CN204407019U - 一种核电站的卸压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种核电站的卸压系统，该核电站包括用于密封放射性载体的安全壳和用于卸压的安全壳出口，卸压系统包括过滤装置、充气装置、第一隔离阀、第一管道、第二管道、充气管道和第一止回阀；过滤装置包括过滤室，所述过滤室的入口藉由第一管道与安全壳出口连通，第一隔离阀设置于第一管道上，所述过滤室的出口藉由第二管道与核电厂的排气口相连；充气装置藉由充气管道分别连通于过滤室和第二管道，第一止回阀设置于充气管道上；该卸压系统能够在事故工况下，防止核电站安全壳超压失效、能减少放射性物质向环境释放且能防止氢气燃爆的途径，提高核电站的安全性，而避免对周围环境和人员的核辐射伤害。

Description

一种核电站的卸压系统

技术领域

本实用新型涉及一种核电站的安全系统领域，尤其涉及一种事故工况下，用于防止核电站安全壳超压、能减少放射性物质向环境释放且能防止氢气燃爆的的卸压系统。

背景技术

核电站的安全壳是防止放射性产物释放到环境中的最后一道屏障，它的完整性对于环境保护具有相当大的作用。尽管在核电站设计中执行纵深防御安全原则，设置了多重安全屏障，并采用了大量经过工程验证的设计方案，用以保证核电站在设计基准事故下的安全可靠；但是核电站依然存在发生超设计基准事故的可能，如发生堆芯熔融这样的严重事故；当堆芯熔融事故发生后，安全壳内的温度大幅上升，如果没有任何缓解措施，堆芯熔融物与水及混凝土底板相互反应，产生大量的不凝结气体，随着事故的发展，气体不断增加，从而导致安全壳内安全压力的不断升高，最终将破坏安全壳完整性，造成发射性物质外泄，进而对周围环境造成污染，危及周边人员的安全。

核电站的卸压系统通过主动、可控、卸压使安全壳内的压力不超过其承载限值，从而确保安全壳的完整性，即将超压安全壳内的部分气体排出，达到卸压的目的，并对排出的气体进行有效的过滤，尽可能减少进入环境的放射性物质。已知的卸压系统主要考虑卸压和对放射性气体的过滤，而未考虑排放系统中的氢气的燃爆效应，特别是安全壳中的混合气体包含水蒸气、氢气、气溶胶等，在经水洗过滤后，大量的水蒸气、气溶胶被凝结，而导致氢气浓度突增，增加了氢气的燃爆风险；而一旦卸压系统中的氢气燃爆，核电站的卸压系统被破坏，大量的放射性物质将会直接泄漏到周围环境中，造成对环境的核污染。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种在事故工况下，用于防止核电站安全壳超压、能减少放射性物质向环境释放且能防止氢气燃爆的卸压系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种核电站的卸压系统，该核电站包括用于密封放射性载体的安全壳和用于卸压的安全壳出口，所述卸压系统包括过滤装置、充气装置、第一隔离阀、第一管道、第二管道、充气管道和第一止回阀；所述过滤装置包括过滤室，所述过滤室的入口藉由所述第一管道与所述安全壳出口连通，所述第一隔离阀设置于所述第一管道上，所述过滤室的出口藉由第二管道与所述核电厂的排气口相连；所述充气装置藉由充气管道分别连通于所述过滤室和所述第二管道，所述第一止回阀设置于所述充气管道上，所述充气装置所充的气为氮气或惰性气体。

较佳地，所述过滤室内设置有靠近所述过滤入口的水洗过滤器和靠近所述过滤出口的金属纤维过滤器，且所述金属纤维过滤器的放置位置高于所述水洗过滤器的放置位置，以使所述金属纤维过滤器中的液体能流入所述水洗过滤器。

较佳地，所述过滤室包括第一腔室、第二腔室和连通所述第一腔室和所述第二腔室的第三管道，所述水洗过滤器位于所述第一腔室，所述金属纤维过滤器位于所述第二腔室，所述第二腔室的下端设有与所述第一腔室连接的第一液体回流管，以使经所述金属纤维过滤器分离后的液体回流到所述第一腔室中。

较佳地，所述过滤室中还设置有位于所述水洗过滤器和所述金属纤维器之间的折流板，用于在水洗过滤后进一步对混合气体进行气液分离。

较佳地，所述折流板的设置位置高于所述水洗过滤器，所述折流板的下部设有与水洗过滤器连接的第二液体回流管。

较佳地，所述折流板上设置有消氢材料，可以消除混合气体中部分氢气，降低混合气体中氢气的浓度。

较佳地，所述卸压系统还包括加药装置，加药装置包括加药罐、第一注液管和第二止回阀，所述加药罐通过第一注液管与所述水洗过滤器连接，所述第一注液管上设有有第二止回阀。

较佳地，还包括所述冷凝装置，冷凝装置包括设置于所述加药罐液面下的热交换器、第四管道和第二隔离阀，所述热交换器一端与所述水洗过滤器连接，另一端通过所述第四管道与所述第一管道连接，所述第二隔离阀设置于所述第四管道上。

较佳地，还包括加水装置，加水装置包括水箱、第二注液管和第三止回阀，所述水箱通过第二注液管连接于所述水洗过滤器，所述第三止回阀设置于所述第二注液管上。

较佳地，所述卸压系统还包括设置所述水洗过滤器的底端与所述安全壳相连通的第三液体回流管和设置于所述第三液体回流管上的第三隔离阀，通过所述第三液体回流管，将所述水洗过滤器中的溶液输送回事故机组的安全壳，减少水洗过滤器内放射性较强溶液的积聚，避免潜在放射性污染源的扩散。

较佳地，所述过滤装置还包括设置于所述第二管道上的用于降低氢气燃烧的栅格网，确保在事故工况下，氢气的浓度在可控范围内，降低氢气加速燃烧的可能。

与现有技术相比，在事故工况下，安全壳内的大量混合气体在达到一定限值时，通过打开第一隔离阀，大量混合气体可通过第一管道进入过滤装置的过滤室，在过滤室内大量混合气体被雾化、凝聚，使不凝结气体中的气溶胶凝聚为凝结核，然后凝聚成粒径较大的含尘水滴，被留在过滤室中，几乎全部的水蒸气也同样被滞留在过滤室中，进而导致过滤室中的混合气体中的氢气浓度骤升，当其浓度达到可燃限值时，就有燃爆的可能；而在此引入充气装置，向该混合气体中充入氮气或惰性气体，降低混合气体中氢气的浓度，防止氢气的燃爆，从根本上防止核电站安全壳超压失效、减少放射性物质向环境释放的途径，提高了核电站的安全性，而避免了对周围环境和人员的核辐射伤害。

附图说明

图1是本实用新型卸压装置与安全壳连接的结构示意图。

图2为本实用新型卸压装置与安全壳连接的另一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

本实用新型提供了一种核电站的卸压系统，如图1和2所示，该核电站包括用于密封放射性载体的安全壳1和用于卸压的安全壳出口11，核电站的卸压系统包括过滤装置、充气装置3、第一隔离阀13、第一管道12、第二管道21、充气管道31和第一止回阀32；过滤装置包括过滤室24，过滤室24的入口(图中未示)藉由第一管道12与安全壳出口11连通，第一隔离阀13设置于第一管道12上，在本实施例中为两个，过滤室24的出口(图中未示)藉由第二管道21与核电厂的排气口22相连；充气装置3藉由充气管道31分别连通于过滤室24的不同部位和第二管道21，第一止回阀32设置于充气管道31上。在本实施例中，充气装置3为充氮气或充惰性气体的装置，第一止回阀32设置有多个，其分别对应设置在充气管道31主管道和分管道上；过滤室24内设置有靠近过滤室的入口的水洗过滤器241和靠近过滤室24出口的金属纤维过滤器242，且金属纤维过滤器242的放置位置高于水洗过滤器241的放置位置，以使金属纤维过滤器242中的液体能流入水洗过滤器241；另外，过滤室24中还设置有位于水洗过滤器241和金属纤维器242之间的折流板243，折流板243上设置有消氢材料，该消氢材料为公知技术。

如图1所示，较佳地，该卸压系统还包括加药装置、冷凝装置和加水装置其中的一个或多个，其中加药装置包括加药罐4、第一注液管41和第二止回阀42，加药罐4通过第一注液管41与水洗过滤器241连接，第一注液管41上设有有第二止回阀42；冷凝装置包括设置于加药罐4液面下的热交换器5、第四管道51和第二隔离阀52，热交换器5一端与水洗过滤器241连接，另一端通过第四管道51与第一管道12连接，且第四管道51位于两第一隔离阀13之间，第二隔离阀52设置于第四管道51上，该冷凝装置还可以设置如图1和2所示的第四管道旁路53，在第四管道旁路53上设置第三隔离阀53a，用于在调节混合气流的温度；加水装置包括水箱6、第二注液管61和第三止回阀62，水箱6通过第二注液管61连接于水洗过滤器241，第三止回阀62设置于第二注液管61上。较佳地，卸压系统还包括设置水洗过滤器241底端与安全壳1相连通的第三液体回流管14和设置于第三液体回流管14上的第三隔离阀15，通过第三液体回流管14，将水洗过滤器241中的溶液输送回事故机组的安全壳1，可减少水洗过滤器241内放射性较强溶液的积聚，避免潜在放射性污染源的扩散。

另外过滤室24的出口与排气口22之间的第二管道21上还设置有第四隔离阀21a，第四隔离阀21用来控制混合气体的流速，此外，还可以相对第四隔离阀21a设置第二管道旁路21b，其上设置第五隔离阀21c，用以对混合气流进行分流，降低混合气体的流速；为提高过滤效率，过滤装置还包括顺次设置于第二管道21上用于维持排放气体流速的的孔板25、用于降低氢气加速燃烧可能的栅格网26和活性炭吸附器27以及放射性检测器23，放射性检测器23设置在最末端，靠近排气口22。

在本实施例中，过滤室24为一个立式的一体式容器，其中从上至下依次设置有金属纤维过滤器242、折流板243和水洗过滤器241，混合气体在由过滤入口22进入过滤室24，依次经过水洗过滤器241、折流板243和金属纤维过滤器242，最后分离得到的气体物质经过滤出口23流向第二管道21，而分离得到的液体物质则汇聚到水洗过滤器241中，当水洗过滤器241中液体汇聚较多时，可直接打开第三隔离阀15，将多余的液体输送回安全壳中，防止过滤室24中的放射性物质积聚。其中，水洗过滤器241为卸压系统的重要设备之一，其过滤单元为文丘里喷嘴241a，文丘里喷嘴241a设置于液面下，其通过过滤入口22直接与第一管道12连接，在事故工况下，当安全壳内的混合气体经过文丘里喷嘴241a进行雾化、凝聚，高速雾化后，在文丘里喷嘴241a喉部的混合气体与水充分接触，混合气体中的气溶胶在文丘里喷嘴241a中凝聚为凝结核后，被喷出后凝聚为粒径较大的含尘水滴，被水洗过滤器241中的溶液捕集，而混合气体中的碘分子和有机碘在被文丘里喷嘴241a雾化后可与水洗过滤器241中的溶液充分接触，发生化学反应后，得到的气体物质从溶液中溢出，本实用新型中的水洗过滤器241的溶液为公知溶液，其能够将安全壳1中排放出来的大部分气溶胶和碘分子滞留其中。折流板243可以为如图1所示的三角状，也可以为弓形、螺栓型、回纹型等已知结构，其用于降低混合气体的流速，而本实用新型的折流板243的表面涂覆有消氢材料，可消除混合气体中的部分氢气；金属纤维过滤器242其包括若干金属纤维过滤单元，该过滤单元为公知结构，主要用于过滤水洗过滤器中为过滤掉的气溶胶，以及在水洗过滤器的溶液表面气泡破裂后产生的微粒径气溶胶，该过滤室24的顶部还设置有一安全阀244，可在过滤室24超压时，自动打开。

此外，过滤室24还可以设置为分体式结构，如图2所示，包括用于容置水洗过滤器241的第一腔室24a、用于容置金属纤维器242的第二腔室24b和连通第一腔室24a和第二腔室24b的第三管道244，第二腔室24b的下端设有与第一腔室24a连接的第一液体回流管245。另外，在过滤器中还设有折流板243的情况下，折流板243可设置在第一腔室24a也可设置在第二腔室24b，当然也可设置在其他的单独腔室里，在本实施例中其设置在第二腔室24b中，其设置位置高于水洗过滤器241，设置于金属纤维过滤器242的下面，且折流板243的下部还设有与水洗过滤器241连接的第二液体回流管246，以使混合气体中经过折流板243后部分凝结的液体回流到水洗过滤器241中；而在此结构中安全阀244则设置在第二腔室24b的顶部。

结合图1和2，在事故工况下，安全壳1中的压力不断上升，如果压力值超过安全壳1的设计限制时，即可打开第一隔离阀13，安全壳1中的混合气体在压差作用下通过第一管道12，进入过滤室24，依次经过水洗过滤器241、折流板243和金属纤维过滤器242，在此，混合气体中的部分凝结成液体，回流回到水洗过滤器241中，此过程中大部分的放射性物质将会被滞留在水洗过滤器241中，而未凝结的气体混合物将通过过滤室出口23，而在此过程中未凝结气体混合物中的可燃性气体的浓度上升，可能会对过滤室24的安全威胁，打开第一止回阀32，通过充气装置3向过滤室24中充入氮气或惰性气体或两者的混合气体，使可燃性气体的浓度下降，降低到安全阀值一下，消除对过滤室24的安全威胁，同时充气装置3与第二管道21也连通，进一步降低可燃性气体的浓度，未凝结的气体混合物通过第二管道21依次经过孔板25、栅格板26、活性炭过滤器27后经放射性检测器23检测合格后从排气口22排出，如放射性检测不合格，则通过另外的管道回收，此为公知技术，在此不作详细论述。另外，当该卸压系统的工作时间稍长，就有可能出现水洗过滤器241中的有效液体浓度降低、液体温度升高不利于过滤、液体放射性较强、液体体积超过过滤室的标准限值等问题，这时为持续使用该卸压系统，针对相应的问题，需打开对应的阀门，运行对应的装置，如水洗过滤器241中的有效液体浓度降低，需要连接加药装置，具体操作是打开第二止回阀42，使加药罐4中的有效液体通过第一注液管41注入水洗过滤器241中，提高水洗过滤器241中的有效液体浓度；当水洗过滤器241中的液体温度升高不利于过滤时，需要运行冷凝装置，打开第二隔离阀52，使从安全壳1中出来的较热的混合气体通过第四管道51，经过热交换器5作用，将混合气体的温度降低后再由文丘里喷嘴241a喷出，有效降低注入水洗过滤器241中的液体温度；当然降低水洗过滤器241中的液体温度还可以运行加水装置来实现。另外，当水洗过滤器241中的滞留的放射性物质超过限值、液体体积超过过滤室的标准限值时，均可以通过第三液体回流管14将水洗过滤器241中的液体输送回事故机组的安全壳1，减少水洗过滤器241内放射性较强溶液的积聚，避免潜在放射性污染源的扩散。当然，以上装置并不仅限于运行其中一个，其可以依次运行，也可以同时运行，依据具体情况运行各个设备。

该核电站的卸压系统中还设置了必要的液位测量、温度测量和压力测量以及放射性测量装置，并且可以将相关信号传送回主控室。

本实用新型与现有技术相比，在事故工况下，安全壳1内的大量混合气体在达到一定限值时，通过打开第一隔离阀13，大量混合气体可通过第一管道12进入过滤装置的过滤室24，在过滤室24内大量混合气体被雾化、凝聚，使不凝结气体中的气溶胶凝聚为凝结核，然后凝聚成粒径较大的含尘水滴，被留在过滤室24中，几乎全部的水蒸气也同样被滞留在过滤室24中，且大部分放射性物质也被滞留在过滤室24中，进而导致过滤室24中的混合气体中的氢气浓度骤升，当其浓度达到可燃限值时，就有燃爆的可能；而在此引入充气装置3，向该混合气体中充入氮气或惰性气体，降低混合气体中氢气的浓度，防止氢气的燃爆，从根本上防止核电站安全壳超压失效、减少放射性物质向环境释放的途径，提高了核电站的安全性，而避免了对周围环境和人员的核辐射伤害。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种核电站的卸压系统，该核电站包括用于密封放射性载体的安全壳和用于卸压的安全壳出口，其特征在于：所述卸压系统包括过滤装置、充气装置、第一隔离阀、第一管道、第二管道、充气管道和第一止回阀；所述过滤装置包括过滤室，所述过滤室的入口藉由所述第一管道与所述安全壳出口连通，所述第一隔离阀设置于所述第一管道上，所述过滤室的出口藉由第二管道与所述核电厂的排气口相连；所述充气装置藉由充气管道分别连通于所述过滤室和所述第二管道，所述第一止回阀设置于所述充气管道上。

2.如权利要求1所述的核电站的卸压系统，其特征在于：所述过滤室内设置有靠近所述过滤入口的水洗过滤器和靠近所述过滤出口的金属纤维过滤器，且所述金属纤维过滤器的放置位置高于所述水洗过滤器的放置位置，以使所述金属纤维过滤器中的液体能流入所述水洗过滤器。

3.如权利要求2所述的核电站的卸压系统，其特征在于：所述过滤室包括第一腔室、第二腔室和连通所述第一腔室和所述第二腔室的第三管道，所述水洗过滤器位于所述第一腔室，所述金属纤维过滤器位于所述第二腔室，所述第二腔室的下端设有与所述第一腔室连接的第一液体回流管。

4.如权利要求2或3所述的核电站的卸压系统，其特征在于：所述过滤室中还设置有位于所述水洗过滤器和所述金属纤维器之间的折流板。

5.如权利要求4所述的核电站的卸压系统，其特征在于：所述折流板上设置有消氢材料。

6.如权利要求2所述的核电站的卸压系统，其特征在于：还包括加药装置，所述加药装置包括加药罐、第一注液管和第二止回阀，所述加药罐通过第一注液管与所述水洗过滤器连接，所述第一注液管上设有有第二止回阀。

7.如权利要求6所述的核电站的卸压系统，其特征在于：还包括冷凝装置，所述冷凝装置包括设置于所述加药罐液面下的热交换器、第四管道和第二隔离阀，所述热交换器一端与所述水洗过滤器连接，另一端通过所述第四管道与所述第一管道连接，所述第二隔离阀设置于所述第四管道上。

8.如权利要求2所述的核电站的卸压系统，其特征在于：还包括加水装置，所述加水装置包括水箱、第二注液管和第三止回阀，所述水箱通过第二注液管连接于所述水洗过滤器，所述第三止回阀设置于所述第二注液管上。

9.如权利要求2所述的核电站的卸压系统，其特征在于：还包括设置所述水洗过滤器底端与所述安全壳相连通的第三液体回流管和设置于所述第三液体回流管上的第三隔离阀。

10.如权利要求1所述的核电站的卸压系统，其特征在于：所述过滤装置还包括设置于所述第二管道上的用于降低氢气燃烧的栅格网。