FR3012248A1

FR3012248A1 -

Info

Publication number: FR3012248A1
Application number: FR1459975A
Authority: FR
Inventors: Jin Ho Song; Hwan Yeol Kim; Yong Mann Song; Kwang Soon Ha
Original assignee: Korea Atomic Energy Research Institute KAERI
Current assignee: Korea Atomic Energy Research Institute KAERI
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2015-04-24
Anticipated expiration: 2034-10-17
Also published as: KR20150045032A; CN104575632A; JP5977304B2; JP2015078832A; CN104575632B; FR3012248B1; US10468146B2; US20150108128A1

Abstract

Un contrôleur de combustion pour un gaz combustible comprend un cadre de support (800) comportant un orifice d'entrée de gaz combustible (100) formé à une extrémité inférieure de celui-ci et un orifice d'entrée de fluide (120) formé sur une surface latérale de celui-ci, une maille de coupage (200) disposée sur l'orifice d'entrée de gaz combustible (100) ou sous un orifice de sortie (150) du contrôleur de combustion pour un gaz combustible et fixée au cadre de support (800), et au moins un recombinateur (300) disposé sur ou sous la maille de coupage (200) et installé de façon fixe sur le cadre de support (800).

Description

CONTRÔLEUR DE COMBUSTION POUR GAZ COMBUSTIBLE La présente invention concerne un contrôleur de combustion pour un gaz combustible d'une centrale nucléaire à réacteur à eau sous pression, et plus particulièrement, un contrôleur de combustion pour un gaz combustible installé dans une extrémité arrière d'un système avec évent à filtre à l'extérieur d'une enceinte de confinement ou une cheminée externe, configuré pour convertir un gaz combustible, tel que de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, ou analogues, en vapeur d'eau, dioxyde de carbone, ou analogues, et simultanément, actionné par lui-même sans aucune alimentation électrique externe. Bien qu'un système avec évent à filtre d'une enceinte de confinement installé dans une centrale 15 nucléaire remplisse une fonction de décharge de l'hydrogène, du monoxyde de carbone et d'un gaz non condensable dans l'atmosphère, lorsque de l'hydrogène et un gaz combustible sont rapidement déchargés dans l'atmosphère, une combustion de l'hydrogène se produit. 20 En particulier, lorsque de l'air est introduit depuis l'extérieur, une flamme de combustion peut entraîner un retour de flamme dans une direction de l'équipement avec évent filtré. Par conséquent, lorsque la flamme est générée, une tour d'échappement ou une cheminée 25 d'échappement peut être endommagée, et naturellement, lorsque le retour de flamme se produit, l'équipement peut être sérieusement endommagé selon les circonstances. En particulier, lorsque du monoxyde de carbone n'est pas complètement brûlé pour être directement déchargé dans l'atmosphère, le monoxyde de carbone peut être nocif pour le corps humain. En attendant, un appareil passif pour éliminer l'hydrogène est installé dans l'enceinte de confinement. 5 L'appareil passif est un système recombinateur autocatalytique passif (« Passive Autocatalytic Recombiner » ou PAR). Selon une échelle de l'enceinte de confinement de la centrale nucléaire, environ 20 à 40 appareils passifs sont installés pour éliminer 10 l'hydrogène de l'enceinte de confinement par combustion catalytique d'hydrogène. Le PAR classique susmentionné est un PAR passif décrit dans la publication de modèle d'utilité coréen n° 20-0464123, et comprend un corps de couvercle 15 comportant un orifice d'entrée formé à une extrémité inférieure de celui-ci et à travers lequel de l'air comprenant un gaz d'hydrogène est introduit, des orifices de décharge formés sur trois surfaces d'une extrémité supérieure de celui-ci et à travers lesquels 20 l'air introduit est déchargé, et une plaque de guidage inclinée à partir des trois surfaces vers la surface restante pour guider l'écoulement d'air vers les orifices de décharge ; un corps catalyseur de type nid d'abeille monté sur une extrémité inférieure du corps 25 de couvercle pour réagir avec le gaz d'hydrogène introduit pour éliminer l'hydrogène ; et un ensemble de logement de corps catalyseur, sur lequel le corps catalyseur se trouve, configuré pour monter de façon séparable le corps catalyseur sur l'extrémité 30 inférieure du corps de couvercle, dans lequel une plaque de toiture, installée sur les trois surfaces, dans lesquelles les orifices de décharge sont formés, est prévue sur une extrémité supérieure du corps de couvercle pour empêcher un liquide tombé à partir du dessus d'être introduit dans le corps de couvercle à travers les orifices de décharge. Cependant, même lorsqu'un raccord catalytique automatique est installé dans l'enceinte de confinement, un gaz combustible, tel que de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, et ainsi de suite, dans l'enceinte de confinement est déchargé vers l'atmosphère à travers l'équipement avec évent filtré sans être complètement oxydé lorsque le gaz combustible est évacué vers l'extérieur de l'enceinte de confinement à travers l'équipement avec évent filtré. Par conséquent, même lorsque le recombinateur catalytique automatique passif décrit dans l'art antérieur est installé dans l'enceinte de confinement, un équipement supplémentaire est nécessaire pour éliminer un gaz combustible, tel que de l'hydrogène ou du monoxyde de carbone, qui, est de façon inévitable, déchargé vers l'extérieur. Cependant, le PAR décrit dans la publication de modèle d'utilité coréen n° 20-0464123 est une structure qui ne peut pas être installée à l'extrémité arrière de l'équipement avec évent filtré à l'extérieur de l'enceinte de confinement ou la cheminée externe. Afin de résoudre ces problèmes, la présente invention concerne un contrôleur de combustion pour un gaz combustible installé à une extrémité arrière d'un équipement avec évent filtré à l'extérieur d'une enceinte de confinement ou une extrémité arrière d'un autre équipement d'échappement et capable de réaliser un contrôle de combustion stable sans aucune probabilité d'explosion d'hydrogène par l'intermédiaire d'une réaction de recombination stable de l'air avec un gaz combustible, empêchant la décharge de monoxyde de carbone toxique, et empêchant un retour de flamme à travers une maille de coupage. En outre, le contrôleur peut être utilisé dans un tuyau de décharge du gaz combustible dans un équipement d'une industrie générale. Selon un aspect de la présente invention, un contrôleur de combustion pour un gaz combustible est proposé qui comprend : un cadre de support comportant un orifice d'entrée de gaz combustible formé à une extrémité inférieure de celui-ci et un orifice d'entrée de fluide formé sur une surface latérale de celui-ci ; une maille de coupage disposé sur l'orifice d'entrée de gaz combustible ou sous un orifice de sortie du contrôleur de combustion pour un gaz combustible et fixé au cadre de support ; et au moins un recombinateur disposé sur ou sous la maille de coupage et installé de façon fixe sur le cadre de support. L'homme du métier ordinaire comprendra plus facilement les objets, caractéristiques et avantages ci-dessus et autres de la présente invention grâce à la description détaillée des modes de réalisation illustratifs de celle-ci en faisant référence aux dessins joints, sur lesquels : la figure 1 est une vue représentant un contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon un mode de réalisation de la présente invention ; la figure 2 est une vue en coupe transversale représentant une configuration du contrôleur de combustion pour un gaz combustible d'un réacteur à eau sous pression de la figure 1 ; la figure 3A est une vue représentant une maille de coupage d'un premier mode de réalisation de la figure 2 ; la figure 3B est une vue représentant une maille de coupage d'un second mode de réalisation de la figure 2 ; la figure 4A est une vue en perspective 10 représentant un recombinateur du premier mode de réalisation de la figure 2 ; la figure 4B est une vue en perspective représentant un recombinateur du second mode de réalisation de la figure 2 ; 15 la figure 5 est une vue représentant un état d'installation d'un ventilateur du contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon la présente invention ; et la figure 6 est une vue en coupe transversale 20 prise le long de la ligne A-A de la figure 5. Des avantages et caractéristiques de la présente invention et une méthode pour accomplir ceux-ci seront évidents à partir de modes de réalisation décrits ci-dessous en faisant référence aux dessins joints. 25 Cependant, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessous mais peut être mise en oeuvre dans diverses modifications. Les modes de réalisation suivants sont décrits afin de permettre à l'homme du métier ordinaire 30 de réaliser et de pratiquer la présente invention. Pour décrire clairement la présente invention, des parties ne concernant pas la description sont omises des dessins. Des numéros de références identiques font référence à des éléments identiques dans la totalité de 5 la description des dessins. Ci-après, un contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon un mode de réalisation illustratif de la présente invention va être décrit en faisant référence aux dessins joints, mais certains éléments 10 non connexes à l'esprit de la présente invention seront omis ou simplifiés. Cependant, les éléments omis ne sont pas des caractéristiques nécessaires à la présente invention mais peuvent être accouplés et utilisés dans la présente invention par l'homme du métier. 15 La figure 1 est une vue représentant un mode de réalisation d'un contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon la présente invention. Comme cela est représenté sur la figure 1, une valve de régulation de pression d'enceinte de 20 confinement 510 destinée à être ouverte lorsqu'une pression dans une enceinte de confinement 500 atteint une certaine pression ou plus est installée à l'extérieur de l'enceinte de confinement 500 pour maintenir uniformément une pression dans l'enceinte de 25 confinement 500. Comme la valve de régulation de pression d'enceinte de confinement 510 est automatiquement ouverte lorsque la pression dans l'enceinte de confinement 500 atteint une certaine valeur ou plus 30 indépendamment d'une concentration en hydrogène dans l'enceinte de confinement 500, un gaz combustible et substances radioactives présentes dans l'enceinte de confinement 500 sont déchargés vers la valve de régulation de pression d'enceinte de confinement 510 avec de l'air pour être introduits dans un équipement avec évent filtré 600. Ici, comme l'équipement avec évent filtré 600 remplit une fonction d'élimination de la vapeur radioactive et des produits de fission inclus dans l'air introduit, lorsque la vapeur radioactive et les produits de fission inclus dans l'air introduit sont éliminés, des concentrations en hydrogène et monoxyde de carbone dans le gaz déchargé à partir de l'équipement avec évent filtré 600 sont augmentées jusqu'à des niveaux relativement élevés. Par conséquent, comme le gaz combustible, tel que de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, et ainsi de suite, inclus dans le gaz déchargé à partir de l'équipement avec évent filtré 600 doit être éliminé afin de ne pas être déchargé vers l'extérieur, un recombinateur catalytique automatique doit être installé dans une cheminée de centrale nucléaire 700 à travers laquelle le gaz filtré dans l'équipement avec évent filtré 600 est déchargé. Bien que le contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon le mode de réalisation de la présente invention représenté sur la figure 1 ait été décrit comme étant installé dans la cheminée de centrale nucléaire 700, la présente invention n'est pas limitée à ceci, il peut être installé dans l'équipement avec évent filtré 600. Dans ce cas, le contrôleur de combustion pour un gaz combustible peut être installé dans un trajet d'écoulement d'un gaz combustible ou un réservoir de stockage d'un gaz combustible disposé dans l'équipement avec évent filtré 600. La figure 2 est une vue en coupe transversale représentant une configuration du contrôleur de 5 combustion pour un gaz combustible de la figure 1. Comme cela est représenté sur la figure 2, le contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon le mode de réalisation de la présente invention comprend un cadre de support comportant un orifice de 10 sortie 150 formé à une extrémité supérieure de celui-ci, et un orifice d'entrée de fluide externe 120 configuré pour être ouvert dans la partie inférieure afin qu'un orifice d'entrée de gaz combustible 100 soit formé à une extrémité inférieure de celui-ci à travers lequel 15 un gaz combustible est introduit, et formé sur une paroi latérale du cadre de support pour introduire de l'air externe, une maille de coupage 200 disposée pardessus l'orifice d'entrée de gaz combustible 100 et accouplée et fixée à un côté du cadre de support, et un 20 recombinateur 300 disposé sur la maille de coupage 200 et accouplé et fixé à un côté du cadre de support. Bien que la maille de coupage 200 du mode de réalisation de la présente invention représenté sur la figure 2 ait été décrite comme étant disposée par- 25 dessus l'orifice d'entrée de gaz combustible 100, la présente invention n'est pas limitée à ceci, elle peut être installée sous l'orifice de sortie 150 du contrôleur de combustion pour un gaz combustible. Dans ce cas, naturellement, le recombinateur 300 est disposé 30 sous la maille de coupage 200.

Par conséquent, le gaz combustible déchargé à partir de l'orifice de sortie de l'équipement avec évent filtré 600 est introduit dans la cheminée de centrale nucléaire 700 à travers l'orifice d'entrée de gaz combustible 100, et, ici, l'orifice d'entrée de fluide externe 120 peut comporter une structure dans laquelle le gaz combustible peut être facilement introduit, à partir de l'extérieur, à l'intérieur, plutôt que déchargé de l'intérieur vers l'extérieur.

En attendant, le gaz combustible introduit dans l'orifice d'entrée de gaz combustible 100 passe à travers la maille de coupage 200. pour arriver au recombinateur 300 possédant une structure en nid d'abeille, et la maille de coupage 200 est installée pour empêcher un retour de flamme et la propagation de la flamme réalise une réaction de recombination stable. À savoir, une température de la flamme est réduite en raison de transfert de chaleur vers la maille de coupage 200 alors que la flamme se propage à travers la maille de coupage 200 pour réduire l'intensité de la flamme, et, dans un aspect chimique, la maille de coupage 200 change un radical actif qui accélère une réaction de ramification en chaîne en une espèce chimique stable, et ainsi, réduit un taux de réaction chimique pour réduire l'intensité de la flamme. Par conséquent, lorsqu'un niveau du transfert de chaleur et un niveau d'une réaction de terminaison de radical sont intensifiés jusqu'à un certain niveau, ou plus, la flamme peut être éteinte, et la combustion d'hydrogène peut être contrôlée en utilisant une atténuation d'intensité de flamme et des phénomènes d'extinction de flamme. Les figures 3A et 3B sont des vues représentant des modes de réalisation de la maille de coupage de la figure 2. Comme cela est représenté sur les figures 3A et 3B, la maille de coupage 200 configurée pour empêcher la propagation de la flamme est une structure de filet métallique fin, qui peut être une structure de filet en acier inoxydable, et la taille et la structure de la grille de la maille de coupage 200 peuvent être différentes selon un type du gaz combustible. Le gaz combustible passant à travers la maille de coupage 200 est introduit dans le recombinateur 300 avec l'air introduit à partir de l'orifice d'entrée de fluide 120, et le gaz combustible réagit avec l'oxygène inclus dans l'air. Ici, comme cela est représenté sur les dessins, une forme de maille de coupage peut être modifiée selon une forme du recombinateur.

Les figures 4A et 4B sont des vues en perspective représentant des modes de réalisation du recombinateur de la figure 2. Comme cela est représenté sur les figures 4A et 4B, le recombinateur 300 est une structure dans laquelle un catalyseur est appliqué sur une surface de la structure en nid d'abeille, et un mélange de platine ou de palladium et dioxyde de titane ou alumine peut être utilisé en tant que catalyseur qui peut recombiner l'hydrogène et le monoxyde de carbone. Le recombinateur 300 selon la présente invention n'est pas limité à la structure en nid d'abeille susmentionnée et peut présenter une structure en plaque. Un matériau du catalyseur n'est pas particulièrement limité du moment que le gaz 5 d'hydrogène réagit avec l'oxygène pour être éliminé. Par exemple, de l'alumine est appliqué et puis du platine est appliqué sur celle-ci pour être utilisés en tant que catalyseur. Le recombinateur 300 représenté sur les figures 4A et 4B est installé dans une 10 cheminée 700 dans un multi-étage de sorte que la totalité du gaz combustible soit complètement oxydée et puis déchargée vers l'extérieur. Ici, le recombinateur 300 peut présenter diverses formes, telles qu'une forme circulaire ou rectangulaire, selon 15 la nécessité, du moment que le recombinateur 300 puisse être fixé dans la cheminée. En attendant, une combustion peut se produire sur le recombinateur 300 lorsque les concentrations en hydrogène et monoxyde de carbone sont élevées. Dans ce 20 cas, la flamme peut s'écouler vers l'arrière. Afin d'empêcher l'écoulement vers l'arrière, la maille de coupage 200 est installée sous le recombinateur 300 comme cela est décrit ci-dessus. Le gaz combustible passant à travers la maille de 25 coupage 200 est introduit dans le recombinateur 300 avec l'air introduit à travers l'orifice d'entrée de fluide 120, et le gaz combustible réagit avec l'oxygène inclus dans l'air pour être converti en vapeur d'eau, dioxyde de carbone, un gaz non condensable, et ainsi de 30 suite. Comme une telle réaction est généralement une réaction exothermique et le gaz est chauffé, le gaz combustible peut être déchargé par l'effet de flottabilité lorsque le contrôleur de combustion pour un gaz combustible est installé dans une direction de gravité. À savoir, la plupart des gaz sont déchargés 5 sur le contrôleur de combustion pour un gaz combustible par flottabilité, et un débit du gaz combustible déchargé vers l'atmosphère externe à travers l'orifice d'entrée peut presque être négligé. En outre, comme la flottabilité du gaz combustible est générée par la 10 chaleur générée lors de la recombinaison et le gaz combustible est déplacé jusqu'au-dessus du recombinateur 300 et déchargé, le contrôleur de combustion pour un gaz combustible peut être entraîné sous forme d'équipement passif sans énergie séparée. 15 Comme cela est décrit ci-dessus, comme le gaz combustible est converti en vapeur d'eau, dioxyde de carbone, un gaz non condensable, ou analogues, par recombinaison du gaz combustible et de l'air, un contrôle de combustion sûr sans aucune probabilité 20 d'explosion d'hydrogène peut être réalisé. En outre, la décharge de monoxyde de carbone toxique peut être empêchée, et l'écoulement vers l'arrière de la flamme peut être empêché à travers la maille de coupage 200. La figure 5 est une vue d'un autre mode de 25 réalisation du contrôleur de combustion pour un gaz combustible de la centrale nucléaire selon la présente invention, représentant un état dans lequel un ventilateur séparé est installé, et la figure 6 est une vue en coupe transversale prise le long de la ligne A-A 30 de la figure 5.

Comme cela est représenté sur la figure 5, le contrôleur de combustion pour un gaz combustible est installé dans une section annulaire de la cheminée 700, et un ventilateur 400 est installé dans une partie supérieure d'un centre de la section annulaire de sorte que l'air externe (l'atmosphère) soit introduit de force dans une partie inférieure du centre de la section annulaire. Le centre de la section annulaire sert de passage d'introduction d'air externe 410, et l'air introduit à cet instant peut passer à travers un orifice de ventilateur d'entrée de fluide 420 pour décharger sans problème le gaz combustible introduit dans l'orifice d'entrée de gaz combustible 100 à travers l'orifice de sortie de la cheminée de centrale nucléaire 700. Dans ce cas, le recombinateur 300 et la maille de coupage 200 sont configurés pour présenter une forme annulaire formée le long d'une périphérie du passage d'introduction d'air externe 410, comme cela est représenté sur la figure 6. Ici, la maille de coupage 200 peut être sélectivement installée sur ou sous le recombinateur 300. Cependant, le contrôleur de combustion d'un gaz combustible présentant la forme annulaire selon le mode de réalisation présente la section annulaire, dont une partie inférieure est fermée, de sorte que toute quantité du gaz combustible introduit dans le passage d'introduction d'air externe 410 soit empêchée d'être directement déchargée vers l'atmosphère. En attendant, la figure 6 est une vue d'un autre 30 mode de réalisation du recombinateur 300 présentant une forme annulaire, représentant une vue en coupe transversale prise le long de la ligne A-A de la figure 5. Comme cela est représenté sur la figure 6, le cadre de support 800 présente une forme annulaire, le ventilateur 400 est installé au centre de la section annulaire, et le recombinateur 300 présentant une forme annulaire est installé dans le cadre de support 800. Comme cela peut être vu à partir de ce qui précède, le contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon la présente invention est installé dans le tuyau d'échappement ou la cheminée d'échappement de l'équipement avec évent filtré à l'extérieur de l'enceinte de confinement et capable de réaliser un contrôle de combustion stable sans aucune probabilité d'explosion d'hydrogène par l'intermédiaire d'une réaction de recombinaison du gaz combustible, empêchant la décharge de monoxyde de carbone, qui est un gaz toxique, et empêchant l'écoulement vers l'arrière de la flamme et la propagation de la flamme à travers la maille de coupage.

L'homme du métier comprendra que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation illustratifs décrits ci-dessus de la présente invention sans s'éloigner de l'esprit ou de la portée de l'invention. Ainsi, il est prévu que la présente invention couvre toutes telles modifications à condition qu'elles soient au sein de la portée des revendications jointes et de leurs équivalents.

Claims

REVENDICATIONS1. Contrôleur de combustion pour un gaz combustible, comprenant : un cadre de support (800) comportant un orifice d'entrée de gaz combustible (100) formé à une extrémité 5 inférieure de celui-ci et un orifice d'entrée de fluide (120) formé sur une surface latérale de celui- ci ; une maille de coupage (200) disposée sur l'orifice d'entrée de gaz combustible (100) ou sous un 10 orifice de sortie (150) du contrôleur de combustion pour un gaz combustible et fixé au cadre de support (800) ; et au moins un recombinateur (300) disposé sur ou sous la maille de coupage (200) et installé de façon 15 fixe sur le cadre de support (800).
2. Contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon la revendication 1, dans lequel le recombinateur (300) possède une structure dans laquelle 20 un catalyseur est appliqué sur une surface d'une structure en nid d'abeille ou une structure en plaque.
3. Contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon la revendication 2, dans lequel le 25 catalyseur est un mélange de platine ou palladium et dioxyde de titane ou alumine.
4. Contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon la revendication 1, dans lequel lerecombinateur (300) est installé de manière multiétagée.
5. Contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon la revendication 1, dans lequel le cadre de support (800) présente une forme annulaire, et un ventilateur (400) est installé sur un côté supérieur d'un centre de la section annulaire de sorte que de l'air externe soit introduit de force dans une partie 10 inférieure du centre de la section annulaire.
6. Contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur de combustion pour un gaz combustible est 15 installé dans une cheminée externe (700) disposée à l'extérieur d'une enceinte de confinement de centrale nucléaire (500).
7. Contrôleur de combustion pour un gaz 20 combustible selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur de combustion pour un gaz combustible est installé dans un équipement avec évent filtré (600) disposé à l'extérieur d'une enceinte de confinement de centrale nucléaire (500). 25
8. Contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon la revendication 7, dans lequel le contrôleur de combustion pour un gaz combustible est installé sur un trajet d'écoulement d'un gaz 30 combustible disposé dans l'équipement avec évent filtré (600).
9. Contrôleur de combustion pour un gaz combustible selon la revendication 7, dans lequel le contrôleur de combustion pour un gaz combustible est installé dans un réservoir de stockage d'un gaz combustible disposé dans l'équipement avec évent filtré (600).