CN107039096A - 地下核电站严重事故下过滤排放系统 - Google Patents

地下核电站严重事故下过滤排放系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了地下核电站严重事故下过滤排放系统，包括设置于安全壳内侧的第一隔离阀和第二隔离阀，还包括设置于安全壳外侧的第一过滤排放管线和第二过滤排放管线，第一过滤排放管线的输入端与第一隔离阀连通，输出端与核电站的烟囱连通，第二过滤排放管线的输入端与第二隔离阀连通，输出端与安全壳外部的地下洞室环形空间连通；第一过滤排放管线包括依次连接的文丘里水洗器、金属过滤器、放射性检测装置、排气隔离阀；第二过滤排放管线包括依次连接的文丘里水洗器、金属过滤器和第九隔离阀。本发明既能在严重事故时对安全壳进行快速泄压，保障安全壳的完整性，又能对排放气体进行缓存，事故后经多次过滤再进行安全排放，减小对环境的放射性污染。

Description

地下核电站严重事故下过滤排放系统
技术领域
本发明属于地下核电站技术，具体地指一种地下核电站严重事故下过滤排放系统。
背景技术
安全壳是核电站防止放射性物质外泄的最后一道实体屏障。严重事故发生时，反应堆所有排热措施均已失效，安全壳内温度和压力急剧升高，威胁安全壳的完整性，可能造成大量放射性物质的外漏，给环境和公众带来严重危害。
目前，许多核电站设置了安全壳过滤排放系统应对反应堆的严重事故。严重事故导致安全壳内超温超压，过滤排放系统能够主动对安全壳内进行卸压，将安全壳内压力降到其承载限制以内，确保其完整性、保证对放射性物质的有效包容，同时通过过滤装置对安全壳内排放气体的放射性进行过滤、减少放射性气体对环境的污染。
然而目前的过滤排放系统存在着一些有待进一步解决的问题：1、大多数过滤排放系统需要通过电动风机能动抽气以达到快速泄压的目的，无法保证核电站丧失电源的事故工况下能够稳定运行；2、仅能过滤气溶胶和碘等一部分放射性物质，大部分放射性惰性气体未经处理、直接排放到环境中；3、当反应堆内压力超过某一限值时，为了达到快速泄压的目的，将大量安全壳内的放射性气体直接排放到大气中；4、过滤器中的滤液容量有限，无法长期运行。上述问题严重制约着核电站的安全运行，亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提出一种地下核电站严重事故下过滤排放系统，既能在严重事故时对安全壳进行快速泄压，保障安全壳的完整性，又能对排放气体进行缓存，事故后经多次过滤再进行安全排放，减小对环境的放射性污染。
为实现上述目的，本发明所设计的地下核电站严重事故下过滤排放系统，包括设置于安全壳内侧的第一隔离阀和第二隔离阀，其特殊之处在于，还包括设置于安全壳外侧的第一过滤排放管线和第二过滤排放管线，所述第一过滤排放管线的输入端与第一隔离阀连通，输出端与核电站的烟囱连通，所述第二过滤排放管线的输入端与第二隔离阀连通，输出端与安全壳外部的地下洞室环形空间连通；所述第一过滤排放管线包括依次连接的文丘里水洗器、金属过滤器、放射性检测装置、排气隔离阀；所述第二过滤排放管线包括依次连接的文丘里水洗器、金属过滤器和第九隔离阀。
进一步地，所述安全壳内侧设置有第八隔离阀，所述第八隔离阀与设置于安全壳外侧的爆破阀连通，所述第八隔离阀和爆破阀形成超高压泄压管线。超高压泄压管线贯穿安全壳内外空间，壳内管道上设有一个状态常开的隔离阀，壳外洞室空间内设有爆破阀，当安全壳内压力超过一定值时，超高压会顶开爆破阀，将壳内气体快速排向地下洞室环形空间。
更进一步地，所述第一隔离阀与第一过滤排放管线的文丘里水洗器之间设置有气体循环管线，所述气体循环管线包括第三隔离阀和抽气泵。气体循环管线用于将环形空间内的气体引入组合湿式过滤器进行循环过滤。
更进一步地，所述第一过滤排放管线的文丘里水洗器的输入端通过连通第五隔离阀与文丘里洗涤液池连通，输出端通过第六隔离阀与第二过滤排放管线的文丘里水洗器的输入端连通，所述第二过滤排放管线的文丘里水洗器的输出端通过第七隔离阀与废液收集池连通，所述第五隔离阀、第六隔离阀、第七隔离阀形成滤芯更换管线。滤芯更换管线利用滤液的重力作用实现非能动更换过滤器溶液，突破了有限滤液容积对过滤器使用寿命的限制，使过滤器可以长期有效运行
更进一步地，所述第一过滤排放管线的放射性检测装置与排气隔离阀之间还包括第四隔离阀，所述第四隔离阀的输入端与放射性检测装置的输出端连通，输出端与地下洞室环形空间连通。第四隔离阀用于将放射性检测不达标的壳内气体排向地下洞室环形空间。
更进一步地，所述文丘里洗涤液池位于地面上，池底设有排液孔洞与滤芯更换管线连通，所述废液收集池位于核反应堆地下洞室底部，利用滤液的重力作用实现非能动更换过滤器溶液。
本发明具有如下优点：
1.将安全壳内超压气体排放至洞室空间，减小安全壳内外压差，有效提高安全壳的承压能力；
2.洞室内的负压对安全壳进行非能动泄压，在电厂失去外电源后保证系统可靠性，维持安全壳的完整性；
3.核反应堆地下洞室直接包容放射性气体，避免无过滤排放威胁环境及人员安全；对放射性气体进行多次反复过滤，延长裂变产物释放的时间，降低放射性强度，缓解放射性排放；
4.文丘里水洗器与金属过滤器组成的组合湿式过滤器可除去几乎全部的放射性气溶胶和碘，过滤效果好。本系统滤液更换管线利用滤液的重力作用实现非能动更换过滤器溶液，突破了有限滤液容积对过滤器使用寿命的限制，使过滤器可以长期有效运行。
附图说明
图1为本发明地下核电站严重事故下过滤排放系统的结构示意图。
图中：1、地下岩层；2、核反应堆地下洞室；3、文丘里洗涤液池；4、烟囱；5、安全壳；6、废液收集池；7、第一过滤排放管线；8、第二过滤排放管线；9、第一隔离阀；10、第二隔离阀；11、第三隔离阀；12、抽气泵；13、文丘里水洗器；14、金属过滤器；15、放射性监测装置；16、第四隔离阀；17、第五隔离阀；18、第六隔离阀；19、第七隔离阀；20、排气隔离阀；21、超高压泄压管线；22、气体循环管线；23、滤液更换管线；24、地下洞室环形空间；25、第八隔离阀；26、爆破阀；27、第九隔离阀。
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。
如图1所示，本发明一种地下核电站严重事故下过滤排放系统包括并列布置的第一过滤排放管线7第二过滤排放管线、超高压泄压管线21、气体循环管线22及滤液更换管线23。
本发明应用于地下核电站的核反应堆地下洞室2。核反应堆地下洞室2内设置有安全壳5，安全壳5外空间为地下洞室环形空间24。
安全壳5内侧设置有第一隔离阀9、第二隔离阀10和第八隔离阀25，安全壳5的外侧设置有第一过滤排放管线7和第二过滤排放管线8。第一隔离阀9与第一过滤排放管线7的文丘里水洗器13的输入端连通，文丘里水洗器13的输出端依次通过金属过滤器14、放射性检测装置15、排气隔离阀20与核电站的烟囱4连通。第二隔离阀10与第二过滤排放管线8的文丘里水洗器13的输入端连通，文丘里水洗器13的输出端依次通过金属过滤器14、第九隔离阀27与地下洞室环形空间24连通。
为了加快过滤排放速度，并形成安全的冗余系统，系统中并列布置第一过滤排放管线7和第二过滤排放管线8。两条过滤排放管线的整体布置基本相同：联通安全壳5内气体空间和洞室内环形空间24，安全壳内侧各设置1个隔离阀，用于控制对安全壳内气体的过滤排放，地下洞室环形空间内靠近安全壳壁依次设置文丘里水洗器13、金属过滤器14、隔离阀。两条过滤排放管线不同之处在于：第一过滤排放管线7在过滤器下游设有放射性监测装置15，放射性监测装置对完成过滤的气体进行放射性监测，监测信号控制第四隔离阀16的开关。放射性监测装置15与第四隔离阀16之间设置排气管，将洞室内符合排放标准的气体通过地面上设置的烟囱4排放到大气中。
与过滤排放管线并列布置的超高压泄压管线21贯穿安全壳5内外空间，安全壳5内管道上设有一个状态常开的第八隔离阀25，壳外洞室空间内管道上设有一个爆破阀26，第八隔离阀25和爆破阀26形成超高压泄压管线21。当安全壳5内压力超过一定值时，超高压会顶开爆破阀26，将壳内气体快速排向地下洞室环形空间24。
第一隔离阀9与第一过滤排放管线7的文丘里水洗器13之间设置有气体循环管线22，气体循环管线22包括第三隔离阀11和抽气泵12。气体循环管线22连接在第一过滤排放管线7的组合湿式过滤器的上游管道位置，管线上设有一个抽气泵12和第三隔离阀11，能动进行抽气、循环。气体循环管线22的作用在于将环形空间内的气体引入组合湿式过滤器进行循环过滤。
滤液更换管线23始于地面上的文丘里洗涤液池3，池底设有排液孔洞与地下管线连接，地下管线竖直走向依次连接过滤排放管线中的两个文丘里水洗器，最后通往废液收集池6。滤芯更换管线23由第五隔离阀17、第六隔离阀18、第七隔离阀19构成。第一过滤排放管线7的文丘里水洗器13的输入端通过连通第五隔离阀17与文丘里洗涤液池3连通，输出端通过第六隔离阀18与第二过滤排放管线8的文丘里水洗器13的输入端连通，第二过滤排放管线8的文丘里水洗器13的输出端通过第七隔离阀19与废液收集池6连通。通过控制隔离阀的开关，实现分别对两条管线中的文丘里水洗器13进行换液操作。
反应堆正常运行时，本发明的过滤排放系统开启第四隔离阀16、第九隔离阀27，关闭第一隔离阀9、第二隔离阀10、第三隔离阀11、第五隔离阀17、第六隔离阀18、第七隔离阀19、排气隔离阀20、第八隔离阀25。
事故前期，安全壳5内压力升高，检测到的压力信号触发第一隔离阀9和第八隔离阀25开启，地下洞室环形空间24内的负压促使安全壳5内气体排出。放射性气体由文丘里水洗器13和金属过滤器14进行过滤，经过放射性监测装置15进行放射性判断，当放射性剂量符合排放标准时，关闭第四隔离阀16、开启排气隔离阀20，将气体通过排放管道、地面烟囱4排出核反应堆地下洞室2；当气体放射性未达标时，气体将通过第四隔离阀16直接排放到地下洞室环形空间24内。
若事故没有得到缓解，反应堆压力继续上升，升高的压力信号将触发第二隔离阀10的开启，启动第二过滤排放管线8，加速安全壳5内超压放射性气体的过滤排放。
严重事故时安全壳5内压力急剧上升，当第一过滤排放管线7和第二过滤排放管线8两条排放管线仍不能满足安全壳5内泄压要求时，安全壳5内上升的压力会顶开爆破阀26，气体迅速排到洞室内。
事故得到缓解后，当安全壳5承压处于安全限值内时，关闭第一隔离阀9，启动第三隔离阀11和抽气泵12组成的气体循环管线22，将洞室内气体引向过滤排放管线，对洞室内的放射性气体进行循环过滤，并排出符合放射性排放标准的部分气体。
文丘里水洗器13内洗涤液需要更换时，开启第五隔离阀17，文丘里洗涤液池3中的洗涤液在重力作用下流入文丘里水洗器13，水洗器中的废液通过管道排向废液收集池6。通过控制第六隔离阀18、第七隔离阀19来调节洗涤液的流向。
其它未详细说明的部分均为现有技术。本发明并不严格地局限于上述实施例。

Claims (6)

1.一种地下核电站严重事故下过滤排放系统，包括设置于安全壳(5)内侧的第一隔离阀(9)和第二隔离阀(10)，其特征在于：还包括设置于安全壳(5)外侧的第一过滤排放管线(7)和第二过滤排放管线(8)，所述第一过滤排放管线(7)的输入端与第一隔离阀(9)连通，输出端与核电站的烟囱(4)连通，所述第二过滤排放管线(8)的输入端与第二隔离阀(10)连通，输出端与安全壳(5)外部的地下洞室环形空间(24)连通；所述第一过滤排放管线(7)包括依次连接的文丘里水洗器(13)、金属过滤器(14)、放射性检测装置(15)、排气隔离阀(20)；所述第二过滤排放管线(8)包括依次连接的文丘里水洗器(13)、金属过滤器(14)和第九隔离阀(27)。
2.根据权利要求1所述的地下核电站严重事故下过滤排放系统，其特征在于：所述安全壳(5)内侧设置有第八隔离阀(25)，所述第八隔离阀(25)与设置于安全壳(5)外侧的爆破阀(26)连通，所述第八隔离阀(25)和爆破阀(26)形成超高压泄压管线(21)。
3.根据权利要求1所述的地下核电站严重事故下过滤排放系统，其特征在于：所述第一隔离阀(9)与第一过滤排放管线(7)的文丘里水洗器(13)之间设置有气体循环管线(22)，所述气体循环管线(22)包括第三隔离阀(11)和抽气泵(12)。
4.根据权利要求1所述的地下核电站严重事故下过滤排放系统，其特征在于：所述第一过滤排放管线(7)的文丘里水洗器(13)的输入端通过连通第五隔离阀(17)与文丘里洗涤液池(3)连通，输出端通过第六隔离阀(18)与第二过滤排放管线(8)的文丘里水洗器(13)的输入端连通，所述第二过滤排放管线(8)的文丘里水洗器(13)的输出端通过第七隔离阀(19)与废液收集池(6)连通，所述第五隔离阀(17)、第六隔离阀(18)、第七隔离阀(19)形成滤芯更换管线(23)。
5.根据权利要求1所述的地下核电站严重事故下过滤排放系统，其特征在于：所述第一过滤排放管线(7)的放射性检测装置(15)与排气隔离阀(20)之间还包括第四隔离阀(16)，所述第四隔离阀(16)的输入端与放射性检测装置(15)的输出端连通，输出端与地下洞室环形空间(24)连通。
6.根据权利要求4所述的地下核电站严重事故下过滤排放系统，其特征在于：所述文丘里洗涤液池(3)位于地面上，池底设有排液孔洞与滤芯更换管线(23)连通，所述废液收集池(6)位于核反应堆地下洞室(2)底部。
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