CZ298742B6 - Způsob zahájení reakce vodíku a kyslíku v katalytickém rekombinačním nebo zapalovacím zařízení a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Způsob zahájení reakce vodíku a kyslíku v katalytickém rekombinačním nebo zapalovacím zařízení a zařízení k provádění tohoto způsobu Download PDF

Info

Publication number
CZ298742B6
CZ298742B6 CZ0071199A CZ71199A CZ298742B6 CZ 298742 B6 CZ298742 B6 CZ 298742B6 CZ 0071199 A CZ0071199 A CZ 0071199A CZ 71199 A CZ71199 A CZ 71199A CZ 298742 B6 CZ298742 B6 CZ 298742B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
catalytic surface
energy
power supply
catalytic
heating
Prior art date
Application number
CZ0071199A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ71199A3 (cs
Inventor
Eckardt@Bernd
Hill@Axel
Original Assignee
Framatome Anp Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Framatome Anp Gmbh filed Critical Framatome Anp Gmbh
Publication of CZ71199A3 publication Critical patent/CZ71199A3/cs
Publication of CZ298742B6 publication Critical patent/CZ298742B6/cs

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G21C19/317—Recombination devices for radiolytic dissociation products
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Způsob zahájení reakce vodíku a kyslíku v katalytickém rekombinačním nebo zapalovacím zařízení, které obsahuje alespoň jedno katalyzátorové těleso (2) s předem daným katalytickým povrchem, zejména pro jadernou elektrárnu, se provádí tak, že nepatrná část celkového katalytického povrchu se přiváděním energie prostřednictvím topného zařízení (6, 8, 18, 42, 44) umístěného mezi katalyzátorovými tělesy (2) trvale udržuje na úrovni teploty, která je vůči okolí zvýšena. Zařízení k provádění tohoto způsobu obsahuje zařízení pro přívod energie, například akumulátor.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká způsobu zahájení reakce vodíku a kyslíku v katalytickém rekombinačním nebo zapalovacím zařízení, které obsahuje alespoň jedno katalyzátorové těleso s předem daným katalytickým povrchem, zejména pro jadernou elektrárnu. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu.
Dosavadní stav techniky
Katalytická zapalovací zařízení jsou známa například ze spisu EP 0 303 144 Al a DE 30 04 677 Al a katalytická rekombinační zařízení například ze spisu EP 0 527 968 Al.
Po poruše se ztrátou chladivá v jaderné elektrárně se mohou uvolnit velká množství vodíku H2 a oxidu uhelnatého v bezpečnostní nádrži. Bez protiopatření by množství vodíku v atmosféře bez20 pečnostní nádrže bylo za určitých okolností tak velké, že by mohla vzniknout výbušná směs. Při pozdějším náhodném zapálení by se především shořením velkého množství vodíku mohla narušit celistvost bezpečnostní nádrže. Snahou tudíž je vyvinout a optimalizovat pro odstranění vodíku a oxidu uhelnatého z atmosféry bezpečnostní nádrže rekombinací s kyslíkem O2 odpovídající rekombinační nebo zapalovací zařízení, které by včas nastartovalo. Takovéto zařízení nemá i po delší době setrvání v atmosféře bezpečnostní nádrže podstatně ztratit svoji funkčnost. Má být také schopné, samo nastartovat bez dalších opatřeních i při nízkých teplotách okolí. Jinými slovy; Katalytické rekombinační nebo zapalovací zařízení má i při poruchách s teplotami okolí jen 30 °C, nebo dokonce s teplotami například 10 °C, kterých dochází ke zledovatění kondenzátu, rychle nastartovat a autoticky pracovat. Jestliže je možné včasné pasivní odbourání vodíku, pak se tím bezpečnost jaderné elektrárny podstatně zvýší.
Obvyklé katalytická rekombinační a zapalovací zařízení s katalyzátorovými prvky pracují na bázi platiny (Pt) a/nebo palladia (Pd). I při použití reversibilních tj. vratných jedovatých katalyzátorů je třeba bezpečnost rekombinace rozhodujícím způsobem zvýšit již od jejího začátku.
V pat. spise EP 0 527 986 uvedené rekombinační zařízení pro rekombinací vodíku a kyslíku obsahují podle jednoho příkladu provedení více navzájem paralelně uspořádaných katalyzátorových desek umístěných v krytu. Tento kryt má vtokový a výtokový otvor uspořádaný tak, že navzájem vůči sobě paralelně uspořádané desky katalyzátoru jsou protékány směsí plynu nebo par, která v případě poruchy obsahuje vodík, který se má odstranit. Toto zařízení je zejména zamýšleno pro použití po těžkých poruchách, při kterých se musí počítat stím, že teploty v atmosféře bezpečnostní nádrže dosáhnout více než 50 °C. Žádoucí by bylo, aby takováto zařízení byla vytvořena tak, aby spolehlivě startovala i při nižších teplotách.
Zatím co právě uvedené zařízení je vytvořeno s katalyzátorem na bázi platiny a palladia, jsou známa také ještě jiná vytvoření. Například v pat. spisu DE 36 94 416 C2 jsou popsány směsy ušlechtilých kovů, které jsou homogenně rozděleny. Může se také například najednom nosném tělese z hliníku umístit více fólií z ušlechtilých kovů (palladium + vanad + palladium- Pd + V + Pd), které jsou na sobě naskládány a svinuty do spirál. V pat. spisu EP 0 301 536 A2 jsou také popsána zařízení, která jsou vytvořena s použitím slitiny palladia. Slitina palladia obsahuje nejméně 80 hmotn. % palladia, maximálně až 19,9 hmotn. % dalšího kovu 8. skupiny periodické soustavy, zejména niklu a maximálně 10 váh. % mědi.
-1 CZ 298742 B6
Jiné katalyzátorové směsi nemohou v důsledku velké mikroskopické vzdálenosti citlivých jader palladia od převážně se vyskytujících nejedovatých jader platiny, vytvořit při zde uvažovaných nízkých teplotách, dostatečnou velkou reakci.
V předu uvedená zařízení se mohou podle známého stavu techniky, vybavit pro zabránění desaktivace ještě filtry, nebo se také uložit do uzavřených nádrží, které se v případě potřeby otevřou. Takováto přídavná zařízení zabraňují nebo zmenšují sice proces stárnutí katalyzátoru, jsou však nákladově náročná, komplikovaná a obtížně vyhovují dalším požadavkům, například odolnosti vůči zemětřesení.
Ze spisu DE 31 43 989 C je známé použití takového rekombinačního zařízení, které obsahuje jednu nádrž a jedno topení, respektive elektrické topení. Podrobnosti této konstrukce nejsou v patentovém spise uvedeny.
Podstata vynálezu
Úkolem vynálezu proto je navrhnout způsob a zřízení pro včasné zavedení reakce vodíku a kyslíku v katalytickém rekombinačním nebo zapalovacím zařízení, kterými je možné v přesný čas pasivní odbourání vodíku, a tím i zvýšit bezpečnost. Zařízení má spolehlivě pracovat zejména uvnitř bezpečnostní nádrže jaderné elektrárny, umístěné v katalytických zapalovacích nebo rekombinačních zařízeních, která pracují převážně s použitím ušlechtilých kovů palladia Pd a platiny Pt za nejtěžších podmínek, které mohou způsobit úraz.
Uvedený úkol splňuje způsob zahájení reakce vodíku a kyslíku v katalytickém rekombinačním nebo zapalovacím zařízení, které obsahuje alespoň jedno katalyzátorové těleso s předem daným katalytickým povrchem, zejména pro jadernou elektrárnu, podle vynálezu, jehož podstatou je, že nepatrná část celkového katalytického povrchu se přiváděním energie trvale udržuje na úrovni teploty, která je vůči okolí zvýšena.
Na zvýšené úrovni teploty se s výhodou udržuje méně než 5 % celkového katalytického povrchu.
Přiváděná energie pro udržování katalytického povrchu na zvýšené úrovni teploty se s výhodou odebírá z místního akumulátoru energie, zejména z baterie.
Přívod energie pro udržování katalytického povrchu na zvýšené úrovni teploty se s výhodou provádí trvalým vytápěním elektrickým topným zařízením nebo katalyticky aktivním pásmem.
Rekombinačního nebo zapalovacího zařízení se s výhodou použije v bezpečnostní nádrži jaderné elektrárny.
Uvedená nepatrná část katalytického povrchu se s výhodou udržuje na teplotě vyšší než 50 °C, s výhodou vyšší než 80 °C.
Přiváděná energie se s výhodou odebírá z ústředního zařízení pro napájení proudem a teprve při výpadku tohoto ústředního zařízení pro napájení proudem se odebírá z místního akumulátoru elektrické energie.
Podle výhodného provedení se uvedená nepatrná část katalytického povrchu trvale udržuje na vyšší úrovni teploty kapalným nebo pevným materiálem akumulujícím a vydávajícím - energii prostřednictvím dopravního prvku tepla, přičemž akumulační zařízení tepla se prostřednictvím vytápění udržuje trvale na vyšší teplotě, zejména na teplotě vyšší než 200 °C.
Uvedený úkol dále splňuje zařízení k zahájení reakce vodíku a kyslíku v katalytickém rekombinačním nebo zapalovacím zařízení, které obsahuje katalyzátorová tělesa s předem daným katalytickým povrchem, podle vynálezu, jehož podstatou je, že obsahuje zařízení pro přívod
-2CZ 298742 B6 energie, kterým je nepatrná část celkového katalytického povrchu přiváděcím energie trvale udržována na úrovni teploty, která je vůči okolí zvýšena.
Nepatrná část činí s výhodou méně než 5 % celkového katalytického povrchu.
Zařízení pro přívod energie s výhodou obsahuje jednak zdroj elektrické energie a jednak katalyticky aktivní pásmo.
Zařízení pro přívod energie s výhodou obsahuje místní akumulátor energie, zejména baterii.
Zařízení pro přívod energie s výhodou obsahuje ústřední zařízení pro napájení proudem a přepínač, ovladatelný tak, že teprve při výpadku ústředního zařízení pro napájení proudem dojde k přepnutí z tohoto ústředního zařízení pro napájení proudem na místní akumulátory elektrické energie.
Od zmíněné nepatrné části katalytického povrchu k další části katalytického povrchu je s výhodou veden alespoň jeden dopravní prvek tepla ve formě vodiče tepla, který je s výhodou proveden z kovu.
Zařízení pro přívod energie s výhodou obsahuje akumulační-zařízení, které je tepelně spojeno prostřednictvím dopravního prvku tepla s uvedenou nepatrnou částí katalytického povrchu.
Zařízení obsahuje topení pro vytápění dopravníku prvku tepla, které je s výhodou vytvořeno jako elektrické odporové topení.
Akumulační zařízení je s výhodou tvořeno akumulátorem tepla obklopeným izolací.
Elektrické topné zařízení s výhodou obsahuje trvale vytápějící žhavicí spirálu.
Elektrické topné zařízení je s výhodou topným tělesem, které je uspořádáno mezi dvěma sousedními katalyzátorovými tělesy.
Elektrické topné zařízení s výhodou obsahuje klikatý žhavicí pás, který je uspořádán rovnoběžně s katalyzátorovým tělesem provedeným ve tvaru desky.
Elektrické topné zařízení a katalyzátorová tělesa jsou s výhodou umístěny v krytu.
U zařízení se tento úkol řeší podle vynálezu tím, že je uspořádáno zařízení pro dodávání energie, kterou je nepatrný díl z celkového katalytického povrchu, výhodně méně než 5 % tohoto povrchu, udržováno přiváděním energie na stálé teplotě, která je zvýšena vůči teplotě okolí.
Dodáváním energie a tím spojeným zvýšením teploty na teplotu, která je nad teplotou okolí se vytvoří příznivé podmínky pro reakci vodíku s kyslíkem. V uvedeném nepatrném dílu povrchu se v případě poruchy v důsledku zvýšené teploty tohoto povrchu, iniciuje průběh uvedené reakce. Dalšími opatřeními, které jsou uvedeny v podružných patentových nárocích, je zajištěno, že se iniciovaná reakce rozšíří zejména rychle na celý povrch.
Energie se výhodně odebírá z lokálního, tj. v blízkosti katalytického povrchu uspořádaného akumulátoru energie, výhodně z baterie. Tím je umožněn i při výpadku dodávky proudu jadernou elektrárnou, způsobeným poruchou a při existenci malých teplot například pod 10 °C, při malé koncentraci vodíku například méně než 2 objem. %, při vysokokontaminované atmosféře, při vlhkosti, atd. úplně pasivní start katalytické reakce. Odvodem reakčního tepla v sousedních katalytických površích se umožní uvésti v činnost kompletní katalytické zapalovací nebo rekombinační zařízení. Tím se může provésti i včasná oxidace vodíku ještě před tím, nežli se dosáhnou kritické mezní hodnoty koncentrace. Tím se dosáhne rozhodujícího zvýšení bezpečnosti u jaderné elektrárny.
-3 CZ 298742 B6
Jinými slovy: Neustálým ohříváním katalytické části se podaří, že toto katalyzátorové pásmo se při uvolnění vodíku bezprostředně započatou exotermní reakcí spontánně dále ohřívá a uvede do chodu samo o sobě se podporující katalytickou reakci. Tato reakce se podporovaná vnesenými kovovými vodiči převedou do sousedních katalyzátorových částí. Zde umožní globální začátek reakce.
Parciálním ohříváním prostřednictvím nezávislého akumulačního systému energie a kombinací navržených opatřeních mohou se jevy stárnutí, vyvolané použitím v atmosféře jaderné elektrárny, jako například sorpcí uhlovodíků, par, vznikajících při svařování a aerosolu, atd., po dlouhá provozní období, trvající mnoho let, kompenzovat. Tato provozní období mohou trvat pět i více roků. Tím se bezpečnost rozhodujícím způsobem zvýší a současně se sníží náklady, neboť cyklická výměna katalyzátorových těles není nutná.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude v dalším textu blíže objasněn na příkladech provedení, znázorněný v osmi obrázcích na výkresech.
Na obr. 1 je znázorněn výřez z katalytického rekombinačního zařízení v pohledu ze shora.
Na obr. 2 je znázorněno obměněné provedení topného zařízení.
Na obr. 3 je znázorněno provedení s použitím vodičů tepla.
Na obr. 4 je znázorněno externí a interní přivádění elektrické energie pro topení v jaderné elektrárně.
Na obr. 5 je znázorněno oddělené napájení elektrickou energií, které je odolné proti poruchám. Na obr. 6 je znázorněno topení prostřednictvím akumulátoru energie.
Na obr. 7 je znázorněn vytápěný katalyzátorový prvek.
Na obr. 8 je znázorněn topný pás, který je uspořádán paralelně k desce akumulátoru.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 je znázorněn pohled shora na katalytické rekombinační zařízení. Plyn, který se má rekombinovat, vystupuje zdola z roviny vyobrazení. To je znázorněno zakroužkovanými body 4. Mezi oběma katalyzátorovými tělesy 2 se nachází v přední oblasti elektrické topné zařízení 6, tedy permanentně ohřívané katalyticky aktivní pásmo. U elektrického topného zařízení 6 se může jednat o malé topné těleso, například topnou tyč nebo jiný topný prvek. Toto elektrické topné zařízení 6 je napájeno ze zdroje 8 energie, například z lokálního akumulátoru 44 energie, tvořeného baterií. Elektrické topné zařízení 6 je zařízením, dodávajícím tepelnou energii oběma sousedním katalyzátorovým tělesům 2, která jsou znázorněna ve středu obr. 1. Další vedení teplaje naznačeno šipkou w. Objem a topný výkon jsou dimenzovány tak, že jen malá část celkového katalytického povrchu, která je k dispozici, méně než 6 % povrchu, je přiváděním tepelné energie udržována stále na úrovni teploty, která je zvýšena vůči teplotě okolí. Stálý ohřev ústřední části plochy se provádí tak, že uvnitř tohoto pásma se teploty udržují vyšší než 50 °C, výhodně vyšší než 80 °C. Tím se redukce katalytické aktivity, známá jako „stárnutí“, která se při zvýšených teplotách velmi zmenšuje, rozhodujícím způsobem dále minimalizuje v důsledku například sorpce škodlivých látek z kontaminované atmosféry v běžném provozu jaderné elektrárny.
Podle obr. 1 obsahuje rekombinační zařízení více navzájem paralelně uspořádaných katalyzátorových desek, neboli katalyzátorových těles 2, sestávajících obvyklým způsobem (EP 0 527 968 Cl) vždy se základní desky z ocelového plechu a z po obou stranách naneseného katalytického materiálu, jako je platina a palladium. Uspořádání jednotlivých katalyzátorových těles 2, která dohromady mají předem daný katalytický povrch, je upevněno v kovovém nosiči 10 silově a
-4CZ 298742 B6 pomocí jejich vzájemné tvarové úpravy. Vzájemná vzdálenost základních desek z ocelového plechu je menší než 2 cm, výhodně 1 cm. Dodržení vzdálenosti mezi katalyzátorovými plechy v rámci těchto hodnot je žádoucí, neboť na základě stavu laminámího proudění mezi katalyzátorovými tělesy 2 ve tvaru desek se podaří konvekcí realizovat jen nedostatečný přenos tepla a teplo se primárně přenáší zářením. Pomocí silového spojení většího než 0,1 kp mezi jednotlivými katalyzátorovými tělesy 2 o tloušťce přibližně 0,04 mm a mezi kovovým nosičem 10, nastane po startu katalyzátoru přímé vedení tepla do sousedního katalyzátorového tělesa 2.
Další vedení tepla v kovovém nosiči 10 je znázorněno vodorovnými šipkami w.
Aby se ochlazování okolními vlivy udrželo malé, je mezi stěnou 12 krytu a kovovým nosičem JO ío uspořádána izolující vzduchová mezera 14, která může mít šířku větší než 5 mm. Místo vzduchové mezery 14 se může také uspořádat masivní izolační vrstva. V důsledku vzduchové mezery M se sníží venkovní teploty, ovlivňující rekombinaci, takže při vyšších koncentracích vodíku, například 8 až 10 % objem., je možný provoz zařízení bez zapálení.
Podle obr. 2 je mezi dvěma katalyzátorovými tělesy 2 katalytického rekombinačního zařízení opět uspořádáno elektricky ohřívané topné tělesa jako elektrické topné zařízení 6. Toto elektrické topné zařízení 6 sestává v podstatě ze žhavicí spirály 16, kteráje napojena na zdroj 8 energie a z kolem ní uspořádaného drátového úpletu 18, který je dobrým vodičem tepla a vede teplo, trvale vytvářené žhavicí spirálou 16, na obě katalyzátorová tělesa 2. Za tím účelem doléhá drátový úplet
18 pevně na povrch obou katalyzátorových těles 2 ve tvaru desek. Po obou stranách elektrického topného zařízení 6 jsou uspořádána filtrační tělesa 20. Tato filtrační tělesa 20 sestávají z kovového filtračního rouna a/nebo sorpčního média, například z aktivního uhlí nebo zeolitu. Takovými filtračními tělesy 20 se může udržet výskyt aerosolových a/nebo plynových škodlivých látek v tomto citlivém pásmu jen v malých množstvích.
Na obr. 3 je znázorněno, že z pásma, ohřátého elektrickým topným zařízením 6 obou sousedních katalyzátorových těles 2, je teplo vedeno na další katalyzátorová tělesa 2. K. tomu slouží dopravní prvky 22 tepla, která jsou vytvořeny zejména ve tvaru tyče nebo desky a sestávají z kovu. Mohou se také rozkládat přes více katalyzátorových těles 2. Vedení teplaje také zde vyznačeno šipkami
W.
Na obr. 4 je znázorněno rekombinační zařízení 24, které je uspořádáno uvnitř bezpečnostní nádrže 26 reaktoru, ze které je znázorněna její stěna 28. Rekombinační zařízení 24 je vytvořeno zejména tak, jak je znázorněno a popsáno v patentovém spise EP 0 527 968. Ovšem i zde jsou navzájem rovnoběžně uspořádaná katalyzátorová tělesa 2 ve tvaru desky. Bezpečnostní nádrž 26 je opatřena vstupním otvorem 30 a kolmo k němu uspořádaným výstupním otvorem 32. Navzájem rovnoběžně uspořádaná katalyzátorová tělesa 2 ve tvaru desek se nacházejí v dolní oblasti 34. Zde je také umístěno elektrické topné zařízení 6, které je v případě poruchy napájeno prostřednictvím přepínače 36 neboli spínacího prvku z interní elektrické napájecí jednotky 38 nebo prostřednictvím průchodky 4Ό ve stěně 28 z externí elektrické napájecí jednotky 42 při normálním provozu. Přepínač 36 je ovládán tak, že při výpadku externí elektrické napájecí jednotky 42 přepne napájení na lokální interní elektrickou napájecí jednotku 38.
Z obr. 5 je zřejmé, že elektrické topné zařízení 6 v rekombinačním zařízení 24 je trvale napájeno baterie odolné proti záření, která je uspořádána buď v rekombinačním zařízení 24 nebo přímo vedle něho. Zde se tedy jedná o decentralizované napájení energií, které je odolné proti poruchám, přičemž baterie je tvořena lokálním akumulátorem 44 energie.
K obr. 4 a 5 je nutné uvést ještě následující: V důsledku parciálního vytápění se nutná potřeba energie, zejména v případě poruchy, minimalizuje tak dalece, například na méně než 100 W, výhodně na méně než 10 W, že přívod energie z akumulátorů je možný po dobu více hodin.
Akumulátor 44 energie, uspořádaný uvnitř bezpečnostní nádrže 26 reaktoru podle obr. 5, sestává z jedné nebo více oddělených elektrických baterií jako akumulátorů 44 energie, které jsou při
-5CZ 298742 B6 výpadku napájecího proudu v provozu po dobu více než dvou hodin, výhodně po dobu více než dvaceti čtyř hodin, a udržují po tuto dobu vytápění a ohřívání aktivního pásma katalyzátoru.
Podle obr. 6 je rekombinační zařízení 24 opatřeno akumulačním zařízením 50 tepla. Toto akumu5 lační zařízení 50 tepla obsahuje tekutý nebo pevný akumulační materiál akumulující teplo. Akumulační zařízení 50 teplaje udržováno prostřednictvím elektrického odporového topení (neznázoměného) stále na zvýšené teplotě vyšší než 200 °C, výhodně vyšší než 400 °C. Toho se dosáhne externí elektrickou napájecí jednotkou 42. Akumulační zařízení 50 teplaje přitom pro udržování nepatrných ztrát tepla opatřeno izolací 52, zejména vakuovou izolací nebo izolací ío z pevné hmoty. Doprava tepla z akumulačního zařízení 50 tepla k elektrickému topnému zařízení 6 v rekombinačním zařízení 24 se provádí přímým vedením tepla, a sice prostřednictvím izolovaného dopravního prvku 54 tepla, například kovové tyče. V případě, že napájecí vedení mezi odporovým topením v akumulačním zařízení 50 tepla a externí elektrickou napájecí jednotkou 42 je přerušeno, postačí akumulované teplo k tomu, aby udrželo předem danou nepatrnou plochu katalytického povrchu na zvýšené teplotě, a sice po dobu více hodin. Uspořádání pasivní katalyzátorové části pro iniciační zapálení se provádí také zde proti směru proudění v níže položené části neboli v dolní oblasti 34 rekombinačního zařízení 24.
Na obr. 7 je znázorněn topný prvek jako elektrické topné zařízení 6, které obsahuje žhavicí spirá20 lu 56 a drátový úplet 58 nebo katalytickou vrstvou opatřené filtrační rouno. Posledně uvedené filtrační rouno je upevněno na držáku 60 nebo přímo na katalyzátorovém tělese 2 ve tvaru desky.
Z obr. 8 je zřejmé, že elektricky vytápěný topný prvek je více nebo míně integrován do katalyzátorového tělesa 2 nebo na něm může přímo ležet. Toto posledně uvedené provedení je znázor25 něno. Nosné těleso 62 ve tvaru desky, zejména austenitická kovová fólie, je pokryto elektrickou izolační vrstvou 64. V této izolační vrstvě 64 je umístěn pro elektrické vytápění uspořádaný klikatý žhavicí pás 66. Na izolační vrstvě 64 leží katalyzátorové těleso 2 ve tvaru desky, z něhož je z důvodu lepší přehlednosti znázorněna jen část. Katalyzátorové těleso 2 je zde opět provedeno jako tenká deska z ušlechtilého kovu, která je nahoře opatřena katalyzátorovou vrstvou na bázi palladia a platiny.
V důsledku relativně nepatrné potřeby energie zařízení, znázorněného na obr. 1 až 8, je možná kombinace s napájením měřicích zařízení v bezpečnostní nádrži v reaktoru, jako například s napájením měření vodíku H2. To znamená poměrně nepatrné náklady.
Pro obnovení katalytické aktivity se může přídavně (cyklicky nebo také například v rámci opakované testování ručně) navodit krátkodobá vysoká teplota vyšší než 200 °C, například pomocí spouštěče 70 na obr. 4. Tím se dosáhne velmi účinné reaktivizace vytápěné katalytické části v oblasti topného prvku, takže se v běžném provozu vystačí s vytápěním na zřetelně nižší úrovni, neboť reversibilní katalyzátorové jedy se kvalitativně adsorbují.

Claims (20)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob zahájení reakce vodíku a kyslíku v katalytickém rekombinačním nebo zapalovacím zařízení, které obsahuje alespoň jedno katalyzátorové těleso (2) s předem daným katalytickým povrchem, zejména pro jadernou elektrárnu, vyznačující se tím, že nepatrná část
    50 celkového katalytického povrchu se přiváděním energie trvale udržuje na úrovni teploty, která je vůči okolí zvýšena.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že na zvýšené úrovni teploty se udržuje méně než 5 % celkového katalytického povrchu.
    -6CZ 298742 B6
  3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že přiváděná energie pro udržování katalytického povrchu na zvýšené úrovni teploty se odebírá z místního akumulátoru (44) energie, zejména z baterie.
  4. 5 4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vy z n a č uj í c í se t í m , že přívod energie pro udržování katalytického povrchu na zvýšené úrovni teploty se provádí trvalým vytápěním elektrickým topným zařízením (6) nebo katalyticky aktivním pásmem.
    5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se použije rekomío binaěního nebo zapalovacího zařízení (24) v bezpečnostní nádrži (26) jaderné elektrárny.
  5. 6. Způsob podle jednoho z nároků laž5, vyznačující se tím, že uvedená nepatrná část katalytického povrchu se udržuje na teplotě vyšší než 50 °C, s výhodou vyšší než 80 °C.
    15
  6. 7. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že přiváděná energie se odebírá z ústředního zařízení pro napájení proudem a teprve při výpadku tohoto ústředního zařízení pro napájení proudem se odebírá z místního akumulátoru (44) elektrické energie.
  7. 8. Způsob podle jednoho z nároků laž7, vyznačující se tím, že uvedená nepatrná
    20 část katalytického povrchu se trvale udržuje na vyšší úrovni teploty kapalným nebo pevným materiálem akumulujícím a vydávajícím energii prostřednictvím dopravního prvku (54) tepla, přičemž akumulační zařízení (50) tepla se prostřednictvím vytápění udržuje trvale na vyšší teplotě, zejména na teplotě vyšší než 200 °C.
    25
  8. 9. Zařízení k zahájení reakce vodíku a kyslíku v katalytickém rekombinačním nebo zapalovacím zařízení, které obsahuje katalyzátorová tělesa (2) s předem daným katalytickým povrchem, vyznačující se tím, že obsahuje zařízení pro přívod energie, kterým je nepatrná část celkového katalytického povrchu přiváděním energie trvale udržována na úrovni teploty, kteráje vůči okolí zvýšena.
  9. 10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že nepatrná část činí méně než 5 % celkového katalytického povrchu.
  10. 11. Zařízení podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že zařízení pro přívod
    35 energie obsahuje jednak zdroj elektrické energie a jednak katalyticky aktivní pásmo.
  11. 12. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že zařízení pro přívod energie obsahuje místní akumulátor (44) energie, zejména baterii.
    40
  12. 13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že zařízení pro přívod energie obsahuje ústřední zařízení pro napájení proudem a přepínač (36), ovladatelný tak, že teprve při výpadku ústředního zařízení pro napájení proudem dojde k přepnutí z tohoto ústředního zařízení pro napájení proudem na místní akumulátory (44) elektrické energie.
    45
  13. 14. Zařízení podle jednoho z nároků 9 až 13, vyznačující se tím, že od zmíněné nepatrné části katalytického povrchu k další části katalytického povrchu je veden alespoň jeden dopravní prvek (22) tepla ve formě vodiče tepla, který je s výhodou proveden z kovu.
  14. 15. Zařízení podle jednoho z nároků 9 až 14, vyznačující se tím, že zařízení pro
    50 přívod energie obsahuje akumulační zařízení (50), kteráje tepelně spojeno prostřednictvím dalšího dopravního prvku (54) tepla s uvedenou nepatrnou částí katalytického povrchu.
  15. 16. Zařízení podle nároku 15, vyznačující se tím, že obsahuje topné zařízení (6) pro vytápění dopravního prvku (54) tepla, které je s výhodou vytvořeno jako elektrické odporové
    55 topení.
    -7CZ 298742 B6
  16. 17. Zařízení podle nároku 15 nebo 16, vyznačující se tím, že akumulační zařízení (50) teplaje tvořeno akumulátorem tepla obklopeným izolací (52).
    5
  17. 18. Zařízení podle jednoho z nároků 9 až 17, vyznačující se tím, že elektrické topné zařízení (6) obsahuje trvale vytápějící žhavicí spirálu (16).
  18. 19. Zařízení podle jednoho z nároků 9 až 18, vyznačující se tím, že elektrické topné zařízení (6) je topným tělesem, které je uspořádáno mezi dvěma sousedními katalyzátorovými ío tělesy (2).
  19. 20. Zařízení podle jednoho z nároků 9 až 19, vyznačující se tím, že elektrické topné zařízení (6) obsahuje klikatý žhavicí pás (66), který je uspořádán v rovině rovnoběžné s katalyzátorovým tělesem (2) provedeným ve tvaru desky.
  20. 21. Zařízení podle jednoho z nároků 9 až 20, vyznačující se tím, že elektrické topné zařízení (6) a katalyzátorová tělesa (2) jsou umístěny v krytu (24).
CZ0071199A 1996-09-09 1997-08-27 Způsob zahájení reakce vodíku a kyslíku v katalytickém rekombinačním nebo zapalovacím zařízení a zařízení k provádění tohoto způsobu CZ298742B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19636555A DE19636555C1 (de) 1996-09-09 1996-09-09 Verfahren und Einrichtung zur Einleitung einer Wasserstoff-Sauerstoff-Reaktion in einem Reaktor-Sicherheitsbehälter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ71199A3 CZ71199A3 (cs) 1999-12-15
CZ298742B6 true CZ298742B6 (cs) 2008-01-16

Family

ID=7805041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ0071199A CZ298742B6 (cs) 1996-09-09 1997-08-27 Způsob zahájení reakce vodíku a kyslíku v katalytickém rekombinačním nebo zapalovacím zařízení a zařízení k provádění tohoto způsobu

Country Status (14)

Country Link
US (1) US6491877B1 (cs)
EP (1) EP0923776B1 (cs)
JP (1) JP3566303B2 (cs)
KR (1) KR100522558B1 (cs)
CN (1) CN1124620C (cs)
BG (1) BG63136B1 (cs)
CZ (1) CZ298742B6 (cs)
DE (2) DE19636555C1 (cs)
ES (1) ES2183213T3 (cs)
HU (1) HU222480B1 (cs)
RU (1) RU2187853C2 (cs)
TW (1) TW339442B (cs)
UA (1) UA44361C2 (cs)
WO (1) WO1998011561A1 (cs)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10221490A (ja) * 1997-02-06 1998-08-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水素ガス含有空気の処理装置
DE19914814C1 (de) * 1999-03-31 2000-12-14 Siemens Ag Rekombinationseinrichtung und Verfahren zur katalytischen Rekombination von Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid mit Sauerstoff in einem Gasgemisch
US7347978B2 (en) * 2002-08-09 2008-03-25 H2Gen Innovations, Inc. Electrically heated catalyst support plate and method for starting up water gas shift reactors
EP3438423A1 (de) * 2017-08-04 2019-02-06 Lumenion GmbH Energiespeicher zum speichern von elektrischer energie als wärme und verfahren hierzu
CN108053896B (zh) * 2017-11-28 2020-02-21 上海交通大学 一种氢气催化复合器
JP7390233B2 (ja) * 2020-03-30 2023-12-01 三菱重工業株式会社 ガス流動促進装置
CN113113159A (zh) * 2021-04-09 2021-07-13 哈尔滨工程大学 一种组件结构氢气复合器的优化装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3873440A (en) * 1973-11-14 1975-03-25 Universal Oil Prod Co Startup method for exothermic catalytic reaction zones
US4762093A (en) * 1987-04-10 1988-08-09 General Motors Corporation Compact catalytic dissociator system for cold starting methanol-fueled cars

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3770389A (en) * 1971-11-11 1973-11-06 Ford Motor Co Catalytic converter with electrically resistive catalyst support
US4014984A (en) * 1972-10-27 1977-03-29 Universal Oil Products Company Recombining of dissociated hydrogen and oxygen
US3984980A (en) * 1975-08-05 1976-10-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Integral heater thermal energy storage device
DE3004677C2 (de) * 1980-02-08 1984-05-03 Brown Boveri Reaktor GmbH, 6800 Mannheim Einrichtung zum Abbau des im Sicherheitsbehälter einer wassergekühlten Kernreaktoranlage eingeschlossenen Wasserstoffs
FR2501529B1 (fr) * 1981-03-12 1987-03-06 Borax Francais Procede pour effectuer une reaction chimique fortement exothermique et appareil pour mettre en oeuvre ce procede
DE3143989C1 (de) * 1981-11-05 1983-02-03 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Kernkraftwerk mit einem Sicherheitsbehaelter
US4563672A (en) * 1984-02-07 1986-01-07 Wormald U.S., Inc. Microprocessor automatic program fail reset circuit
DE3533140A1 (de) * 1985-09-17 1987-03-19 Wengenrodt Fa Russfilter fuer dieselmotore ii
US4780271A (en) * 1985-10-02 1988-10-25 Westinghouse Electric Corp. Process and apparatus for burning gases containing hydrogen and for cooling resulting combustion gases
DE3604416A1 (de) * 1986-02-12 1987-08-13 Grs Ges Fuer Reaktorsicherheit Vorrichtung zur beseitigung von wasserstoff
DE3614267A1 (de) * 1986-04-26 1987-10-29 Siemens Ag Kernkraftwerk mit einem wassergekuehlten reaktordruckbehaelter
DE3725290A1 (de) * 1987-07-30 1989-02-16 Kernforschungsanlage Juelich Palladiumlegierung als katalysator zur oxidation von wasserstoff in wasserstoff und sauerstoff enthaltender atmosphaere
DE3816012A1 (de) * 1987-08-14 1989-11-16 Siemens Ag Vorrichtung zur rekombination von wasserstoff und sauerstoff
DE4015228A1 (de) * 1990-05-11 1991-11-14 Siemens Ag Vorrichtung fuer die rekombination von wasserstoff und sauerstoff sowie verwendung der vorrichtung
DE4035971A1 (de) * 1990-11-12 1992-05-14 Emitec Emissionstechnologie Beheizbare katalysatoranordnung fuer die abgasreinigung von verbrennungsmotoren
DE4125085A1 (de) * 1991-07-29 1993-02-04 Siemens Ag Verfahren und geraet zum rekombinieren und/oder zuenden von wasserstoff, enthalten in einem h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-luft-dampf-gemisch, insbesondere fuer kernkraftwerke
DE4319973A1 (de) * 1993-06-17 1995-02-16 Forschungszentrum Juelich Gmbh Katalysatoren zur Beseitigung von Wasserstoff aus einer Wasserstoff, Luft und Dampf enthaltenden Atmosphäre
JPH0719035A (ja) * 1993-06-21 1995-01-20 Toyota Motor Corp 部分加熱式触媒コンバータ
DE19530749A1 (de) * 1995-08-22 1997-03-06 Hjs Fahrzeugtechnik Gmbh & Co Vorrichtung zum Entfernen von Rußpartikeln aus Abgasen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3873440A (en) * 1973-11-14 1975-03-25 Universal Oil Prod Co Startup method for exothermic catalytic reaction zones
US4762093A (en) * 1987-04-10 1988-08-09 General Motors Corporation Compact catalytic dissociator system for cold starting methanol-fueled cars

Also Published As

Publication number Publication date
DE19636555C1 (de) 1998-01-15
HUP0000601A2 (hu) 2000-06-28
WO1998011561A1 (de) 1998-03-19
EP0923776A1 (de) 1999-06-23
RU2187853C2 (ru) 2002-08-20
CN1124620C (zh) 2003-10-15
KR20000036003A (ko) 2000-06-26
JP2001500262A (ja) 2001-01-09
HU222480B1 (hu) 2003-07-28
US6491877B1 (en) 2002-12-10
HUP0000601A3 (en) 2001-12-28
JP3566303B2 (ja) 2004-09-15
DE59708277D1 (de) 2002-10-24
BG63136B1 (bg) 2001-04-30
ES2183213T3 (es) 2003-03-16
EP0923776B1 (de) 2002-09-18
UA44361C2 (uk) 2002-02-15
TW339442B (en) 1998-09-01
CZ71199A3 (cs) 1999-12-15
KR100522558B1 (ko) 2005-10-19
CN1228870A (zh) 1999-09-15
BG103229A (en) 2000-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2179758C2 (ru) Каталитическая система и рекомбинационное устройство для рекомбинации водорода и кислорода, в частности, для атомной электростанции
US6524534B1 (en) Apparatus for removing flammable gas
CA2709226C (en) Recombiner element
CA2420763A1 (en) Portable hydrogen source
JP3537449B2 (ja) 混合ガス中の水素の再結合装置
CZ298742B6 (cs) Způsob zahájení reakce vodíku a kyslíku v katalytickém rekombinačním nebo zapalovacím zařízení a zařízení k provádění tohoto způsobu
JP4813663B2 (ja) 触媒構成素子
CN112271003A (zh) 核电厂非能动消氢装置和消氢系统
WO2003015206A1 (en) Anode gas burner for inert gas generation
JP2000178007A (ja) 水素精製装置
Heck et al. Hydrogen reduction following severe accidents using the dual recombiner—igniter concept
CN216738402U (zh) 一种热焖容器的防爆系统
CA2249581C (en) Apparatus for treating air containing hydrogen gas
CN105336380B (zh) 自供电氢气处理设备和具有其的核电站安全壳
JPH11281787A (ja) 可燃性ガス処理設備を備えた原子炉格納容器
RU2599145C1 (ru) Рекомбинатор и способ рекомбинации водорода или метана и кислорода в газовой смеси
RU77488U1 (ru) Пассивный автокаталитический рекомбинатор водорода и кислорода для работы в среде с высоким содержанием водорода
JP2000088988A (ja) 可燃性ガス処理設備を備えた原子炉格納容器
JP6526587B2 (ja) 水素センサシステム
ES2313838B1 (es) Sistema para la eliminacion de hidrogeno del interior de boyas estancas evitando la formacion de atmosferas explosivas.
CZ32732U1 (cs) Systém odfuků palivového článku typu PEM s katalytickým spalovačem vodíku
Mullins et al. Adsorption mechanisms of translationally-energetic O sub 2 and N sub 2: direct dissociation versus direct molecular chemisorption
GB2290410A (en) Device for catalytic combination of hydrogen and oxygen eg. produced during operation of storage batteries in an enclosed space

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20140827