RU2059302C1 - Система очистки газообразных продуктов аварии на атомной электростанции - Google Patents

Abstract

Использование: ядерная энергетика. Сущность изобретения: система очистки газообразных продуктов аварии на АЭС содержит установку 1 для конденсации пара, устройство 2 для сообщения установки 1 с помещением, в котором расположен возможный источник газообразных продуктов аварии, вентиляционную 4 и расположенный в ее основании мокрый газгольдер в виде концентричных полых цилиндров 6 и 7 колокола 8, стенка 9 которого погружена в заполненный водой 10 зазор 11 между цилиндрами 6 и 7. Система снабжена устройством 12 дезактивации неконцентрирующихся газов, в которой патрубок 13 ввода радиоактивно загрязненных неконцентрирующихся газов сообщен с полостью 15 колокола 8, а патрубок 16 отвода дезактивированных неконденсирующихся газов - с вентиляционной трубой 4. Полость 18 внутреннего цилиндра 7 снабжена трубами 19, сообщенными трубопроводом 20 с устройством 1, и заполнена водой 21, под уровень которой заведены концы 22 труб 19. Данная система очистки позволяет надежно локализовать последствия аварии и обеспечить надежную защиту окружающей среды от радиоактивного заражения. 1 ил.

Description

Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано для очистки газообразных продуктов аварии на атомной электростанции (АЭС), возникающей при разрыве технологического канала ядерного реактора типа РБМК.

Обязательным условием разработки, строительства и эксплуатации АЭС является наличие надежных систем локализации возможных аварий, предназначенных для защиты обслуживающего персонала и окружающей среды от воздействия радиоактивных веществ, присутствующих в продуктах аварии.

Одним из видов проектных аварий на АЭС является разрыв технологического канала реактора. При данной аварии водный теплоноситель первого контура, имеющий высокие значения параметров давления и температуры, при истечении через повреждение интенсивно вскипает с образованием пара, который при смешении с воздухом, присутствующим в помещении реактора, приводит к образованию радиоактивной парогазовой смеси. За счет значительного объема последней в герметичном помещении реактора резко повышается давление, что может привести к разрушению строительных элементов помещения и выходу радиоактивных веществ в окружающую среду. Поэтому атомные станции снабжаются системой безопасности, которая должна выполнять две основные функции: снижение давления газообразных продуктов аварии до безопасного уровня и очистку их от радиоактивных веществ перед сбросом в окружающую среду.

Основными элементами такой системы должны быть устройство для конденсации пара, герметичное помещение для приема радиоактивно загрязненных неконденсирующихся газов и устройство для дезактивации последних.

Именно такое решение позволит достичь необходимого результата надежно локализовать газообразные продукты аварии, очистить их от радиоактивного загрязнения и обеспечить, тем самым, защиту обслуживающего персонала и окружающей среды.

Известна система локализации аварии на АЭС [1] содержащая здание системы локализации с размещенными в нем устройством для конденсации пара и мокрым газгольдером, а также устройство для сообщения устройства для конденсации пара с помещением, в котором расположен возможный источник газообразных продуктов аварии. Пространство над водой в емкости сообщено трубой с переточным каналом.

Срабатывание данной системы в случае аварии в реакторном здании происходит следующим образом. Газообразные продукты аварии через устройство для сообщения помещения, в котором расположен возможный источник аварии, с устройством для конденсации пара, поступают в последнее, где, проходя через перфорированный колокол, попадают в слой жидкости, в которой происходит конденсация пара из смеси. Радиоактивно загрязненные неконденсирующиеся газы через перфорированное днище емкости поступают в колокол мокрого газгольдера и поднимают его, при этом жидкость, находившаяся в колоколе, истекает из емкости через то же перфорированное днище, благодаря чему осуществляется дополнительная конденсация пара, если она не произошла полностью в колоколе при прохождении пара через слой жидкости. При подъеме колокола из бетонного цилиндра чистый воздух выбрасывается в атмосферу через отверстие. При снижении давления в реакторном пространстве радиоактивно загрязненные неконденсирующиеся газы из колокола по трубе и переточному каналу возвращаются в реакторное пространство.

Данная система позволяет снизить давление парогазовой смеси, выделяющейся при аварии, до безопасного уровня за счет конденсации пара. Неконденсирующиеся газы локализуются в колоколе газгольдера и системе герметичных помещений в течение времени, необходимого для снижения радиоактивности за счет естественного распада до уровня, позволяющего их сброс в окружающую среду.

Однако отсутствие в системе устройства для дезактивации радиоактивных газов приводит к необходимости выдержки их в колоколе газгольдера и системе герметичных помещений в течение длительного времени (несколько недель), что приводит к задержке в проведении восстановительных работ после аварии. Кроме того, концентрация в сбросных газах радионуклидов с длительным периодом полураспада практически останется без изменения. Наличие подвижных элементов системы не исключает возможности отказа в работе из-за перекосов и заклинивания колокола. В этом случае уменьшается объем помещения для приема неконденсирующихся газов, что приведет к превышению допустимого давления в элементах системы и, соответственно, к возможному их разрушению с выходом радиоактивных газов в окружающую среду.

Таким образом, данная система локализации не обеспечивает предъявляемых к ней требований по безопасности обслуживающего персонала и охране окружающей среды.

Известна система очистки газообразных продуктов аварии, содержащая устройство для конденсации пара, устройство для сообщения последнего с помещением, в котором расположен возможный источник газообразных продуктов аварии, выполненное в виде снабженных гидрозатворами трубопроводов (источником газообразных продуктов аварии является реактор типа РБМК), вентиляционную трубу и расположенный в ее основании мокрый газгольдер в виде концентричных полых цилиндров и колокола, стенка которого погружена в заполненный водой зазор между цилиндрами. Полость колокола над водой сообщена трубопроводом с устройством для конденсации пара, выполненным в виде кожухотрубчатого теплообменника, по трубам которого постоянно циркулирует холодная вода.

Данная система, как наиболее близкая по технической сущности к заявляемой, принята в качестве прототипа.

При разрыве технологического канала ядерного реактора типа РБМ-К образуется большой объем радиоактивных газообразных продуктов, за счет чего повышается давление в помещении, в котором расположен источник аварии (реактор). При определенном значении давления срабатывают гидрозатворы и парогазовая смесь по трубопроводам поступает в устройство для конденсации пара. Здесь пар конденсируется, что обусловливает снижение давления газообразных продуктов, а неконденсирующиеся газы по трубопроводу направляются в полость колокола над водой. Под давлением газов колокол всплывает на высоту, достаточную для локализации всего объема радиоактивно загрязненных неконденсирующихся газов.

Данная система обеспечивает снижение давления продуктов аварии за счет конденсации пара и локализацию радиоактивных неконденсирующихся газов в герметичных помещениях. Однако, как и описанная выше система, данная система не обеспечивает требований по безопасности из-за отсутствия в ней устройства для дезактивации неконденсирующихся газов и наличия подвижного устройства (колокола) с возможностью его перекоса и заклинивания.Кроме того, система имеет недостатки, связанные с наличием в ней постоянно работающего активного устройства для создания циркуляции воды в устройстве для конденсации пара, т. е. не соблюдается принцип "пассивности" системы. Это приводит, во-первых, к появлению дополнительного канала отказов в работе системы, не скомпенсированного никакими другими устройствами. Во-вторых, постоянная циркуляция охлаждающей воды по трубкам устройства для конденсации пара приводит с течением времени к постепенному заиливанию и зарастанию внутренних поверхностей, что снижает интенсивность теплообмена в устройстве, приводящего, в свою очередь, к проскоку несконденсировавшегося пара в колокол газгольдера. В результате давление в колоколе и связанной с ним системе герметичных помещений может превысить допустимое значение и вызвать разрушение строительных кон- струкций с выходом радиоактивных веществ в окружающую среду. Использованное в системе предохранительное устройство в виде гидрозатвора позволяет избежать разрушения элементов системы, однако приводит к выходу радиоактивных веществ в окружающую среду с указанными выше отрицательными последствиями.

Недостатки системы прототипа не позволяют достичь необходимый технический результат надежную локализацию и очистку газообразных продуктов аварии для обеспечения защиты обслуживающего персонала и окружающей среды от радиоактивного заражения.

Предлагаемая система содержит устройство для конденсации пара, устройство для сообщения последнего с помещением, в котором расположен возможный источник газообразных продуктов аварии, вентиляционную трубу и расположенный в ее основании мокрый газгольдер в виде концентричных полых цилиндров и колокола, стенка которого погружена в заполненный водой зазор между цилиндрами.

На чертеже показана система для очистки газообразных продуктов аварии на АЭС.

Система содержит устройство 1 для конденсации пара, представляющее собой кожухотрубчатый теплообменник, устройство для сообщения устройства 1 с помещением, в котором расположен источник газообразных продуктов аварии в виде трубопроводов 2, снабженных гидрозатворами 3, необходимыми для исключения возможных утечек радиоактивных веществ из помещения, где находится реактор, во время его работы, вентиляционную трубу 4 с выходным отверстием 5 в верхней части и расположенный в ее основании мокрый газгольдер в виде концентричных полых цилиндров 6 и 7 и колокола 8, стенка 9 которого погружена в заполненный водой 10 зазор 11 между цилиндрами 6 и 7.

Система снабжена устройством 12 дезактивации неконденсирующихся газов, в котором патрубок 13 ввода радиоактивно загрязненных газов трубопроводом 14 сообщен с полостью 15 колокола 8 над водой 10, а патрубок 16 отвода неконденсирующихся газов трубопроводом 17 сообщен с вентиляционной трубой 4, при этом полость 18 внутреннего цилиндра 7 снабжена трубами 19, сообщенными трубопроводом 20 с устройством 1, и заполнена водой 21, под уровень которой заведены концы 22 труб 19.

В качестве устройства 12 дезактивации неконденсирующихся газов могут быть использованы известные системы очистки радиоактивных газов, в частности системы улавливания радионуклидов на активированном угле.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При разрыве технологического канала реактора водный теплоноситель первого контура при истечении через повреждение интенсивно вскипает с образованием пара, который при смешении с воздухом, находящимся в помещении реактора, образует радиоактивную парогазовую смесь. За счет значительного объема смеси в помещении реактора повышается давление и при достижении избыточного давления, превышающего высоту залива гидрозатворов 3, последние срабатывают и парогазовая смесь по трубопроводам 2 поступает в устройство 1 для конденсации пара, охлаждаемого циркулирующей водой. За счет конденсации пара снижается давление смеси. Неконденсирующиеся газы и часть несконденсированного в устройстве 1 пара (из-за зарастания и заиливания трубок) по трубопроводу 20 поступают в трубы 19, через нижние концы которых далее вводятся в слой воды 21.

Пар конденсируется в воде, а неконденсирующиеся газы, частично очищаясь в воде от радиоактивных веществ, выходят в полость 15 колокола 8. Под действием их давления колокол 8 поднимается. Из полости 15 колокола 8 газы направляются по трубопроводу 14 через патрубок 13 в устройство 12 дезактивации радиоактивно загрязненных неконденсирующихся газов. Дезактивированные в устройстве 12 до уровня, позволяющего сброс в атмосферу, неконденсирующиеся газы через патрубок 16 по трубопроводу 17 поступают в вентиляционную трубу и через отверстие 5 выбрасываются в атмосферу, не создавая опасности радиоактивного заражения окружающей среды. Радиоактивные вещества локализованы в системе очистки газообразных продуктов аварии.

Дезактивацию сред с радиоактивными веществами, дезактивацию оборудования системы и помещения, где произошла авария, а также ремонтные работы после аварии ведут в установленном порядке известными методами.

Предлагаемая система исключает возможность повышения давления в ее частях сверх допустимого значения за счет обеспечения надежной конденсации пара из продуктов аварии (даже при заиливании и зарастании трубок устройства 1 для конденсации пара) и непрерывного отвода во время аварии в окружающую среду очищенных в устройстве 12 дезактивации неконденсирующихся газов, при котором даже заклинивание колокола 8 не приводит к отрицательным последствиям.

Использование изобретения на атомных электростанциях позволит надежно локализовать последствия аварии, обеспечит надежную защиту от радиоактивного заражения обслуживающего персонала станции и окружающей среды.

Claims (1)

1. СИСТЕМА ОЧИСТКИ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ АВАРИИ НА АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, содержащая устройство для конденсации пара, устройство для сообщения последнего с помещением, в котором расположен возможный источник газообразных продуктов аварии, вентиляционную трубу и расположенный в ее основании мокрый газгольдер в виде концентрических полых цилиндров и колокола, стенка которого погружена в заполненный водой зазор между цилиндрами, отличающаяся тем, что система снабжена устройством дезактивации неконденсирующихся газов, в котором патрубок ввода радиоактивно загрязненных неконденсирующих газов сообщен с полостью колокола над водой, а патрубок отвода дезактивированных неконденсирующихся газов с вентиляционной трубой, при этом полость внутреннего цилиндра снабжена трубами, сообщенными трубопроводом с устройством для конденсации пара, и заполнена водой, под уровень которой заведены концы труб.