CN105957572B - 一种地下核电站超声空气过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下核电站超声空气过滤器，包括筒体，所述筒体内部盛有工作溶剂，筒体底部设置有超声阵列探头组、顶部设置有汽水分离器，筒体中部设置有双曲内壁，双曲内壁将筒体内部从下至上依次分为超声雾化区、双曲管喉区和雾化混合区，超声雾化区的筒体内壁设置有输入放射性气体的进气管和排出溶液残渍的排污管，筒体内的工作溶剂液面高于进气管，汽水分离器的上部出口通过排气管将过滤后的气体排出筒体。本发明利用超声波雾化效应和冷凝核化作用，将空气中含有的放射性微粒滞留在工作溶液中，达到过滤放射性的目的。同时，由于工作溶液在密闭空间内循环，因此，工作溶液可循环使用，节约溶液用量，产生的放射性污染物较少。

Description

一种地下核电站超声空气过滤器

技术领域

本发明涉及核电技术，具体地指一种地下核电站超声空气过滤器。

背景技术

核电站在安全壳预计将发生超压失效时，以可控的方式排出部分安全壳内的气体可达到减压的目的。这一措施避免了安全壳因超压造成的完整性丧失，以及放射性的不可控排放。目前的地面核电站中，对安全壳的泄压过滤主要有干式过滤和湿式过滤两类。

干式过滤中一般采用砂床过滤，以法国砂床过滤为例，该过滤方式采用颗粒度0.6mm的砂石层对泄压排放的空气进行机械去除，达到过滤的目的。这种过滤方式在对安全壳早期超压不起作用，且投入使用后，砂石层形成额外的辐射源，给后期处理和维护带来极大不便。

湿式过滤一般采用过滤器过滤，以西门子湿式洗涤过滤器为例，该过滤方式采用滑压运行的方式，通过文丘里效应将安全壳排气与洗涤液混合，达到过滤的目的。这种过滤方式在事故前期和后期过滤效果不明显，且由于文丘里结构固定，对不同大小的放射性颗粒过滤效果不同。过滤效率高仅针对某一特定大小的颗粒。

地下核电站相对于地面核电站，多了一道地下岩体屏障，其安全性更高。但是在严重事故以及事故后续处理中，地下核电站地下洞室腔体仍需要过滤排气。干式过滤和湿式过滤两种过滤方式的效果都存在缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，提出一种地下核电站超声空气过滤器，利用超声波雾化效应，将溶剂雾化成微米级微粒，使雾化微粒与放射性微尘、裂变碎片等颗粒充分接触，并使之滞留在溶剂中，达到过滤放射性的目的。同时，利用冷凝核化作用，以放射性粒子为凝结核，形成液滴，起到过滤放射性微粒的目的。

本发明的目的是通过如下措施来达到的：一种地下核电站超声空气过滤器，包括筒体，所述筒体内部盛有工作溶剂，其特殊之处在于，所述筒体底部设置有超声阵列探头组、顶部设置有汽水分离器，所述筒体中部设置有双曲内壁，所述双曲内壁将筒体内部从下至上依次分为超声雾化区、双曲管喉区和雾化混合区，所述超声雾化区的筒体内壁设置有输入放射性气体的进气管和排出溶液残渍的排污管，所述筒体内的工作溶剂液面高于进气管，所述汽水分离器的上部出口通过排气管将过滤后的气体排出筒体。

在上述技术方案中，所述双曲内壁为向内突出的双曲线型内壁，内壁表面光滑，方便凝结水珠流下，内壁材质可以为不锈钢等材料。

在上述技术方案中，所述筒体外侧设置液位监测器，监测筒体内工作溶剂液面的高度。所述位于工作溶剂液面上部的筒体外侧设置有加液管，所述加液管上连有加液管隔离阀。当工作溶剂液面的高度显示过低时，通过加液管输入工作溶剂。

在上述技术方案中，所述超声阵列探头组采用高频超声震荡探头组，探头组表面为微小的多孔状结构，孔径为1～3微米，雾化效果最佳。

本发明提供的地下核电站超声空气过滤器利用超声波雾化效应和冷凝核化作用，将空气中含有的放射性微粒滞留在工作溶液中，达到过滤放射性的目的。同时，由于工作溶液在密闭空间内循环，因此，工作溶液可循环使用，节约溶液用量，产生的放射性污染物较少。特殊的双曲内壁结构设置，促进微小的水雾与空气的放射性微尘、裂变碎片等颗粒相互混合，发生碰撞、结合等过程，使得放射性微粒聚集在水雾滴中，不受放射性颗粒大小的限制，过滤效果好、效率高。

附图说明

图1为本发明一种地下核电站超声空气过滤器的结构示意图；

图中：1.筒体，2.双曲内壁，3.工作溶剂液面，4.超声雾化区，5.双曲管喉区，6.雾化混合区，7.超声阵列探头组，8.进气管，9.汽水分离器，10.排气管，11.加液管，12.加液管隔离阀，13.排污管，14.排污管隔离阀，15.液位监测器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

本发明一种地下核电站超声空气过滤器如图1所示，包括筒体1、设置于筒体1底部的超声阵列探头组7和设置于筒体1顶部的汽水分离器9。筒体7中部设置有双曲内壁2，双曲内壁2为向内突出的双曲线型内壁，内壁表面光滑。双曲内壁2将筒体7内部从下至上依次分为超声雾化区4、双曲管喉区5和雾化混合区6。筒体1内充工作溶剂，如硫代硫酸钠等。工作溶剂液面3在超声阵列探头组7和进气管8入口之上。工作溶剂液面3上部的筒体1外侧设置有加液管11，其上连有加液管隔离阀12。筒体1底部设置排污管13，其上连接排污管隔离阀14。筒体1外侧设置液位监测器15，监测筒体1内工作溶剂液位高度。筒体1顶部设置排气管10，汽水分离器9的上部出口通过排气管10将过滤后的气体排出筒体1。

地下核电站超声空气过滤器运行时，含放射性的空气从进气管8进入，超声阵列探头组7发出超声，超声阵列探头组7采用高频超声震荡探头组，探头组表面为微小的多孔状结构，孔径为1～3微米。超声阵列探头组7在超声雾化区4将工作溶剂雾化成1～3微米的微小水雾。在双曲管喉区5，由于管喉结构收缩，微小的水雾与空气的放射性微尘、裂变碎片等颗粒相互混合，发生碰撞、结合等过程，使得放射性微粒聚集在水雾滴中。其中，放射性碘微粒与水雾中的硫代硫酸钠反应，形成碘离子，从而使放射性碘滞留在溶液中。另一方面，超声雾化作用形成大量的微小水雾，使液体表面积极大的增加，在筒体1内形成饱和水蒸气，进入雾化混合区6后，由于双曲内壁2结构扩张，空气体积膨胀压强减小，饱和水汽以放射性微粒为中心发生凝结核化作用，形成以放射性微粒为凝结核的水雾。在汽水分离器9处，含放射性微粒的水雾经过汽水分离形成带放射性的水滴沿双曲内壁2流下，进行下一步循环。经过滤后被净化的空气从筒体1顶部的排气管10排出。

经过一段较长时间运行，筒体1内工作溶剂逐渐减少，通过液位监测器15监测工作溶剂液位，若液位降低，可通过加液管11向筒体1内添加工作溶剂。经长时间运行，筒体1内的工作溶剂因过滤较多放射性微粒，其放射性水平增高，可通过设置的排污管13取出筒体1内的工作溶剂进行后续处理，同时，从加液管11加入新的工作溶剂。

其它未详细说明的部分均为现有技术。

Claims (5)

1.一种地下核电站超声空气过滤器，包括筒体(1)，所述筒体(1)内部盛有工作溶剂，其特征在于：所述筒体(1)底部设置有超声阵列探头组(7)、顶部设置有汽水分离器(9)，所述筒体(1)中部设置有双曲内壁(2)，所述双曲内壁(2)将筒体(1)内部从下至上依次分为超声雾化区(4)、双曲管喉区(5)和雾化混合区(6)，所述超声雾化区(4)的筒体(1)内壁设置有输入放射性气体的进气管(8)和排出溶液残渍的排污管(13)，所述筒体(1)内的工作溶剂液面(3)高于进气管(8)，所述汽水分离器(9)的上部出口通过排气管(10)将过滤后的气体排出筒体(1)；含放射性的空气从进气管(8)进入，超声阵列探头组(7)在超声雾化区(4)将工作溶剂雾化；在双曲管喉区(5)使得放射性微粒聚集在水雾滴中；进入雾化混合区(6)后，形成以放射性微粒为凝结核的水雾；在汽水分离器(9)处，含放射性微粒的水雾经过汽水分离形成带放射性的水滴沿双曲内壁(2)流下，进行下一步循环。

2.根据权利要求1所述的一种地下核电站超声空气过滤器，其特征在于：所述双曲内壁(2)为向内突出的双曲线型内壁，内壁表面光滑。

3.根据权利要求1所述的一种地下核电站超声空气过滤器，其特征在于：所述筒体(1)外侧设置液位监测器(15)，监测筒体(1)内工作溶剂液面(3)的高度。

4.根据权利要求3所述的一种地下核电站超声空气过滤器，其特征在于：位于工作溶剂液面(3)上部的筒体(1)外侧设置有加液管(11)，所述加液管(11)上连有加液管隔离阀(12)。

5.根据权利要求2所述的一种地下核电站超声空气过滤器，其特征在于：所述超声阵列探头组(7)采用高频超声震荡探头组，探头组表面为微小的多孔状结构，孔径为1～3微米。