CN108492892A - 一种内置式安全壳过滤排放系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内置式安全壳过滤排放系统，包括内置水池、射流管、汽水分离器、金属纤维过滤器、银沸石过滤器以及相应的管道阀门，本发明有效地利用了安全壳内部的水池空间，且系统简单、布置形式更加紧凑，取消了复杂的外部布置系统，为海洋浮动平台等小型核动力提供了更好的选择。利用内置水池与纵向射流管结合，有效地利用了水封原理，保证在不同流量下投入孔数的变化，使得射流喷嘴内的流速始终处于最佳状态，从而始终具有较高的气溶胶和碘去除效率。本发明采用限流孔板安装在内置式安全壳过滤排放系统的末端，整个系统处于高压下运行，可以减小设备尺寸，减少了银沸石的装载量，使设备小型化，有利于降低设备成本，提高经济型。

Description

一种内置式安全壳过滤排放系统

技术领域

本发明涉及一种内置式安全壳过滤排放系统，是一种严重事故下防止放射性物质释放到环境的安全壳过滤排放系统，属于反应堆安全设施技术领域。

背景技术

安全壳是防止放射性物质释放到环境的最后一道屏障。当反应堆发生严重事故时，大量的蒸汽和不凝性气体在安全壳内不断增加，安全壳内的压力会逐渐升高，最终可能会因超压而破坏安全壳的完整性，造成放射性物质的大量外泄，给周围环境和民众健康带来威胁。安全壳过滤排放系统采用主动卸压方式使安全壳内积聚的气体释放，降低安全壳内压力，从而使安全壳内压力不超过其承载限值，确保安全壳的完整性。同时为防止排放气体对环境造成放射性危害，需要在安全壳过滤排放系统的卸压管线上安装过滤装置对排放气体中的放射性物质进行过滤。自三里岛核事故以来，国内外的核电站都要求加装安全壳过滤排放系统，因此一些关于安全壳过滤排放系统的专利陆续公开，其中包括法国的砂堆过滤器，德国的水洗过滤器和金属纤维过滤器等。我国公开的专利号为201210174006.1、201210191958.4、201420103590.6和201420743277.9，201610877060.0，201710280791.1的专利中都提到了不同的安全壳过滤排放系统设计方案。其中，在专利201210174006.1中公开的过滤排放该系统通过在安全壳外面设置屏蔽厂房，在屏蔽厂房内设置排放过滤子系统，然后依次利用过滤子系统内的水洗过滤器和金属纤维过滤器对排放气体进行过滤，最后被过滤的气体经烟囱排入大气。我国的秦山二期、岭澳二期和福清5、6号机组都采用的这种安全壳过滤排放系统。专利201420103590.6中提到在安全壳外部设置气体过滤排放洞室，利用洞室内的文丘里水洗器对排放气体进行过滤。在我国大亚湾核电站中采用的则是砂堆过滤器。这些现有的安全壳过滤排放系统都布置在安全壳外，需要特殊的屏蔽处理，这将使系统的安装布置变得复杂。对于一些大型核电站而言，其安装场地相对宽裕，在安全壳外布置复杂的系统尚还可行，然而对于一些小型的核动力装置，如：海洋浮动平台和船舶等，这样复杂的布置方案给实际应用带来很大的困难。此外，在严重事故发生后，滞留了放射性物质的过滤装置又将成为新的放射性污染源需要进行处理。目前，根据过滤器的类型不同，对过滤后装置所采取的处理方案也有差别。在对湿式过滤器进行处理时，主要采取水洗液回流至安全壳的方法，而对砂堆和金属纤维等干式过滤器的处理，则需要一套更加复杂的后处理流程，这也给现有过滤排放系统的经济性造成影响。

另外，目前专利中公开的安全壳过滤排放系统主要以砂堆型过滤器，文丘里水洗器和金属纤维过滤器为主，这些技术对放射性有机碘的过滤效率不佳。这是由于三里岛核事故后，有关部门重点关注了放射性气溶胶和元素碘的过滤问题，并对这两种物质的过滤效率提出了明确的指标要求。而以往认为有机碘仅占总碘量中微小部分，因此对放射性有机碘的过滤效率并没有提出明确的要求。然而福岛核事故后发现在所释放出来的放射性物质中，有机碘的含量较大，而且有机碘作为一种重要的放射性核素，很容易被人体的甲状腺所吸收，对人体造成伤害，因此，现有安全壳过滤排放系统中较低的有机碘过滤效率显然无法满足安全排放的新需求，新一代安全壳过滤排放系统需要提高有机碘的过滤效率。现有方案中主要依靠碱性无机盐溶液对有机碘进行吸收。由于有机碘属于有机气体，在无机盐溶液中的的溶解度很低且化学反应速率较慢，因此现有水洗的方法都很难去除有机碘，为了提高有机碘的过滤效率，瑞士保罗谢尔联邦研究所提出向溶液中加入甲基三辛基氯化铵表面活性剂的方法，通过它来促进有机碘的溶解并提高化学反应速率，尽管这种有机添加剂对有机碘去除效率所有改善，但其与化学溶液不相容，长期静置容易出现分层现象而失去提高效率的作用，同时添加剂的分层聚集增加了其在常温条件下的爆炸性风险，因此该方法并未得到推广使用。在IAEA的报告中曾提出银沸石分子筛对有机碘的去除具有优势。世界各国的学者也开展了一些银沸石分子筛过滤性能方面的研究，研究结果表明在进行干空气内有机碘的过滤时，银沸石分子筛中的银离子能够与有机碘发生化学反应，生成性质稳定的碘化银，从而达到过滤有机碘的目的，这一方法具有比较优良的有机碘过滤性能。然而，当安全壳过滤排放系统工作时，排放的气体中含有大量的水蒸汽，水蒸汽遇冷将凝结成水随空气一起流动，当含水的气体与银沸石接触时，水会进入银沸石分子筛，大大降低有机碘的过滤效果。因此，尽管银沸石分子筛对有机碘具有较高的去除效率，但至今仍缺少可行的方案将其应用在安全壳过滤排放系统中。德国、韩国和中国等国家曾提出采用孔板节流减压的方法，来提高蒸汽的过热度，并利用排放气体对银沸石进行预热，从而避免蒸汽冷凝，并消除液滴的影响。例如：申请号为201580000054.0和201710280791.1的专利中公开了一种用于核电站的过滤排放系统，其中提到利用孔板节流减压的方法，来降低液体的饱和温度，提高的过热度，进而通过液体闪蒸的方法来去除气体中的水，同时，通过合理布置银沸石的位置和排放通道的关系，来利用排放时的气体对银沸石进行预热，以期提高银沸石温度，防止蒸汽的内部冷凝。但是在安全壳过滤排放系统启动初期，银沸石滤床的温度很低，排放气体通过管道后很快会进入银沸石，如此短暂的接触时间，加之银沸石滤床内较低的导热速率，根本无法保证银沸石在短时间内达到较高的温度。并且依靠节流产生的过热度根本无法满足银沸石滤床的升温需求，再加上多孔沸石内毛细冷凝效应的存在，因此仍会有大量的冷凝水进入到银沸石的孔隙中影响有机碘的去除效率。此外，在孔板节流减压后，在质量流量不变的前提下，排气的体积流量会大幅度提升。为保证通过银沸石的表观流速，需要大幅度提高银沸石过滤器的流通面积，进而需要提高银沸石的装载量，使银沸石过滤器的成本达到了无法承受的高度，严重降低了核电站建设的经济性。因此，尽管银沸石分子筛对有机碘具有较高的过滤效率，但目前还缺少应用该技术的过滤排放系统方案设计，从而使得在严重事故发生时有机碘无法被高效地过滤。为了克服现有专利的不足，本发明期望提供一种系统布置简单紧凑，后处理流程简化，经济性高且具有较高的有机碘过滤效率的内置式安全壳过滤排放系统。

发明内容

本发明提供一种内置式安全壳过滤排放系统，目的在于使复杂的系统布置和后处理流程得到简化，同时提高有机碘的过滤效率，以克服海洋浮动平台等小型核动力装置布置空间紧张、放射性物质无法去除的缺陷与不足。

本发明的目的是这样实现的：在安全壳内部设置有内置水池，内置水池上端设置有射流管，且所述射流管端位于安全壳的气相空间、另一端从内置水池的顶盖贯穿后纵向插入内置水池的液相空间，在位于液相空间中的射流管的壁面上沿纵向分层设置有排气孔，每个排气孔上设置有收缩喷嘴，内置水池的顶盖上设置有排气孔且在排气孔处设置有汽水分离器，内置水池的出口通过管道与金属纤维过滤器的入口连接，且在此管道上设置第一爆破膜，金属纤维过滤器的出口与银沸石过滤器的入口管道相连，银沸石过滤器的出口管道通过贯穿件引出安全壳并与安全壳外部的安全壳隔离阀相连，安全壳隔离阀的后端依次连接第二爆破膜、限流孔板和放射性监测仪后与外部环境相通，所述金属纤维过滤器和银沸石过滤器的下方分别连接有疏水管，且两个疏水管的端部分别贯穿内置水池的顶盖后插入内置水池中。在每一个疏水管的管路路上均安装有电动阀和逆止阀。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述银沸石过滤器包括进口管道、进口母管、银沸石过滤单元、出口母管、疏水阀、出口管道，所述进口管道和出口管道采用焊接的方式分别和进口母管和出口母管连接，所述银沸石过滤单元设置在进口母管与出口母管之间，疏水阀设置在银沸石过滤器的下方的疏水管上。

2.银沸石过滤单元由外至内包括外侧套管、中间套管和内层套管，在内层套管与中间套管构成的环腔内设置银沸石分子筛且此环腔通过上下端板密封，在内层套管和中间套管的壁面上均匀设置有小孔，外层套筒与中间套筒之间通过下部端板焊接连接且两者间形成的环腔作为入口气流通道，内层套管构成了出口气流通道。

3.所述内置水池由设置在安全壳内部侧壁上的隔板形成，内置水池内部加入水或化学溶液，且内置水池的液位低于内置水池总高度的四分之三。

4.汽水分离器采用折流板的形式，且其入口与内置水池气空间相通、出口通过法兰与内置水池的排气孔连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、采用安全壳过滤排放系统的内置布置，真正实现了将放射性物质包容在安全壳内的目的，取消了事故后二次污染源的复杂处理过程。2、内置式安全壳过滤排放系统有效地利用了安全壳内部的水池空间，且系统简单、布置形式更加紧凑，取消了复杂的外部布置系统，为海洋浮动平台等小型核动力提供了更好的选择。3、采用所有过滤排放装置的内部布置，能够利用系统启动前的时间对银沸石进行充分预热，并在启动后对排放气流进行预热，防止了蒸汽冷凝对银沸石分子筛过滤效率的影响，确保了高效的有机碘过滤。4、整个系统布置在安全壳内，减少了单纯银沸石内置于安全壳的方案中存在的贯穿件数量多的问题，进一步降低了放射性物质泄漏到环境的概率。5、利用内置水池与纵向射流管结合，有效地利用了水封原理，保证在不同流量下投入孔数的变化，使得射流喷嘴内的流速始终处于最佳状态，从而始终具有较高的气溶胶和碘去除效率。6、采用限流孔板安装在内置式安全壳过滤排放系统的末端，整个系统处于高压下运行，可以减小设备尺寸，减少了银沸石的装载量，使设备小型化，有利于降低设备成本，提高经济型。

附图说明

图1是本发明的整体系统图。

图2是本发明的银沸石过滤器主体图。

图3是本发明的银沸石过滤单元图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，一种内置式安全壳过滤排放系统由内置水池4、射流管2、汽水分离器5、金属纤维过滤器9、银沸石过滤器10以及相应的管道阀门等组成。系统的主要设备都布置在安全壳1内部的侧壁附近，有效地利用了安全壳1的内部空间，减少了外部系统的复杂布置。内置水池4可以通过在安全壳1内现有水池中添加隔板的方法来形成，这样可以有效地利用原有的内部空间。同时内置水池4的容积与原有水池相比非常小，因此也不会影响到原有水池的功能。在内置水池4中加入一定量的水或者化学溶液，用以去除排放气体中的气溶胶和碘，内置水池4中的液位要低于水池总高度的四分之三，以防止液池表面夹带液滴对后端设备的影响。射流管2的一端位于安全壳的气相空间，另一端从内置水池4的顶盖贯穿，纵向插入内置水池4的液相空间，射流管与内置水池的连接处采用焊接的方式进行密封。根据排放流量的不同，射流管2的数量可以相应变化。在位于液位以下的射流管2的壁面上，沿纵向分层开设一定数量的排气孔，在每个排气孔上焊接收缩喷嘴3。内置水池4的排气孔也设置在顶盖上，在排气孔处设置有汽水分离器5。汽水分离器5采用折流板的形式，入口与内置水池气空间相通，出口通过法兰与内置水池4的排气孔连接。内置水池4的出口法兰与金属纤维过滤器9的入口法兰通过管道连接，在管道上设置第一爆破膜8。金属纤维过滤器9的出口通过法兰与银沸石过滤器10的入口相连。银沸石过滤器10的进口母管位于上方，出口母管位于下方，气流在银沸石过滤器内自上而下流动。金属纤维过滤器9和银沸石过滤器10的下方连接有疏水管。疏水管的一端与设备上的疏水孔焊接，另一端贯穿内置水池4的顶盖插入内置水池4中。在每一个疏水管路上都安装有电动阀6和逆止阀7。银沸石过滤器的出口管道通过贯穿件11引出安全壳1，并与安全壳1外部的安全壳隔离阀12相连。安全壳隔离阀12的后端依次连接第二爆破膜13、限流孔板14和放射性监测仪15。最后整个系统的出口与外部环境相通。

下面参照附图1对安全壳过滤排放系统的运行过程加以说明：在反应堆正常运行期间，安全壳过滤排放系统处于备用状态。通过安全壳隔离阀12将内置的过滤排放系统与外部环境隔离，防止放射性物质泄漏。同时，电动阀6处于常闭状态，使内置水池4与金属纤维过滤器9之间以及内置水池4与银沸石过滤器10之间隔离，防止内置水池4中的水受热蒸发后进入到金属纤维过滤器9和银沸石过滤器10。而且在反应堆正常运行期间需要对安全壳隔离阀12与电动阀6之间的封闭系统进行充氮保护，压力略高于大气压，这样可以进一步防止内置水池蒸发的水蒸汽进入后端设备，使金属纤维过滤器9和银沸石过滤器10长期处于潮湿的环境而加速腐蚀，同时也防止银沸石与空气接触，吸收空气中的二氧化碳和水分而失效。当反应堆发生严重事故时，大量的蒸汽和不凝性气体在安全壳1内积聚，安全壳1内气体的温度和压力逐渐升高。随着压力的升高，靠近射流管2上方的部分喷嘴的水封被破坏，有少量蒸汽通过喷嘴3进入内置水池4，从而降低了安全壳1内的升压速率。由于内置水池4的温度较低，高温蒸汽与温度较低的水接触后会立刻冷凝，因此系统压力上升并不明显，并没有达到爆破膜8的开启压力，过滤排放系统仍处于关闭状态。在安全壳1内压力升高的过程中，其内温度也逐渐升高。这时，在安全壳内高温蒸汽的加热作用下，金属纤维过滤器9和银沸石过滤器10的温度也逐渐升高。待安全壳过滤排放系统投入工作时，银沸石过滤器10已经处于热备用状态。此后，随着安全壳1内压力的逐渐升高，射流管2上将有更多的喷嘴3投入运行，而且随着内置水池4的温度逐渐接近饱和温度，蒸汽冷凝不再发生，系统内的压力将开始升高，并达到爆破膜8的开启压力。内置水池4与后端的金属纤维过滤器9和银沸石过滤器10之间连通。打开电动阀6，使两个设备(9，10)的疏水管线畅通。当安全壳内的压力达到其设计阈值时，打开安全壳隔离阀12，待阀后压力达到爆破膜14的爆破压力时，爆破膜自动打开，安全壳过滤排放系统投入运行。安全壳1内的气体进入射流管2并开启相应数量的喷嘴3。喷嘴3中流出的高速气流在在内置水池4中形成射流。由于在射流区内存在较大的气液间相对速度，因此在剪切力的作用下射流内形成大量的液滴。气溶胶颗粒与液滴间的相互碰撞大大提高了气溶胶颗粒的去除效率。随后，射流破碎形成大量的气泡，为化学反应提供了较大的接触面积，从而有效的去除了气态中的碘。被过滤的气体到达液面后会产生夹带的液滴，并一起带入到汽水分离器5。在汽水分离器中将水滴分离后，排放气体进入到金属纤维过滤器9内，金属纤维过滤器9主要用来去除气流中的微小气溶胶颗粒。此后，排放气体中仅存少量的有机碘，经银沸石过滤器10过滤后从出口管道流出，经贯穿件11穿出安全壳1，因此，从安全壳中排放出来的气体已经是放射性极低的洁净气体，所有的放射性物质都被滞留在安全壳内的过滤设备中。在事故结束后，关闭安全壳隔离阀12，将所有放射性物质隔离在安全壳内，无需对二次污染的过滤设备进行复杂的后处理。也就是说，内置式过滤排放系统真正将所有的放射性物质都滞留在了安全壳内。

如图2所示，银沸石过滤器10是内置式安全壳过滤排放系统的重要设备之一，主要用来过滤排放气体中的有机碘，它主要由进口管道10.1，进口母管10.2，银沸石过滤单元10.3，出口母管10.4，疏水阀10.5和出口管道10.6组成。银沸石过滤器中包括多个独立的银沸石过滤单元。如图3所示，银沸石过滤单元由多根直径较小的套管组成。银沸石装入中间套管内，外层套管与中间套管间形成的环腔尺寸较小，大大降低了导热热阻。每个银沸石过滤单元都可以和外部的蒸汽直接接触，这样使得蒸汽的热量很容易将过滤单元的管壁和银沸石分子筛加热，缩短了启动前银沸石过滤器的预热时间。保证了较高有机碘过滤效率。银沸石过滤单元10.3的进、出口采用焊接的方式与进口母管10.2和出口母管10.4相连。进、出口母管(10.2、10.4)为细长的圆柱体，为满足承压需求，进、出口母管的两端采用球型封头，并与圆柱体焊接密封。多个银沸石过滤单元按一定间距排布在进、出口母管之间，形成管排。银沸石过滤器整体呈扁方形，可以采用吊挂的方式安装在安全壳的内壁面上，使结构布置更加紧凑，节省了安全壳的内部空间。在银沸石过滤器投入工作时，气体从进口管道进入到进口母管，在进口母管处进行流量分配后进入银沸石过滤单元，然后经银沸石分子筛过滤后从出口母管汇集，并由出口管道流出。当气流从进口母管进入银沸石过滤单元时，首先进入外部环腔，因此气流可以在外部环腔内进一步被加热，提高了进入银沸石分子筛层的过热度，避免了蒸汽冷凝，避免了蒸汽冷凝对有机碘过滤效率的影响。

如图3所示，银沸石过滤单元由内层套管10.3.2，中间套管10.3.4，外层套管和上、下部的端板10.3.1组成。内层套管与中间套管构成的环腔内充满银沸石分子筛10.3.3，然后通过上、下端盖焊接密封。在内层套管和中间套管的壁面上开设一定数量的小孔，气流可以通过这些小孔穿过银沸石分子筛滤床。外层套筒与中间套筒之间通过下部端板焊接连接，两者间形成的环腔作为入口气流通道，而内层套管构成了出口气流通道。下部端板采用锥体设计，这样更有利于银沸石过滤单元内的水在重力和气流的共同作用下而从下方流出。下面参照图说明银沸石过滤器中的气体流程：排放的气体首先通过外层套筒与中间套筒之间的环腔，然后通过管壁上的小孔穿过银沸石分子筛滤床，气流中的有机碘被银沸石分子筛所吸收。被过滤后的干净气体从内层套筒中流出进入到银沸石过滤器的出口母管内，从而实现了过滤有机碘的目的。

本发明所述的内置水池位于安全壳的底部，可以是在原有内置水池中分隔出来的一个隔间，并在隔间内充入一定量的水或者化学溶液，也可以是利用在该隔间内单独装入的一个容器，在容器内内充入一定量的水或者化学溶液。这样可以有效地利用安全壳内的原有空间，节约设备占地面积。

本发明所述的射流管一端与安全壳的气空间相通，另一端位于内置水池的溶液底部。射流管从内置水池的上方竖直插入，可以减少安全壳内蒸汽与溶液的接触面积，防止汽锤现象的发生。

本发明所述射流管的竖直段下方安装有射流喷嘴，射流喷嘴沿纵向分组布置。各组射流喷嘴在高度上具有一定的差异。根据水封原理，不同高度的喷嘴在开启时所需的气体压力不同，当排气压力低且排气量较小时，位于上方的喷嘴将优先开启。而随着压力的提高，排放流量增加，会有更多的喷嘴被开启。从而可以根据排放气体流量的不同，实现投入喷嘴数量的自调节功能，确保了喷嘴内的流速始终处于最佳状态。

本发明所述射流喷嘴为收缩喷嘴，面积从入口到出口逐渐收缩，根据伯努力方程可知，随着面积的收缩，流速会逐渐提高。因此在喷嘴出口可以达到较高的射流速度。高速射流与内置水池中的溶液相互作用，在气液界面处会夹带大量的液滴，大量液滴与排放气体中的气溶胶相互作用，起到对气溶胶初级过滤得作用。随后，高速射流逐渐破碎，形成大量的气泡，大大增加了气液间接触面积，给气溶胶和碘的高效过滤提供了保障。

本发明所述的汽水分离器位于内置水池上方的出口处，且距离内置水池的液面具有一定的距离。气体穿过液池时会在液池表面夹带大量的液滴，这些液滴如果被带入到后端的金属纤维过滤器会使纤维过滤器产生水封现象，从而增加系统阻力。如果水膜被击穿，液滴被带入到银沸石过滤器将严重影响银沸石的过滤性能。因此，内置水池的出口与液面要有一定距离，被夹带的大液滴可以依靠重力作用回落到液池中。同时，出口处要安装汽水分离器，用来分离无法通过重力回落的小液滴。

本发明所述的金属纤维过滤器位于汽水分离器的后端，主要由一些微米级的金属丝组成的纤维层来作为过滤单元，用来进一步分离从汽水分离器中逃出来的小水滴，并过滤气体中存在的微小气溶胶颗粒，从而可以进一步提高气溶胶的过滤效率。同时可以降低金属纤维过滤器出口处气体的含水量，更有利于提高银沸石过滤器入口的气体干度，避免液滴对银沸石过滤性能的影响，提高有机碘的过滤效率。

本发明所述的金属纤维过滤器与内置水池之间的连接管道上安装有爆破膜。用于在正常运行期间将内置水池与后端的金属纤维过滤器以及银沸石过滤器隔离，同时又能保证事故工况下非能动开启。由于在正常运行期间，安全壳过滤排放系统长期处于备用状态。与外置的安全壳过滤排放系统相比，内置水池处于安全壳内温度较高的环境，内置水池中的溶液会存在蒸发现象，产生的水蒸汽将通过水池上方的管道进入金属纤维过滤器和银沸石过滤器。长期的潮湿环境将使金属纤维腐蚀加速、银沸石老化失效，因此需要在内置水池的出口管道上安装爆破膜，将其出口隔离。在正常运行期间，安全壳内压力较低，爆破膜无法开启，能将内置水池与后端的金属纤维过滤器以及银沸石过滤器隔离，而在发生事故时，安全壳内压力升高，在一定压差作用下，爆破膜非能动开启，确保排气管路畅通。

本发明所述的爆破膜与安全壳隔离阀之间形成封闭的空间，金属纤维过滤器以及银沸石过滤器位于两者之间，在反应堆正常运行期间，对该段封闭空间进行低压充氮保护，防止设备的腐蚀与材料老化。

本发明所述的银沸石过滤器是系统的最后一级过滤器，主要用来过滤安全壳气体中的有机碘，银沸石过滤器通过贯穿件与安全壳外部的安全壳隔离阀相连。

本发明所述的银沸石过滤器采用管排式的布置方式，主要由进口母管、出口母管以及两者之间的过滤单元管排组成。多个银沸石过滤单元在进、出口母管之间依次排开。各银沸石过滤单元的进、出口分别汇集到进口和出口母管上，组成多个并联的过滤通道独立运行。

本发明所述的银沸石过滤器吊挂在安全壳上部的侧壁上，其特殊的管排式布置方式可以节省安全壳的内部空间，使结构更加紧凑，而且在反应堆发生严重事故时，安全壳顶部会积聚大量的蒸汽，利用蒸汽的热量可以加热银沸石过滤器。由于安全壳内的压力是逐渐升高的，因此在压力达到安全壳的承压极限以前的一段时间内，可以利用安全壳内的蒸汽对银沸石过滤器进行充分预热。保证在过滤排放系统投入前，银沸石过滤器已经处于热备用状态，从而避免了蒸汽在温度较低的银沸石内冷凝而对有机碘的过滤效率带来影响。

本发明所述的银沸石过滤单元采用分组的小型化设计，每个过滤单元可以直接与安全壳内的蒸汽接触并被加热，这样与通过受热壳体对银沸石过滤单元进行加热相比，大大提高了换热效率，从而可以确保银沸石过滤单元在更短的时间内达到热备用状态。

本发明所述的银沸石过滤单元采用三层套筒结构，构成了内部、中间和外部三个区域。其中外部区域与入口母管相连，作为排放气体的入口流道，中间区域内放置银沸石分子筛，内部区域构成了排放气体的出口流道，并与出口母管相连。由于外部区域与安全壳大气之间仅有管壁相隔。因此在过滤排放系统启动后，从外部区域内流动的排放气体可以通过管壁直接与安全壳内的高温蒸汽进行换热，从而使得进入银沸石分子筛的气体也被加热，提高了进入分子筛气体的过热度。

本发明所述银沸石过滤器的进口母管位于上方，出口母管位于下方。排放气流从上方进入并通过银沸石过滤单元。所述银沸石过滤单元的下端采用斜面设计，这样在气流和重力的作用下，银沸石分子筛内的水可以更容易排出，减少了水分堆积对有机碘过滤效率的影响。

本发明所述的银沸石分子筛是一种由具有均匀微孔的硅酸铝盐沸石经过离子交换而载带一定含量银的吸附材料。其中的银离子可以和有机碘反应生成稳定的碘化银，从而达到永久去除有机碘的目的。

本发明所述金属纤维过滤器和银沸石过滤器的下方都连接有疏水管道，用于将两个设备中的疏水返回到内置水池中。疏水管道上安装有单向阀，它可以保证在排气过程中设备内的疏水单向流入内置水池，而防止排放气体通过该管道逆流进入，造成气流通道“短路”。除安装有单向阀外，在两个管路上还要有电动阀，在反应堆正常运行时，电动阀处于常闭状态，而当反应堆出现事故时，电动阀将被开启，而使设备投入使用。

本发明所述的安全壳隔离阀主要用于断开和连通内置过滤排放系统与外部环境。在核电站正常运行期间，安全壳隔离阀处于关闭状态，将内置过滤排放系统与外界环境相互隔离。在核电站发生严重事故时，安全壳隔离阀开启，安全壳内部的气体流过过滤排放系统，大量的放射性物质滞留在内置的过滤设备中，把洁净的气体排放到环境中。事故结束后，安全壳隔离阀再次关闭，将带有放射性的过滤系统全部隔离在安全壳内，与外部环境完全隔离。与外置的过滤排放系统相比，简化了对二次污染源的复杂的后处理需求，并真正实现了放射性物质滞留在安全壳内的目的。

本发明所述安全壳隔离的后端依次连接爆破膜、限流孔板和放射性监测仪。所述的爆破膜能够防止排放系统在高压下突然打开而造成的冲击，所述限流孔板能够确保排放过程中从安全壳向环境排放的气体维持稳定的体积流量，而且整个过滤排放系统处于高压条件下运行，因此设备体积较小，不但有助于结构的紧凑布置，而且能大大减少银沸石的装载量，提高系统的经济性。所述放射性监测仪能在事故条件下监测排放气体是否符合排放标准。

Claims (6)

1.一种内置式安全壳过滤排放系统，其特征在于：在安全壳内部设置有内置水池，内置水池上端设置有射流管，且所述射流管端位于安全壳的气相空间、另一端从内置水池的顶盖贯穿后纵向插入内置水池的液相空间，在位于液相空间中的射流管的壁面上沿纵向分层设置有排气孔，每个排气孔上设置有收缩喷嘴，内置水池的顶盖上设置有排气孔且在排气孔处设置有汽水分离器，内置水池的出口通过管道与金属纤维过滤器的入口连接，且在此管道上设置第一爆破膜，金属纤维过滤器的出口与银沸石过滤器的入口管道相连，银沸石过滤器的出口管道通过贯穿件引出安全壳并与安全壳外部的安全壳隔离阀相连，安全壳隔离阀的后端依次连接第二爆破膜、限流孔板和放射性监测仪后与外部环境相通，所述金属纤维过滤器和银沸石过滤器的下方分别连接有疏水管，且两个疏水管的端部分别贯穿内置水池的顶盖后插入内置水池中。在每一个疏水管的管路路上均安装有电动阀和逆止阀。

2.根据权利要求1所述的一种内置式安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述银沸石过滤器包括进口管道、进口母管、银沸石过滤单元、出口母管、疏水阀、出口管道，所述进口管道和出口管道采用焊接的方式分别和进口母管和出口母管连接，所述银沸石过滤单元设置在进口母管与出口母管之间，疏水阀设置在银沸石过滤器的下方的疏水管上。

3.根据权利要求2所述的一种内置式安全壳过滤排放系统，其特征在于：银沸石过滤单元由外至内包括外侧套管、中间套管和内层套管，在内层套管与中间套管构成的环腔内设置银沸石分子筛且此环腔通过上下端板密封，在内层套管和中间套管的壁面上均匀设置有小孔，外层套筒与中间套筒之间通过下部端板焊接连接且两者间形成的环腔作为入口气流通道，内层套管构成了出口气流通道。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种内置式安全壳过滤排放系统，其特征在于：所述内置水池由设置在安全壳内部侧壁上的隔板形成，内置水池内部加入水或化学溶液，且内置水池的液位低于内置水池总高度的四分之三。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种内置式安全壳过滤排放系统，其特征在于：汽水分离器采用折流板的形式，且其入口与内置水池气空间相通、出口通过法兰与内置水池的排气孔连接。

6.根据权利要求4所述的一种内置式安全壳过滤排放系统，其特征在于：汽水分离器采用折流板的形式，且其入口与内置水池气空间相通、出口通过法兰与内置水池的排气孔连接。