通过第一廊道(38)连接，核燃料厂房洞室(2)与核辅助厂房洞室(3)之间通过第二廊道(39)连接，第一廊道(38)和第二廊道(39)内均设置气密隔离门；
还包括正常工况排风主管(41)和事故排风主管(42)；所述卸压洞室(4)内设有碘吸附器(33)、预过滤器(34)、高效粒子过滤器(35)和与烟囱(40)连接的排气管；所述正常工况排风主管(41)的一端通过碘吸附器(33)与排气管连接，正常工况排风主管(41)的另一端分别与第一数控多路转向阀(30)、第二数控多路转向阀(31)和第三数控多路转向阀(32)连接；所述事故排风主管(42)的一端依次通过预过滤器(34)、高效粒子过滤器(35)与排气管连接，事故排风主管(42)的另一端分别与第一数控多路转向阀(30)、第二数控多路转向阀(31)和第三数控多路转向阀(32)连接；
还包括事故排风备用主管(43)，所述卸压洞室(4)内还设有文丘里水洗器(36)和金属纤维过滤器(37)；所述事故排风备用主管(43)的一端分别与第一数控多路转向阀(30)、第二数控多路转向阀(31)和第三数控多路转向阀(32)连接，事故排风备用主管(43)的另一端依次通过文丘里水洗器(36)、金属纤维过滤器(37)和排气管连接；
所述反应堆厂房洞室(1)内设有第一压力监测传感器(15)，第一压力监测传感器(15)的压力监测信号分别接至第一进风远程数控风机(5)和第一排风远程数控风机(27)，控制反应堆厂房洞室(1)的进风、排风量；
所述核燃料厂房洞室(2)内设有第二压力监测传感器(16)，第二压力监测传感器(16)的压力监测信号分别接至第二进风远程数控风机(6)和第二排风远程数控风机(28)，控制核燃料厂房洞室(2)的进风、排风量。
2.根据权利要求1所述的地下核电站气载放射性防扩散系统，其特征在于：所述核辅助厂房洞室(3)内设有第三压力监测传感器(17)，第三压力监测传感器(17)的压力监测信号分别接至第三进风远程数控风机(7)和第三排风远程数控风机(29)，控制核辅助厂房洞室(3)的进风、排风量。
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