CN104681107B - 一种防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核电厂设计技术，具体涉及一种防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统及方法。该系统包括贯穿安全壳内壳的卸压管路，所述卸压管路位于内壳内部的一端设有进气口，卸压管路的排气口位于内壳与外壳之间的环形空间内，在位于所述内壳内的卸压管路上依次设有文丘里水洗过滤器和金属过滤器，在位于所述环形空间内的卸压管路上设有隔离阀和爆破阀；在所述环形空间上设有与废物处理系统连接的接口；在所述环形空间的底部设有废液收集坑。采用本发明所述的系统能在严重事故下有效保障安全壳的放射性物质包容功能，防止大规模放射性向环境释放。

Description

一种防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统及方法
技术领域
本发明属于核电厂设计技术，具体涉及一种防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统及方法。
背景技术
目前核电厂采用双层安全壳的外壳有两个主要功能：一方面，外壳保护内壳免受外部事件的影响，比如飞射物、飞机撞击等；另一方面，与内壳一起形成安全壳环形空间，设置了环形空间通风系统保持其持续的负压状态，可用于控制内壳泄漏的物质向环境释放。但是，外壳承压能力差，且密封性一般比内壳差一个数量级以上，事故情况下并不能作为放射性气体包容空间。
在发生严重事故时，如果内壳失效了气体排放到环形空间，则环形空间通风系统将无法维持其负压，放射性气体直接由外壳排放到了环境中；如果启动安全壳过滤排放系统防止内壳超压，虽然气溶胶和碘等小部分放射性物质被过滤掉，但占大部分的放射性惰性气体仍将被排放到环境中。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统及方法，用于核电厂超设计基准事故和严重事故工况下最终保障安全壳的功能--包容放射性物质。
本发明的技术方案如下：一种防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统，包括贯穿安全壳内壳的卸压管路，所述卸压管路位于内壳内部的一端设有进气口，卸压管路的排气口位于内壳与外壳之间的环形空间内，在位于所述内壳内的卸压管路上依次设有文丘里水洗过滤器和金属过滤器，在位于所述环形空间内的卸压管路上设有隔离阀和爆破阀；在所述环形空间内设有与废物处理系统连接的接口；在所述环形空间的底部设有废液收集坑。
进一步，如上所述的防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统，其中，在位于所述外壳外部的接口管道上设有阀门。
进一步，如上所述的防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统，其中，在所述环形空间内设有放射性探测仪、压力探测仪、温度探测仪。
进一步，如上所述的防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统，其中，所述的文丘里水洗过滤器、金属过滤器以及隔离阀、爆破阀均在贴近内壳壁面的位置设置。
进一步，如上所述的防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统，其中，所述外壳具有一定承压能力和密封性，能满足内壳的卸压需求。
一种采用上述系统防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的方法，在严重事故下，内壳压力持续上升，当内壳压力上升到管理限值时，打开隔离阀，爆破阀达到开启限值时自动开启，内壳气态产物通过文丘里水洗器过滤器和金属过滤器过滤后排放到环形空间，由环形空间进行包容，避免了大规模放射性向环境的释放；根据严重事故管理规程要求，当内壳压力下降到设计压力以下的压力设定值时，则关闭隔离阀；放射性废液流入废液收集坑内；事故后，通过环形空间与废物处理系统之间设置的接口，将放射性气体和放射性废液排入废物处理系统进行处理，当废物处理系统无法处理时，将放射性气体和放射性废液返回内壳待处理。
如果内壳已经失效，放射性气体排放到了环形空间，则外壳可作为一道屏障，在一定程度防止放射性直接释放到环境中。
本发明的有益效果如下：采用本发明所提供的方法和系统，可以在发生严重事故的情况下，将内壳的放射性气体非能动地(无需任何外部动力)经过过滤排放到环形空间中，降低了内壳的压力，同时减小了内壳承受的内外部压差，有效地提高了内壳的承压能力，并且通过文丘里水洗过滤器以及金属过滤器有效地去除了放射性气溶胶以及元素碘等放射性物质，保证了安全壳的完整性和放射性包容功能。通过经济合理地提高外壳的承压能力和密封性，保证了环形空间成为内壳空间在严重事故工况下的补充和冗余，满足纵深防御的原则，提高了事故下安全壳对于放射性物质大量释放的最终包容能力，确保了公众的安全。综上所述，本发明可在严重事故下有效保障安全壳的放射性物质包容功能，防止大规模放射性向环境释放。
附图说明
图1为防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明充分利用双层安全壳的内外壳之间环形空间的自由容积作为内壳空间的补充和冗余，合理可行地加强外壳的密封屏蔽作用，保证了安全壳作为防止放射性释放最后一道屏障的完整性和可靠性。
如图1所示，一种防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统，包括具有相应承压能力的外壳1，内壳2；以及外壳1与内壳2之间的环形空间14，一卸压管路13贯穿安全壳内壳2，所述卸压管路13位于内壳2内部的一端设有进气口3，卸压管路13的排气口8位于内壳2与外壳1之间的环形空间14内，在位于所述内壳2内的卸压管路13上依次设有文丘里水洗过滤器4和金属过滤器5，在位于所述环形空间14内的卸压管路13上设有隔离阀6和爆破阀7；在外壳1上设有接口管道，接口管道的一端为位于所述环形空间14内的接口10，另一端贯穿于外壳1与废物处理系统11连接，在位于所述外壳1外部的接口管道上设有阀门12；在所述环形空间14的底部设有废液收集坑9。
上述技术方案在贴近内壳2的壁面设置了进风口，内壳依次设置了文丘里水洗过滤器4、金属过滤器5；环形空间内设置了隔离阀6、爆破阀7以及排气口8。所有系统管线及设备尽量贴近内壳(内/外)壁面，缩短连接管道的长度，保证系统在事故工况下(例如地震)的有效性和功能性。
环形空间内设置了温度、压力及放射性探测仪表，监测信号传递给主控室操纵员进行监控，并适当的时候采取措施。
环形空间与电厂废物处理系统设置了接口，可在事故后对环形空间的放射性废物进行处理或返回内壳待处理。设置了废液收集地坑，用来收集冷凝下来的液体。
由于该系统用于应对超设计基准事故，不必满足单一故障准则。系统配置卸压管线和过滤设备，尽量减少内壳的贯穿件数量，保证内壳作为包容放射性屏障的有效性和可靠性。一方面，根据严重事故下内壳卸压需求，经济合理地提高外壳的承压能力和环形空间大小，比如采用预应力钢筋混凝土等；另一方面，提高外壳的密封性，比如贯穿部件做好密封设计、外壳内壁增加密封涂料等。
上述防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统运行方式如下：
在严重事故下，内壳2压力持续上升，如果仅能依靠排气卸压，当内壳压力上升到管理限值时，打开隔离阀6，爆破阀7达到开启限值时自动开启，内壳气态产物通过文丘里水洗器过滤器4和金属过滤器5过滤后排放到环形空间14，由环形空间14进行包容，避免了大规模放射性向环境的释放。这样，既降低了内壳2压力，又由于环形空间14压力上升而降低了内壳2承受的内外压差，从而提高了内壳2的承压能力(绝对压力)。根据严重事故管理规程要求，当内壳2压力下降到设计压力以下某一压力时，则关闭隔离阀6。如果内壳2已经失效，气体排放到了环形空间14，则外壳1就成了一道的密封屏障，防止放射性直接释放到环境中。环形空间14与废物处理系统11设有接口，地板设有废液收集地坑。在事故后，可通过废物处理系统11对环形空间14的放射性物质进行处理或当废物处理系统无法处理时，将放射性气体和放射性废液返回内壳待处理。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统，其特征在于：包括贯穿安全壳内壳(2)的卸压管路(13)，所述卸压管路(13)位于内壳(2)内部的一端设有进气口(3)，卸压管路(13)的排气口(8)位于内壳(2)与外壳(1)之间的环形空间(14)内，在位于所述内壳(2)内的卸压管路(13)上依次设有文丘里水洗过滤器(4)和金属过滤器(5)，在位于所述环形空间(14)内的卸压管路(13)上设有隔离阀(6)和爆破阀(7)；在所述环形空间(14)内设有与废物处理系统(11)连接的接口(10)；在所述环形空间(14)的底部设有废液收集坑(9)；所述外壳(1)具有一定承压能力和密封性，能满足内壳的卸压和环形空间放射性包容的需求。
2.如权利要求1所述的防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统，其特征在于：在位于所述外壳(1)外部的接口管道上设有阀门(12)。
3.如权利要求1所述的防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统，其特征在于：在所述环形空间(14)内设有放射性探测仪、压力探测仪、温度探测仪。
4.如权利要求1所述的防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的系统，其特征在于：所述的文丘里水洗过滤器(4)、金属过滤器(5)以及隔离阀(6)、爆破阀(7)均在贴近内壳(2)壁面的位置设置。
5.一种采用权利要求1-4中任意一项所述的系统防止双层安全壳的内壳失效及放射性释放的方法，其特征在于：在严重事故下，内壳压力持续上升，当内壳压力上升到管理限值时，打开隔离阀，爆破阀达到开启限值时自动开启，内壳气态产物通过文丘里水洗器过滤器和金属过滤器过滤后排放到环形空间，由环形空间进行包容，避免了大规模放射性向环境的释放；根据严重事故管理规程要求，当内壳压力下降到设计压力以下的压力设定值时，则关闭隔离阀；放射性废液流入废液收集坑内；事故后，通过环形空间与废物处理系统之间设置的接口，将放射性气体和放射性废液排入废物处理系统进行处理，当废物处理系统无法处理时，将放射性气体和放射性废液返回内壳待处理；
如果内壳已经失效，放射性气体排放到了环形空间，则外壳可作为一道屏障，在一定程度防止放射性直接释放到环境中。
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