CN204242599U - 具有循环过滤功能的安全壳排放系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及核设备安全技术领域，具体公开了一种具有循环过滤功能的安全壳排放系统，包括依次连接的安全壳、安全壳过滤排放系统、对空排放机构、回流管线：回流管线上游连接安全壳过滤排放系统的出口，下游与安全壳内空间连通，回流管线包括并联的抽气回流管线、缓冲回流管线和直接回流管线，抽气回流管线上设置有回流风机和控制阀，缓冲回流管线上设置有压力缓冲罐和流量调节阀。本实用新型设置回流管线，安全壳气体经安全壳过滤排放系统过滤后通过回流管线重新注入安全壳，不仅可以有效缓解安全壳超压的威胁，还能实现循环过滤并延长气体排放时间，从而缓解裂变产物释放，减少释放气体的放射性。

Description

具有循环过滤功能的安全壳排放系统

技术领域

本实用新型涉及核技术安全设备技术领域，具体地，涉及一种具有循环过滤功能的安全壳排放系统。

背景技术

根据纵深防御、多道屏障的核电安全理念，安全壳是防止放射性裂变产物释放的最后一道屏障。核电厂发生严重事故意味着堆芯损坏，严重事故下放射性裂变产物释放至安全壳内，安全壳完好时，为了缓解超压对安全壳完整性的威胁，避免安全壳超压失效导致长期不可控释放，将实施安全壳主动卸压进行可控的安全壳排放。

国内很多压水堆核电厂为缓解大型干式安全壳的裂变产物释放设置了安全壳过滤排放系统（Containment Filtration and Exhaust System，英文缩写CFES）。CFES一般包括文丘里水洗器（或沙堆过滤器）和金属纤维过滤器，可以有效过滤安全壳排放的挥发性裂变产物和气溶胶，通常过滤效率达到99%以上，但是对于不可凝气体裂变产物如惰性气体，没有过滤效果。

CFES的设计理念是利用非能动设备缓解安全壳超压对安全壳完整性的威胁：通过主动排放进行卸压的同时，设置文丘里水洗器（或沙堆过滤器）和金属纤维过滤器对安全壳主动排放进行过滤，减少裂变产物对环境的释放。

按照当前CFES的设计，主动排放的安全壳气体经过滤排放后排向大气，由此必然导致放射性释放—这是该系统受到质疑的主要原因。但是，当安全壳大气中存在大量水蒸气时，安全壳气体经过滤排放后重新注入安全壳，同样可以有效缓解安全壳超压的威胁，同时裂变产物释放的后果得以缓解。

最初的CFES系统主要是针对不可凝气体设计的，严重事故晚期压力容器下封头失效，堆芯熔融物移位至压力容器外，与混凝土发生相互作用（MCCI），产生不可凝气体导致安全壳超压。因为考虑安全壳大气中可凝结的水蒸气份额比较小，经CFES过滤后气体容积改变较小，所以没有考虑气体的过滤循环。只将过滤后的废液设计成回流安全壳。

电厂一二级概率安全分析（PSA）表明，严重事故下发生堆芯混凝土相互作用（MCCI）的概率很低，而类似福岛全场断电事故导致的安全壳热阱丧失事故对于安全壳超压威胁的影响比较大。而严重事故分析表明，严重事故发生MCCI后，考虑到安全壳大气中除空气外存在不可凝气体，水蒸汽仍然在安全壳大气中占有不可忽视的份额。而在核电厂严重事故管理中，针对安全壳超压威胁考虑安全壳主动排放时，不区分安全壳大气成分或事故进程如MCCI。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够有效减少裂变产物释放的具有循环过滤功能的安全壳排放系统，该系统在安全壳完好时进行主动排放卸压，并将过滤后气体循环回流至安全壳，可以有效减少裂变产物释放。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：

具有循环过滤功能的安全壳排放系统，包括依次连接的安全壳、安全壳过滤排放系统、对空排放机构；还包括回流管线，所述回流管线上游连接安全壳过滤排放系统的出口，下游与安全壳内空间连通，所述回流管线包括抽气回流管线，所述抽气回流管线上设置有回流风机和控制阀A。现有技术中，安全壳过滤排放系统过滤后的气体直接排入大气，气体放射性较大。发明人在长期的研究中发现，将安全壳过滤排放系统的气体回流到安全壳中，不仅能够进行二次过滤还能延长裂变产物排向大气的时间，缓解裂变产物的释放，减少排放气体的放射性，此外回流还能够缓解安全壳超压和氢气的威胁，维持安全壳完整性，因此提出了本方案中增设回流管线的方案，该方案的一种改进带来了两个较大的技术效果，具有突出的实质性特点，带来的技术效果也非常明显。

进一步，所述回流管线还包括与抽气回流管线并联的直接回流管线，所述直接回流管线上设置有第三隔离阀。

进一步，所述回流管线还包括与抽气回流管线并联的缓冲回流管线，该缓冲回流管线上设置有压力缓冲罐、控制阀K和第二流量调节阀，所述压力缓冲罐设置在控制阀K的下游、第二流量调节阀的上游，所述压力缓冲罐还通过一条排放管线连接对空排放机构，排放管线上设置控制阀L和第三流量调节阀。

优选的，所述控制阀A数量为2个，回流风机设置在两个控制阀A中间。

进一步，为了解决现有安全壳上无法设置连接回流管线的接口问题，上述具有循环过滤功能的安全壳排放系统还包括安全壳输入管线，所述安全壳过滤排放系统连接到安全壳的管线上设置有第一隔离阀；安全壳输入管线上游与回流管线下游连接，下游连接在第一隔离阀后，输入管线上设置有控制阀F。

进一步，所述安全壳过滤排放系统包括依次连接的文丘里水洗器、金属过滤器、过滤排放阀门，所述过滤排放阀门与第二隔离阀连接，所述文丘里水洗器上还连接有补水管线，补水管线上设置有控制阀G，本方案中设置补水管线可以有效解决文丘里水洗器容量不够的问题，可以进行补水和补充药剂。

进一步，所述文丘里水洗器下游通过第四隔离阀连接金属过滤器，还通过旁通阀连接过滤排放阀门。

进一步，所述文丘里水洗器上还连接有废液流动管线，废液流动管线上依次设置有控制阀H、废液流量调节阀，废液流量调节阀后端同时连接有废液处理管线和废液回流管线，所述废液处理管线上设置有废液处理控制阀；所述废液回流管线设置废液回流控制阀，本方案中设置非也流动管线，将废液在安全壳外处理，提升安全性。

综上，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中设置了回流管线，安全壳完好时为缓解安全壳超压威胁主动排放，回流管线将过滤后气体循环回流至安全壳，不仅能够缓解安全壳超压的威胁，维持安全壳完整性，还能够通过二次过滤和延长气体排放前的时间缓解或避免安全壳主动排放时裂变产物释放。

2、本实用新型维持CFES原有的非能动设计，不减损原有的非能动特性，在电厂失去外电源后保证系统可靠性；适当增加能动及非能动设备，有效减少裂变产物释放；

3、本实用新型的具有循环过滤功能的安全壳排放系统中的回流管线与CFES配合构成了安全壳的补充屏障系统，可以有效缓解裂变产物释放，减少释放气体的放射性，使用方便灵活、安全性高；

4、本实用新型文丘里水洗器增设了补水接口以及废液处理等管线，水洗性能好、安全性高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是实施例4中的安全壳输入管线的结构和连接方式示意图；

图3是实施例6中文丘里水洗器周围管线的连接示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：1-安全壳；2-安全壳过滤排放系统；3-对空排放机构；7-文丘里水洗器； 8-金属过滤器； 9-过滤排放阀门； 11-回流风机； 12-控制阀A；13-第三隔离阀； 14-压力缓冲罐； 15-控制阀K； 16-第二流量调节阀； 17-控制阀L； 18-第三流量调节阀； 21-控制阀B；22-第一流量调节阀； 23-抽气风机； 24-流量控制阀门； 25-控制阀C； 31-储气装置； 32-控制阀D； 33-储气控制阀； 34-控制阀E； 41-第一隔离阀；42-第二隔离阀； 51-控制阀F；61-控制阀G； 62-废液流量调节阀； 63-废液处理控制阀； 64-废液回流控制阀； 65-控制阀H； 71-旁通阀； 72-第四隔离阀。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示，具有循环过滤功能的安全壳排放系统，包括依次连接的安全壳1、安全壳过滤排放系统2、对空排放机构3和回流管线；所述安全壳过滤排放系统2连接到安全壳1的管线上设置有第一隔离阀41，安全壳过滤排放系统2连接到对空排放机构3的管线上设置有第二隔离阀42；所述安全壳过滤排放系统2包括依次连接的文丘里水洗器7、金属过滤器8、过滤排放阀门9，所述过滤排放阀门9下游连接第二隔离阀42。所述回流管线上游连接安全壳过滤排放系统2的出口，下游连接到安全壳1上并与安全壳1内空间连通，所述回流管线包括抽气回流管线，所述抽气回流管线上设置有回流风机11和2个控制阀A12，回流风机11设置在两个控制阀A12中间。开启控制阀A12、运行回流风机11就可以将安全壳过滤排放系统2的出口的放射性气体回流到安全壳1中、再进入安全壳过滤排放系统2进行循环过滤，降低气体放射性。回流管线能够将过滤后气体循环回流至安全壳1，不仅能够缓解安全壳1超压的威胁、维持安全壳1完整性，回流管线还能够通过延长气体排放前的时间和通过CFES的二次过滤缓解或避免安全壳1主动排放时裂变产物释放。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例中的回流管线还包括与抽气回流管线并联的直接回流管线，所述直接回流管线上设置有第三隔离阀13。该直接回流管线主要用于回流气体压力足够无需加压时的气体回流，开启第三隔离阀13就可以将安全壳过滤排放系统2的出口的放射性气体回流到安全壳1中、再进入安全壳过滤排放系统2进行循环过滤，降低气体放射性。

实施例3：

在实施例1或2的基础上，本实施例中的回流管线还包括与抽气回流管线并联的缓冲回流管线，该缓冲回流管线上设置有压力缓冲罐14、控制阀K15和第二流量调节阀16，所述压力缓冲罐14设置在控制阀K15的下游、第二流量调节阀16的上游，所述压力缓冲罐14还通过一条排放管线连接对空排放机构3，排放管线上设置控制阀L17和第三流量调节阀18。

所述安全壳再循环系统还包括用于暂存安全壳过滤排放系统2去向对空排放机构3的气体的滞留管线、用于将安全壳1中的气体卸放到安全壳过滤排放系统2的卸压管线。所述滞留管线上游连接安全壳过滤排放系统2的出口，下游与对空排放机构3入口相连，所述卸压管线上游连接安全壳1，下游连接安全壳过滤排放系统2的入口。安全壳1可以通过卸压管线主动排放缓解安全壳超压和氢气的威胁，维持安全壳1完整性，本实施例中的回流管线主要用于将将安全壳过滤排放系统2过滤排放后的气体或滞留管线中暂存的气体回流注入安全壳1，在安全壳1主动排放时缓解裂变产物释放。

安全壳1不进行回流而正常排放时：打开第二隔离阀42，停运回流风机11，关闭2个控制阀A12、第三隔离阀13、控制阀K15，气体从安全壳过滤排放系统2通过对空排放机构3排放到大气中；

采用本实施例中的回流管线执行气体回流时，可以实现单纯回流气体和与卸压管线配合稳定安全壳1压力两个功能，分别的工作方式如下：

进行单纯回流气体时，有两种工作方式：一是回流气体压力足够无需加压时，关闭第二隔离阀42、2个控制阀A12、控制阀K15、停运回流风机11，运行第三隔离阀13，安全壳过滤排放系统2过滤排放后的气体或滞留管线中暂存的气体通过第三隔离阀13所在管路回流注入到安全壳1中；二是回流气体压力不够时，关闭第二隔离阀42、第三隔离阀13、控制阀K15，运行回流风机11，开启2个控制阀A12，气体从安全壳过滤排放系统2或滞留管线中回流到安全壳1内；

与卸压管线配合稳定安全壳压力时：关闭2个控制阀A12、第三隔离阀13，停运回流风机11，开启控制阀K15运行压力缓冲罐14所在管路。

回流风机11为能动设备，其所在的管线为能动加压管线，回流风机11需要临时电源为其提供动力，回流风机11无动力时隔离该管线。电厂完全没有动力时安全壳再循环系统按非能动设计运行，安全壳1通过控制阀B21卸压到安全壳过滤排放系统2中，并继续向对空排放机构3或滞留管线排放。

总体来说，本实施例中，具有循环过滤功能的安全壳排放系统尽可能维持CFES系统原有的非能动设计理念，做到“只增不减”，即不减损原有的非能动特性，在电厂失去外电源后保证系统可靠性，安全壳1、CFES和对空排放机构3之间的第一隔离阀41、第二隔离阀42仍然是远距离传动阀门，阀门操作在屏蔽墙后，不需要电源；适当增加能动及非能动设备，有效减少裂变产物释放。

回流管线需要与安全壳1的内部空间连通，将气体回流到安全壳1内，对于目前还未完成安全壳建造的电厂，需要在安全壳1上设置气体注入接口，以连接在回流管线下游，对于已完成安全壳建造的电厂来说，新增贯穿件不切实际，可以借用其它系统预留的接口，如安全壳大气控制系统、安全壳换气通风系统、停堆维修的专用通风系统等等。

通常严重事故下水蒸汽在安全壳大气中占很大份额，例如安全壳内5bar压力下，空气分压1bar，除空气外的不可凝气体主要是氢气大约0.1bar量级，其余气体为水蒸汽，由于水蒸汽在文丘里水洗器7里已经冷凝了，所以回流仍然能起到缓解超压的作用。假设除空气外的不可凝气体0.1bar，水蒸汽全部冷凝，相比于排放，5bar压力下回流的缓解超压效果大约是排放的78%左右。而对于氢气威胁，国内电厂安全壳内都设置了氢复合器，氢气威胁并非压水堆大型干式安全壳的主要威胁，通常氢气复合器可以成功的控制氢气浓度在燃烧限值以下，没有MCCI时上述不可凝气体分压0.1bar都是较大的估值。只需回流循环运行时，在氢气浓度密集区域例如CFES接口位置监测氢气浓度即可。

综上，本实施例中，具有循环过滤功能的安全壳排放系统增设了回流管线，不仅能够缓解安全壳超压和氢气的威胁，维持安全壳1完整性，而且能够将安全壳过滤排放系统2排放的气体回流到安全壳1再进入安全壳过滤排放系统2进行循环过滤，延长裂变产物排向大气的时间，经过一定时间的衰变，气体放射性将大大减少，增设回流管线就通过延长裂变产物排向大气中的时间和二次过滤缓解裂变产物的释放，减少排放气体的放射性。

所述卸压管线包括两条并联管线和最小流量管线；两条并联管线的上游均连接在第一隔离阀41下游，下游与安全壳过滤排放系统2的入口相连；其中一条管线上设置有控制阀B21，另一条管线上沿气体流动方向依次设置有第一流量调节阀22、抽气风机23、控制阀C25，抽气风机23位于第一流量调节阀22和控制阀C25之间。所述最小流量管线上游连接在第一流量调节阀22后，最小流量管线上设置有流量控制阀门24。

卸压管线与回流管线能够相互配合：安全壳1完好时进行主动排放卸压，同时运行回流风机11回流CFES排放的气体，可以有效减少甚至消除裂变产物释放。

回流管线和卸压管线的几种配合运行方式如下：

一、安全壳1完好时，实现安全壳1快速卸压的同时不向环境排放安全壳气体：

采用抽气回流快速卸压方式运行：关闭控制阀B21，开启控制阀C25，开启第一流量调节阀22并设定至较大开度，关闭最小流量管线的流量控制阀24，抽气风机23大功率运行，提供足够的驱动压头，不运行回流风机11，关闭2个控制阀A12和控制阀K15，开启第三隔离阀13。将经CFES冷凝过的气体回流注入安全壳1，实现安全壳1快速卸压，导出安全壳1热量至文丘里水洗器7，实现安全壳快速卸压的同时不向环境排放安全壳气体。

二、安全壳泄漏时的快速卸压：

停止回流并快速卸压方式运行：应停运回流管线，执行卸压管线的能动排放的快速卸压功能，即关闭控制阀B21，开启控制阀C25，开启第一流量调节阀22至最大，关闭最小流量管线的流量控制阀24，抽气风机23最大功率运行，直至安全壳1压力接近大气压；将安全壳1内的含大量裂变产物的气体快速卸压到CFES中，CFES处理后可以排放至滞留管线中，防止安全壳1大量向外泄漏，以此缓解较大的安全壳1泄漏导致的裂变产物释放。

三、维持微小负压运行，用于在安全壳1发生泄漏并执行快速卸压后的微小负压运行：

抽气回流微小负压运行：关闭第三隔离阀13，关闭2个控制阀A12，开启控制阀K15，通过压力缓冲罐14和第二流量调节阀16控制安全壳1压力，稳定安全壳1压力至目标值，例如，本实施例中微小负压时安全壳1压力目标值为0.98bar。关闭最小流量管线的流量控制阀24，关闭控制阀B21，抽气风机23小功率间歇运行，提供足够的驱动压头，向压力缓冲罐14供气并维持其压力在一定的压力区间，例如，本实施例中该压力区间为1.15bar至1.2bar，使安全壳1压力保持小于压力缓冲罐14，维持微小负压运行。这样卸压管线与回流管线同时运行，将安全壳1压力稳定在恒定的目标值，特别是发生安全壳泄漏时，维持安全壳1微小负压。在前述工作方式中，利用第二流量调节阀16控制安全壳1压力。具体地，给定安全壳1压力目标值，根据安全壳1即时压力调节第二流量调节阀16的开度，控制安全壳1注入的流量。压力缓冲罐14提供一定的容积，避免流量变化引起剧烈的压力变化，压力缓冲罐14还通过排放管线连接至对空排放机构3，根据压力缓冲罐14压力调节第三流量调节阀开度18，控制排放流量,维持压力缓冲罐14压力在一定的区间范围内，避免因压力过高损坏抽气风机23。

上述第一流量调节阀22、第二流量调节阀16和第三流量调节阀18同时具有自动控制和手动控制的功能，失去直流电时手动控制，有供电时自动控制。在核电厂仪控系统中设置缓冲罐14的压力监测和三个比例积分（PID）控制模块，根据安全壳1压力调节第一流量调节阀22、第二流量调节阀16的阀门开度，根据缓冲罐14的压力调节第三流量调节阀18的阀门开度，稳定安全壳1压力在目标值附近，实现微小负压。

本实施例中，安全壳压力高于0.98bar时关闭第二流量调节阀16，低于0.98bar时根据即时压力调节第二流量调节阀16开度，控制流量向安全壳1注入气体。类似地，利用控制阀17和第三流量调节阀18维持压力缓冲罐14压力，压力缓冲罐14压力上升高于1.2bar时开启控制阀17并保持开启状态，根据缓冲罐14压力调节第三流量调节阀18开度，控制排放流量，压力缓冲罐14压力下降低于1.15bar时关闭控制阀17并保持关闭，直至压力上升再次高于1.2bar。为避免安全壳1压力过低，对抽气风机23也实施自动控制，安全壳1压力低于0.97bar时停运抽气风机23后关闭第一流量调节阀22.

负压时存在安全壳1破口的吸入流量，维持负压时有必要考虑排放。可以预见，压力缓冲罐14排放只是一个潜在的较小流量，维持安全壳1压力高于大气压时，无需排放；维持负压时，若水蒸汽冷凝压降高于破口吸气压头，无需排放。而水蒸汽完全冷凝且不再生成后，在长期稳态运行工况下，忽略不可凝气体的化学生成和消除，排放的长期平均流量与安全壳破口或正常缝隙的平均吸入流量大致相等。

本实施例中，同时执行抽气卸压和再循环回流时，由于大量水蒸汽在文丘里水洗器7中冷凝，所以可以实现安全壳1卸压，3个流量调节阀可以控制安全壳1压力，稳定在一个目标值，可以维持安全壳1微小负压，终止安全壳1泄漏。

所述滞留管线上沿气体流向依次设置有控制阀D32、储气装置31、控制阀E34。第三流量调节阀18上游连接在控制阀D32之后，下游连接控制阀17。所述储气装置31为气囊，其数量有多个。其连接方式控制阀D32和控制阀E34之间还连接有储气集管，储气集管上连接有多个储气控制阀33，每个气囊通过一个储气控制阀33与储气集管相连。

回流管线、卸压管线和滞留管线的配合如下：

一、严重事故后安全壳1高压时发生泄漏：回流管线隔离，卸压管线中抽气风机23所在的抽气管线开启，抽气风机23满功率运行尽快卸压，滞留管线开启滞留排放气体减少放射性污染；

二、安全壳发生泄漏后维持微小负压：同时运行卸压管线中抽气风机23所在的抽气管线和回流管线中的压力缓冲罐14所在的管路，上述“抽气回流微小负压运行”方式运行；滞留管线开启，压力缓冲罐14排放出来的气体进入储气装置31，减少放射性，结合风向实际状况，避免向人口密集区域排放；

三、为缓解安全壳氢气威胁进行安全壳主动排放：回流管线隔离、卸压管线中抽气风机23所在的抽气管线开启维持微小负压，滞留管线开启，排放气体经过CFES后水蒸汽冷凝，进入储气装置31。因为若将排放气体循环回流注入安全壳1，则氢气威胁更加严重，因此，可进一步在储气装置中利用氢气复合器减少氢气浓度。监测安全壳1氢气浓度和储气装置31氢气浓度，综合考虑没有氢气威胁后再开启回流管线回流注入。

执行上述运行流程前，核电厂依据严重事故管理导则（SAMG）做出安全壳主动排放的决策，所参考的主要整定值是安全壳压力。

实施例4：

由于回流管线下游要与安全壳1内空间相连通，需要在安全壳1上设置相应的接口，在已经完成安全壳1建造以及CFES建造和安装的电厂，无法实现两个接口的环路改进，本实施例提供一种安全壳的单接口方案，实现回流再注入。该单接口方案是共用安全壳出口，在该单接口方案中卸压与回流两种模式切换运行。以下是安全壳单接口方案的具体结构：

如图2所示，在上述实施例3的基础上，本实施例的安全壳再循环系统中还包括安全壳输入管线，由于回流管线不能直接注入安全壳，安全壳输入管线上游与回流管线下游连接，安全壳输入管线下游连接在第一隔离阀41后，安全壳输入管线上设置有控制阀F51。该安全壳输入管线适用于安全壳1上只有一个接口的运行电厂。

本实施例中，在安全壳1的空气出口处增设安全壳输入管线，使得安全壳1的空气出口既能正常向CFES排气，也能将回流管线回收的气体再次注入安全壳1，因此卸压管线和安全壳输入管线只能切换运行，而且回流管线需要用压力缓冲罐14执行中间存储功能，而回流管线的其它两个通道保持隔离状态。

卸压排放运行：关闭控制阀F51，开启第一流量调节阀22、控制阀C25、控制阀K15，运行抽气风机23，持续向压力缓冲罐14注入过滤后气体，压力缓冲罐14压力升高，直至其压力达到区间上限。

运行模式切换—停止抽气准备注入：停运抽气风机23，关闭控制阀K15、控制阀C25、第一流量调节阀22。

回流再注入运行：开启控制阀F51，第二流量调节阀16，将压力缓冲罐14中的气体注入安全壳1，直至安全壳1压力上升达到区间上限或压力缓冲罐14压力下降至区间下限。

运行模式切换—停止注入准备抽气：关闭控制阀F51和第二流量调节阀16，开启第一流量调节阀22、控制阀C25、控制阀K15。

单接口设计也可以维持安全壳1微小负压运行，但是需要较大容积的压力缓冲罐14和较高压头的抽气风机23，例如，安全壳1负压在0.97bar至0.98bar区间，压力缓冲罐14压力在1.1bar至3.1bar区间，保守考虑忽略气体的温升膨胀，要求压力缓冲罐14容积为安全壳1容积的二百分之一，抽气风机23压头应比3.1bar还高出一个安全裕量。

实施例5：

在实施例1或实施例2的基础上，本实施例与实施例4的区别在于，本实施例的安全壳再循环系统中还包括安全壳输入管线，该安全壳输入管线结构同实施例4，上游与回流管线下游连接，下游连接在第一隔离阀41后，安全壳输入管线上设置有控制阀F51；其他结构例如卸压管线、滞留管线结构与实施例4相同。

本实施例主要是考虑到上述设备成本较高，提出另一种运行方式维持安全壳微小负压。与实施例4中的运行方式的不同之处在于，不使用压力缓冲罐14，相应管线上的控制阀K15、第二流量调节阀16保持关闭。利用储气装置31实现中间存储功能，控制阀D32和储气控制阀33常开，控制阀E34保持关闭；利用回流风机11及其管线上的控制阀A12加压注入安全壳1。类似地，该运行方式也循环执行四个阶段模式，简述如下：

卸压排放运行：关闭控制阀F51、控制阀A12，开启第一流量调节阀22、控制阀C25，运行抽气风机23，将过滤后气体注入储气装置31；

运行模式切换-停止抽气准备注入，停运抽气风机23，关闭控制阀C25、第一流量调节阀22，停止安全壳1抽气，准备注入安全壳1；

回流再注入运行：打开控制阀F51、控制阀A12，运行回流风机11，将储气装置31中气体注入安全壳1；

运行模式切换-停止注入准备抽气：关闭控制阀F51和控制阀A12，开启第一流量调节阀22、控制阀C25，停止安全壳1注入，准备安全壳1抽气。

实施例6：

如图3所示，在上述任一实施例基础上，本实施例的具有循环过滤功能的安全壳排放系统的安全壳过滤排放系统2包括依次连接的文丘里水洗器7、金属过滤器8、过滤排放阀门9；文丘里水洗器7下游通过第四隔离阀72连接金属过滤器8，还通过旁通阀71连接过滤排放阀门9；所述过滤排放阀门9为安全壳过滤排放系统2的出口，其与第二隔离阀42连接（在设置有滞留管线的系统中，还与滞留管线的入口相连），所述文丘里水洗器7上还连接有补水管线和废液流动管线：补水管线上设置有控制阀G61；废液流动管线上依次设置有控制阀H65、废液流量调节阀62，废液流量调节阀62后端同时连接有废液处理管线和废液回流管线，所述废液处理管线上设置有废液处理控制阀63；所述废液回流管线设置废液回流控制阀64，条件允许时废液通过废液处理控制阀63将废液输送至废液处理设施，否则通过废液回流控制阀64回流至安全壳。

原本CFES主要是针对堆芯混凝土相互作用（MCCI）而设计的，因此不但没有考虑气体回流，而且文丘里水洗器7的容积设计比较小。MCCI属于极小概率事件，其特点是安全壳1内不可凝气体导致安全壳1升压；而对于MCCI以外的严重事故超压状态，在循环回流运行工况下，CFES系统在一定程度上承担了安全壳1热阱功能，安全壳1大气中的蒸汽在文丘里容器7中冷凝，热量需要导出，否则文丘里容器7内化学溶液蒸发消耗。若拓展CFES的功能令其适用于以水蒸汽为主的安全壳大气，则应改进文丘里水洗器7的设计或采用沙堆过滤器。

除金属纤维过滤器以外，国内电厂的过滤设备有沙堆过滤器、文丘里水洗器以及利用乏燃料水池的水净化裂变产物。

由于文丘里水洗器7普遍存在容量过小的问题，例如，安全壳1容积大约5万立方米，不考虑堆芯混凝土相互作用（MCCI）产生大量不可凝气体，5bar压力下水蒸汽100吨左右。而文丘里水洗器7只能存水7吨，7吨常温水（假设30℃）只能冷凝不到1吨水蒸汽。即便发生堆芯混凝土相互作用（MCCI），安全壳1内仍然存在大量水蒸汽，而且除水蒸汽的汽化潜热外，高温不可凝气体的加热作用也不容忽视。

对于文丘里设计，一方面考虑增大文丘里水洗器7的容积，另一方面，要考虑CFES的冷却和补水，相对来说补水更为简便，补水的同时补充化学药剂。通常电厂利用移动设备向CFES补充化学药剂，核电厂严重事故下水源不足时，可以利用消防车或其它临时水源补水。

综上，现有技术中，文丘里水洗器7的储水量远远不够。对于已经完成CFES建造和安装的电厂，不易实现文丘里容器的容量增大，例如，有电厂将CFES设置在核辅助厂房的顶部，增大文丘里容器7必须考虑土建承重和空间布置的限制，并不容易。CFES长期运行可以有效缓解气体裂变产物的释放，但同时必须处理CFES产生的废液，要考虑向文丘里水洗器7中补充药剂。因此，本实施例中采用临时补水方案，增设补水管线，利用消防车或其它临时补水装置补水；或者综合使用临时补水接口与补充药剂的移动设备，一并解决补水和补充化学药剂问题。条件允许情况下增设水位测量仪表。在实施主动排放前，应将临时补水设备设置好，控制安全壳1排气流量，避免文丘里水洗器7中的化学溶液快速蒸干，注意监测文丘里水洗器7的水位，及时向文丘里水洗器7补水及补充化学药剂。

通常电厂在不排放气体时将文丘里水洗器7的废液重力回流至安全壳1内，但裂变产物进入安全壳1后可能重新挥发，而且福岛事故表明，废液储存在安全壳1内同样存在风险。因此，本实施例在文丘里水洗器7废液流动管线，在安全壳1外利用核废液处理设备对文丘里废液进行污染处理。按照CFES的原设计，废液回流和过滤排放不能同时进行，若抽气回流循环长期连续运行，废液回流或废液处理流量过大，水位下降过快会导致文丘里管裸露，失去过滤效果，因此本实施例中文丘里水洗器7下泄的废液流动管线上设置由废液流量调节阀62，以避免上述问题。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.具有循环过滤功能的安全壳排放系统，包括依次连接的安全壳（1）、安全壳过滤排放系统（2）、对空排放机构（3）；其特征在于，还包括回流管线，所述回流管线上游连接安全壳过滤排放系统（2）的出口，下游与安全壳（1）内空间连通，所述回流管线包括抽气回流管线，所述抽气回流管线上设置有回流风机（11）和控制阀A（12）。

2.根据权利要求1所述的具有循环过滤功能的安全壳排放系统，其特征在于，所述回流管线还包括与抽气回流管线并联的直接回流管线，所述直接回流管线上设置有第三隔离阀（13）。

3.根据权利要求1所述的具有循环过滤功能的安全壳排放系统，其特征在于，所述回流管线还包括与抽气回流管线并联的缓冲回流管线，该缓冲回流管线上设置有压力缓冲罐（14）、控制阀K（15）和第二流量调节阀（16），所述压力缓冲罐（14）设置在控制阀K（15）的下游、第二流量调节阀（16）的上游，所述压力缓冲罐（14）还通过一条排放管线连接对空排放机构（3），排放管线上设置控制阀L（17）和第三流量调节阀（18）。

4.根据权利要求1至3任一所述的具有循环过滤功能的安全壳排放系统，其特征在于，所述控制阀A（12）数量为2个，回流风机（11）设置在两个控制阀A（12）中间。

5.根据权利要求1至3任一所述的具有循环过滤功能的安全壳排放系统，其特征在于，还包括安全壳输入管线，所述安全壳过滤排放系统（2）连接到安全壳（1）的管线上设置有第一隔离阀（41）；安全壳输入管线上游与回流管线下游连接，下游连接在第一隔离阀（41）后，输入管线上设置有控制阀F（51）。

6.根据权利要求1至3任一所述的具有循环过滤功能的安全壳排放系统，其特征在于，所述安全壳过滤排放系统（2）包括依次连接的文丘里水洗器（7）、金属过滤器（8）、过滤排放阀门（9），所述过滤排放阀门（9）与第二隔离阀（42）连接，所述文丘里水洗器（7）上还连接有补水管线，补水管线上设置有控制阀G（61）。

7.根据权利要求6所述的具有循环过滤功能的安全壳排放系统，其特征在于，所述文丘里水洗器（7）下游通过第四隔离阀（72）连接金属过滤器（8），还通过旁通阀（71）连接过滤排放阀门（9）。

8.根据权利要求6所述的具有循环过滤功能的安全壳排放系统，其特征在于，所述文丘里水洗器（7）上还连接有废液流动管线，废液流动管线上依次设置有控制阀H（65）、废液流量调节阀（62），废液流量调节阀（62）后端同时连接有废液处理管线和废液回流管线，所述废液处理管线上设置有废液处理控制阀（63）；所述废液回流管线设置废液回流控制阀（64）。