RU2197762C2 - Apparatus for decontaminating steam-gas mixtures flowing during excess pressure relief from under containments of nuclear power plants - Google Patents

Apparatus for decontaminating steam-gas mixtures flowing during excess pressure relief from under containments of nuclear power plants Download PDF

Info

Publication number
RU2197762C2
RU2197762C2 RU2001107449/06A RU2001107449A RU2197762C2 RU 2197762 C2 RU2197762 C2 RU 2197762C2 RU 2001107449/06 A RU2001107449/06 A RU 2001107449/06A RU 2001107449 A RU2001107449 A RU 2001107449A RU 2197762 C2 RU2197762 C2 RU 2197762C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vapor
gas
filter
washing solution
pressure tank
Prior art date
Application number
RU2001107449/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001107449A (en
Inventor
Е.А. Бабенко
Ю.Н. Дулепов
В.В. Глушко
А.Л. Гарзанов
П.Д. Славягин
В.А. Двухименный
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения"
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 Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" filed Critical Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения"
Priority to RU2001107449/06A priority Critical patent/RU2197762C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2197762C2 publication Critical patent/RU2197762C2/en
Publication of RU2001107449A publication Critical patent/RU2001107449A/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

FIELD: accident confinement at nuclear power plants. SUBSTANCE: apparatus used for treatment of materials contaminated with radioactive nuclides and also for filtering gaseous wastes at radiochemical factories has high-pressure tank filled with detergent that accommodates jet-type direct-contact devices immersed in detergent, with devices for distributing steam-gas mixture over sectional area of tank, mounted on their top, entrainment traps, pipe unions for inlet and outlet of steam-gas mixtures being decontaminated, and filter using loose filter sorbent. Filter is disposed outside high-pressure tank above detergent level and communicates with pipe union for inlet of steam-gas mixtures to be decontaminated. Entrainment traps are mounted inside high-pressure tank above detergent level. Direct- contact devices are made in the form of ejectors. Filter elements of entrainment trap mounted upstream of pipe union for outlet of decontaminated steam-gas mixtures are made of glass fiber. EFFECT: facilitated entrapping of all forms of volatile iodine and aerosol residue by ejectors and entrainment traps; preventing unwanted wetting of sorbent and maintaining its sorbing capacity. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для обработки материалов с радиоактивным заражением с целью устранения этого заражения и может быть использовано преимущественно при локализации последствий аварий на атомной электростанции. The invention relates to devices for processing materials with radioactive contamination in order to eliminate this contamination and can be used primarily for localizing the consequences of accidents at a nuclear power plant.

Одной из мер по управлению аварией, предотвращения повреждения защитной оболочки ядерного реактора является сброс давления из защитной оболочки с фильтрацией выводимых радиоактивных сред. При фильтрации происходит очистка парогазовой смеси от радиоактивных аэрозолей и летучих форм радиоактивного молекулярного йода и радиоактивного органического йода для исключения выброса радиоактивных веществ в окружающую среду. One of the measures to manage the accident, to prevent damage to the protective shell of a nuclear reactor is to relieve pressure from the protective shell by filtering the resulting radioactive media. During filtration, the vapor-gas mixture is cleaned of radioactive aerosols and volatile forms of radioactive molecular iodine and radioactive organic iodine to prevent the release of radioactive substances into the environment.

В настоящее время в связи с масштабным введением в эксплуатацию атомных электростанций перед российскими специалистами поставлена задача по разработке высокоэффективной системы улавливания продуктов деления (УПД). Currently, in connection with the large-scale commissioning of nuclear power plants, Russian specialists have been tasked with developing a highly efficient fission product capture system (FFP).

Анализ научно-технической и патентной документации, результатов исследований российских моделей УПД-систем, совместных российских и зарубежных систем в Германии и США показали, что наиболее эффективными, удовлетворяющими требованиям по очистке парогазовых смесей от радиоактивных веществ, являются устройства, оборудованные несколькими ступенями очистки. The analysis of scientific, technical and patent documentation, the results of studies of Russian models of UPD systems, joint Russian and foreign systems in Germany and the USA showed that the devices that are equipped with several stages of cleaning are the most effective, satisfying the requirements for cleaning gas-vapor mixtures from radioactive substances.

Как правило, устройство представляет собой резервуар, заполненный моющим раствором, под уровнем которого установлены смешивающие устройства струйного типа (трубы Вентури, сопла) и размещенные над ними распределители, используемые для дробления газовых пузырей и выравнивания потока парогазовой смеси по сечению резервуара. Над уровнем моющего раствора размещены каплеуловители (влагоотделители) с фильтрующими элементами из металловолокна или металлической сетки. Typically, a device is a tank filled with a washing solution, under the level of which there are installed jet-type mixing devices (Venturi pipes, nozzles) and distributors placed above them, used to crush gas bubbles and equalize the vapor-gas mixture flow over the tank section. Drop separators (dehumidifiers) with filter elements made of metal fiber or metal mesh are placed above the level of the washing solution.

При этом российская система УПД содержит и фильтр с сыпучим фильтрующим сорбентом "Термоксид", с помощью которого происходит основное улавливание летучих форм йода (молекулярного и органического), а также улавливание мелкодисперсных аэрозолей. At the same time, the Russian UPD system also contains a filter with a loose filtering sorbent "Thermoxide", with the help of which the main capture of volatile forms of iodine (molecular and organic), as well as the capture of fine aerosols.

Рассмотрим более подробно известные из мирового уровня техники решения, техническая сущность которых основана на описанных выше конструктивных элементах. Let us consider in more detail the solutions known from the world level of technology, the technical essence of which is based on the structural elements described above.

Известно устройство для очистки потоков парогазовых смесей, образующихся при сбросе избыточного давления из-под защитных оболочек атомных электростанций (см. патент СССР 1718740, кл. G 21 F 9/02,14.04.89, заявитель-фирма "Сименс" ФРГ), включающее резервуар высокого давления с моющим раствором, моющие устройства Вентури, расположенные внутри резервуара высокого давления в объеме моющего раствора, каплеотделители и волокнистые фильтры, при этом выходные отверстия моющих устройств Вентури расположены выше уровня моющего раствора в зоне наибольшего горизонтального сечения резервуара высокого давления, причем над выходными отверстиями моющих устройств Вентури установлены отбойные пластины для каплеотделения, а над поверхностью моющего раствора расположены фильтры из металлических волокон, каждый из которых состоит из трех слоев, причем толщина волокон во внешних слоях каждого из фильтров составляет от 8 до 20 мкм, во внутреннем слое от 8 до 7 мкм, а толщина каждого слоя фильтров составляет 10-20 мм:
В соответствии с зависимыми пунктами формулы рассматриваемого изобретения оно может быть усовершенствовано, а именно:
- в резервуаре высокого давления с моющим раствором размещены две различно наклоненные относительно горизонтали трубы, на которых под прямым углом расположены моющие устройства Вентури, имеющие различную длину и оканчивающиеся в одной горизонтальной плоскости;
- моющие устройства Вентури в объеме моющего раствора могут иметь в направлении движения парогазовой смеси две расположенные на расстоянии одна от другой входные зоны, причем расстояние между зонами не менее двойной ширины горловины моющего устройства Вентури;
- фильтры из металлических волокон объединены друг с другом попарно.
A device for cleaning flows of gas-vapor mixtures formed during the discharge of excess pressure from under the protective shells of nuclear power plants (see USSR patent 1718740, class G 21 F 9 / 02,14.04.89, applicant company "Siemens" Germany), including a high pressure tank with a washing solution, Venturi washing devices located inside the high pressure tank in the volume of the washing solution, droplet separators and fiber filters, while the vents of the Venturi washing devices are located above the level of the washing solution in the zone of the greatest isontal section of the pressure vessel, and overhead vents of the venturi washing devices are fitted with drop plates for droplet separation, and filters made of metal fibers are located above the surface of the washing solution, each of which consists of three layers, and the thickness of the fibers in the outer layers of each filter is from 8 up to 20 microns, in the inner layer from 8 to 7 microns, and the thickness of each layer of filters is 10-20 mm:
In accordance with the dependent claims of the invention under consideration, it can be improved, namely:
- in the high pressure tank with the washing solution, two differently inclined pipes relative to the horizontal are placed on which Venturi washing devices are located at right angles, having different lengths and ending in the same horizontal plane;
- Venturi washing devices in the volume of the washing solution can have two inlet zones located at a distance from one another in the direction of the gas-vapor mixture, the distance between the zones being at least twice the neck width of the Venturi washing device;
- Filters made of metal fibers are combined with each other in pairs.

При аварии, сопровождающейся плавлением зоны ядерного реактора, в защитной оболочке поднимается давление до опасной величины, и устройство для очистки выходящей из защитной оболочки парогазовой смеси автоматически подключается к оболочке и вентиляционной трубе. Поток парогазовой смеси поступает через штуцер входа ее в резервуар и под действием разности давлений на входе (давление в защитной оболочке) и выходе (атмосферное давление) из устройства проходит через моющие устройства Вентури. В них происходит эффективный захват аэрозолей и летучих продуктов деления диспергированной моющей жидкостью, всасываемой через сопла внутрь моющих устройств. Образующаяся парожидкостная смесь выходит их моющих устройств Вентури и проходит через моющую жидкость в резервуаре высокого давления, где также очищается от аэрозолей и летучих продуктов деления. Затем при прохождении парогазовой смеси сквозь металловолокнистые фильтры происходит улавливание аэрозолей, не уловленных в моющей жидкости резервуара высокого давления, а также аэрозолей, образующихся при лопании воздушных пузырьков на поверхности жидкости, и капель жидкости, захваченной парогазовой смесью при выходе из моющей жидкости в резервуаре. In an accident accompanied by melting of the nuclear reactor zone, the pressure in the protective shell rises to a dangerous value, and the device for cleaning the vapor-gas mixture emerging from the protective shell is automatically connected to the shell and the ventilation pipe. The vapor-gas mixture flows through its inlet into the tank and, under the influence of the pressure difference at the inlet (pressure in the containment) and the outlet (atmospheric pressure) from the device, passes through the Venturi washing devices. In them there is an effective capture of aerosols and volatile fission products by dispersed washing liquid, which is sucked through nozzles into washing devices. The resulting vapor-liquid mixture leaves their Venturi washing devices and passes through the washing liquid in the high pressure tank, where it is also cleaned of aerosols and volatile fission products. Then, when the vapor-gas mixture passes through metal-fiber filters, aerosols that are not trapped in the washing liquid of the high-pressure tank, as well as aerosols generated by the bursting of air bubbles on the surface of the liquid, and droplets of liquid trapped in the vapor-gas mixture when leaving the washing liquid in the tank are captured.

Данное устройство, работающее в режиме скользящего давления, показало хорошие результаты по улавливанию аэрозолей и йода. This device, operating in sliding pressure mode, has shown good results in the capture of aerosols and iodine.

Однако следует отметить, что некоторые конструктивные недостатки известного устройства не позволяют максимально эффективно осуществить процесс очистки поступающей из защитной оболочки парогазовой смеси. However, it should be noted that some structural disadvantages of the known device do not allow the most efficient implementation of the cleaning process coming from the protective shell of the vapor-gas mixture.

Так, выполненные в боковой стенке моющих устройств Вентури отверстия ограничивают расход инжектируемого моющего раствора из резервуара, а значит и ограничивают соотношение вступающих во взаимодействие парогазовой смеси и моющего раствора в сторону снижения последнего. Это не способствует более интенсивному переносу аэрозолей и летучих форм йода из газообразной среды в жидкую. Thus, the openings made in the side wall of the Venturi washing devices limit the flow rate of the injected washing solution from the tank, and therefore limit the ratio of the combined gas mixture of the washing solution to the washing solution in the direction of decreasing the latter. This does not contribute to a more intensive transfer of aerosols and volatile forms of iodine from a gaseous medium to a liquid one.

Доказательством существования такой проблемы является то, что в устройстве по патенту СССР 1718740 потребовалось увеличить количество отверстий - "моющие устройства Вентури имеют в направлении движения парогазовой смеси две расположенные на расстоянии одна от другой входные зоны" (имеются в виду отверстия в боковой стенке моющего устройства Вентури). The proof of the existence of such a problem is that in the device according to the USSR patent 1718740 it was necessary to increase the number of holes - "Venturi washing devices have two inlet zones located at a distance from the vapor-gas mixture in the direction of movement" (we mean holes in the side wall of the Venturi washing device )

Операция выполнения отверстий трудоемка и дорого стоит. The operation of making holes is laborious and expensive.

Кроме того, выполненные из металлических волокон, имеющих микронный поперечный размер, фильтры, расположенные над моющим раствором, подвергаются коррозионному разрушению испарениями моющего раствора в течение всего срока эксплуатации (30-50 лет) в безаварийном режиме. In addition, filters made of metal fibers having a micron lateral size located above the washing solution are corroded by the fumes of the washing solution during the entire period of operation (30-50 years) in a trouble-free mode.

В известном устройстве отсутствует фильтр с сыпучим фильтрующим сорбентом, а значит и менее эффективно улавливаются все формы летучего йода. In the known device there is no filter with a loose filtering sorbent, which means that all forms of volatile iodine are less effectively captured.

Поэтому в случае аварии известный фильтр не может в силу перечисленных недостатков обеспечить необходимую степень очистки парогазовой смеси перед выбросом в окружающую среду и необходимо предусматривать дополнительную очистку. Therefore, in the event of an accident, a known filter cannot, due to the above-mentioned shortcomings, provide the necessary degree of purification of the gas-vapor mixture before being discharged into the environment, and it is necessary to provide for additional purification.

Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является разработанное фирмой "Sulzer", Швейцария, устройство для улавливания продуктов деления, применяемое "для вентинга контайнмента" (см. сборник отчетов "Усовершенствование системы улавливания продуктов при авариях на АЭС с ВВЭР, "Проект: R 2.08/95. Результаты. Проекты. Издание: Siemens Power Generation под эгидой EUROPEAN COMISSION, а именно задание 2. "Оценка состояния дел с разработкой систем улавливания продуктов деления на Западе", с.14, 15, фиг. 11). Closest to the claimed and adopted as a prototype is a device for the capture of fission products developed by Sulzer, Switzerland, used for “ventilation of containment” (see the collection of reports “Improvement of the system for capturing products during accidents at WWER nuclear power plants,” Project: R 2.08 / 95. Results, Projects, Edition: Siemens Power Generation under the auspices of EUROPEAN COMISSION, namely task 2. "Assessment of the status of the development of fission products capture systems in the West", p.14, 15, Fig. 11).

Устройство или фильтр по тексту отчета включает резервуар высокого давления (сосуд - в Отчете) с моющим раствором, расположенные внутри резервуара высокого давления в объеме моющего раствора смешивающие устройства струйного типа (набор сопел Вентури - в Отчете) и над ними устройства для распределения парогазовых смесей (смешивающие элементы Зульцера, расположенные в двух слоях в середине резервуара по его сечению - в Отчете), каплеотделители (другие слои смешивающих элементов, расположенных в верхней части корпуса, отделяют капли воды из выходящего газопарового потока - в Отчете), размещенные над уровнем моющего раствора, и штуцеры входа и выхода очищаемой парогазовой смеси. Сопла окружены рассеивающими пластинами, расположенными выше выходов сопел, чтобы разрушить водную струю и преобразовать поток в быстро двигающуюся пену. Одновременно происходит и улавливание моющим раствором аэрозолей из парогазовой смеси. The device or filter according to the text of the report includes a high-pressure tank (vessel - in the Report) with washing solution, jet-type mixing devices (a set of Venturi nozzles - in the Report) located inside the high-pressure tank in the volume of the washing solution and devices for distributing gas-vapor mixtures above them ( Sulzer’s mixing elements located in two layers in the middle of the tank along its section - in the Report), droplet separators (other layers of mixing elements located in the upper part of the body separate water droplets from yhodyaschego gas-vapor stream - the Report) located above the level of the cleaning solution, and inlet and outlet fittings to be cleaned gas-vapor mixture. The nozzles are surrounded by diffusion plates located above the nozzle exits to destroy the water jet and convert the flow into a rapidly moving foam. At the same time, aerosols from the vapor-gas mixture are captured by the washing solution.

Парогазовая смесь, преобразовавшись в соплах в парожидкостную смесь, двигается вверх и попадает в смешивающие элементы Зульцера, погруженные в моющий раствор. Смешивающие элементы Зульцера с открытыми самопересекающимися каналами течения рассеивают в жидкости газы, которые несут аэрозоли. Разделяющие силы, возникающие в смешивающих элементах, разбивают газовый поток на маленькие пузыри, в результате чего граница раздела фаз непрерывно возобновляется соединением пузырей и формированием новых пузырей. А поскольку в струе потока в смешивающем элементе имеет место и рассеивание энергии, то поток пузырей и массопередающая поверхность сохраняются. Увеличенная турбулентность в жидкости увеличивает массообмен. The vapor-gas mixture, having converted into nozzles into the vapor-liquid mixture, moves upward and enters the Sulzer mixing elements immersed in the washing solution. Sulzer's mixing elements with open, self-intersecting flow channels scatter gases that carry aerosols in the liquid. The separating forces arising in the mixing elements break the gas stream into small bubbles, as a result of which the phase boundary is continuously renewed by the combination of bubbles and the formation of new bubbles. And since energy dispersion also takes place in the stream jet in the mixing element, the stream of bubbles and the mass transfer surface are preserved. Increased fluid turbulence increases mass transfer.

Достоинством конструктивного выполнения рассматриваемого средства производства является то, что он оборудован большим, чем описанный выше аналог, числом ступеней очистки парогазовой и парожидкостной смесей от радиоактивных веществ, что обеспечивает высокую эффективность устройства. Но в то же время конструктивное выполнение ступеней обусловливает недостатки в работе устройства в целом. Выполнение в боковой стенке каждого сопла Вентури входных каналов для всасывания моющего раствора внутрь сопла ограничивает расход инжектируемого моющего раствора, ограничивая тем самым соотношение вступающих во взаимодействие парогазовой смеси и моющего раствора в сторону снижения последнего. Это в свою очередь снижает интенсивность переноса аэрозолей и летучих форм йода из газообразной среды в жидкую. The advantage of the constructive implementation of the considered means of production is that it is equipped with a larger than the analogue described above, the number of steps for cleaning gas-vapor and vapor-liquid mixtures from radioactive substances, which ensures high efficiency of the device. But at the same time, the constructive implementation of the steps causes deficiencies in the operation of the device as a whole. The implementation in the side wall of each Venturi nozzle of the inlet channels for the suction of the washing solution inside the nozzle limits the flow rate of the injected washing solution, thereby limiting the ratio of the combined gas-vapor mixture and the washing solution in the direction of decreasing the latter. This in turn reduces the intensity of the transfer of aerosols and volatile forms of iodine from a gaseous medium to a liquid one.

Выполненные из гофрированной тонколистовой стали каплеотделители (смешивающие элементы, расположенные над уровнем моющего раствора в середине резервуара и в верхней части его) подвержены разрушению в условиях постоянного испарения моющего раствора. Отсутствие в устройстве фильтра с сыпучим фильтрующим сорбентом, который мог бы обеспечить не менее чем 100-кратную очистку парогазовой смеси от каждой из форм йода, вкупе с перечисленными выше недостатками не позволит известному устройству обеспечить необходимую степень очистки парогазовой и парожидкостной смесей перед выбросом в окружающую среду. Droplet separators made of corrugated sheet steel (mixing elements located above the level of the washing solution in the middle of the tank and in the upper part of it) are subject to destruction under conditions of constant evaporation of the washing solution. The absence in the device of a filter with a loose filtering sorbent, which could provide at least 100-fold purification of the vapor-gas mixture from each form of iodine, together with the above disadvantages, will not allow the known device to provide the necessary degree of purification of the vapor-gas and vapor-liquid mixtures before discharge into the environment .

Авторами настоящей заявки создано такое устройство, в котором исключены недостатки известных из уровня техники и описанных выше объектов того же назначения. The authors of this application have created such a device that eliminates the disadvantages of the objects of the same purpose known from the prior art and described above.

Заявляемое изобретение - устройство для очистки потоков парогазовых смесей, образующихся при сбросе избыточного давления из-под защитных оболочек атомных электростанций, как и прототип содержит резервуар высокого давления с моющим раствором, расположенные внутри резервуара высокого давления в объеме моющего раствора смешивающие устройства струйного типа и над ними устройства для распределения парожидкостной смеси, каплеотделители, размещенные в резервуаре над уровнем моющего раствора, и штуцеры входа и выхода очищаемых потоков парогазовых смесей. The claimed invention is a device for cleaning flows of gas-vapor mixtures formed during the discharge of excess pressure from under the protective shells of nuclear power plants, as the prototype contains a high pressure tank with a washing solution, located inside the high pressure tank in the volume of the washing solution, jet-type mixing devices and above them devices for distributing the vapor-liquid mixture, droplet separators placed in the tank above the level of the washing solution, and fittings for the input and output of the cleaned steam flows gas mixtures.

Заявляемое устройство отличается от прототипа тем, что оно снабжено размещенным снаружи резервуара высокого давления выше уровня моющего раствора и сообщенным со штуцером входа очищаемых потоков парогазовых смесей фильтром с сыпучим фильтрующим сорбентом, смешивающие устройства струйного типа выполнены в виде эжекторов, а фильтрующие элементы каплеотделителя, установленного перед штуцером выхода очищаемых потоков парогазовых смесей, выполнены из стекловолокна. The inventive device differs from the prototype in that it is equipped with a filter with a bulk filter sorbent located outside the high pressure tank above the level of the washing solution and connected to the inlet of the cleaned gas-vapor mixture streams, the jet-type mixing devices are made in the form of ejectors, and the filter elements of the droplet separator installed in front of the outlet fitting of the cleaned streams of gas-vapor mixtures made of fiberglass.

В соответствии с зависимым пунктом 2 формулы изобретения устройство отличается и тем, что во входных отверстиях сопел эжекторов установлены обратные клапаны, а зависимый п.3 формулы изобретения предусматривает снабжение выходных отверстий сопел эжекторов запорными устройствами. In accordance with the dependent paragraph 2 of the claims, the device is also characterized in that check valves are installed in the inlet openings of the ejector nozzles, and the dependent clause 3 of the claims provides for supplying the outlet openings of the ejector nozzles with locking devices.

Усовершенствование конструкции устройства в соответствии с формулой изобретения, а особенно с признаками отличительной части формулы, предполагает достижение следующих преимуществ перед прототипом:
1. Снабжение устройства для очистки фильтром с сыпучим фильтрующим сорбентом, размещенным снаружи резервуара высокого давления и сообщенным со штуцером входа позволит очистить потоки парогазовой смеси еще до поступления в резервуар. Благодаря массообмену в фильтре основная часть радиоактивных молекулярного и органического йода будет поглощена фильтрующим сорбентом марки Термоксид, чем будет облегчен процесс улавливания остатков всех форм летучего йода, а также аэрозолей в эжекторах и каплеотделителях.
Improving the design of the device in accordance with the claims, and especially with the features of the distinctive part of the formula, involves achieving the following advantages over the prototype:
1. Providing a filter cleaning device with a loose filter sorbent located outside the high pressure tank and connected to the inlet fitting will allow the steam-gas mixture to be cleaned before it enters the tank. Due to mass transfer in the filter, the main part of the radioactive molecular and organic iodine will be absorbed by the Thermoxide filtering sorbent, which will facilitate the capture of residues of all forms of volatile iodine, as well as aerosols in ejectors and droplet separators.

Размещение фильтра выше уровня моющего раствора в резервуаре высокого давления предотвратит нежелательное намокание сорбента при неизбежном подъеме уровня моющего раствора из-за поступившей в резервуар парогазовой смеси и обеспечит сохранение сорбционной емкости сорбента. Placing the filter above the level of the washing solution in the high pressure tank will prevent unwanted wetting of the sorbent in the event of an inevitable rise in the level of the washing solution due to the vapor-gas mixture entering the tank and ensure that the sorption capacity of the sorbent is preserved.

2. Использование эжекторов, а не сопел Вентури, позволит существенно изменить соотношение вступающих во взаимодействие моющего раствора и парогазовой смеси в сторону увеличения моющего раствора. Это приведет к более интенсивному переносу массы (аэрозолей, йода) из парогазовой смеси в моющий раствор;
3. Выполнение фильтрующих элементов каплеотделителя из стекловолокна исключает их коррозию, в то время как вероятность коррозионного разрушения металлических волокон велика. Эта вероятность обусловлена микронным размером волокна в поперечнике. Однако с другой стороны такой минимальный размер металловолокна необходим для достижения заданной степени очистки парогазовой смеси от мельчайших частиц аэрозолей и капель моющего раствора.
2. The use of ejectors, and not Venturi nozzles, will significantly change the ratio of the detergent and steam-gas mixture entering into the interaction towards an increase in the detergent solution. This will lead to a more intensive transfer of the mass (aerosols, iodine) from the vapor-gas mixture to the washing solution;
3. The implementation of the filter elements of the droplet separator of fiberglass eliminates their corrosion, while the likelihood of corrosion destruction of metal fibers is high. This probability is due to the micron size of the fiber across. However, on the other hand, such a minimum size of metal fiber is necessary to achieve a given degree of purification of the vapor-gas mixture from the smallest particles of aerosols and drops of washing solution.

Проведенные авторами опытные испытания заявляемого изобретения выявили, что на фильтрующих элементах из стекловолокна происходит и сорбция йода, что повышает коэффициент очистки парогазовых смесей. The experimental tests of the claimed invention carried out by the authors revealed that iodine sorption occurs on the fiberglass filtering elements, which increases the purification coefficient of gas-vapor mixtures.

Необходимо отметить, что металлическое волокно по сравнению со стекловолокном намного дороже; более того, металлическое волокно в России не производится. It should be noted that metal fiber is much more expensive compared to fiberglass; moreover, metal fiber is not produced in Russia.

4. Установка обратных клапанов во входных отверстиях сопел эжекторов и снабжение выходных отверстий сопел запорными устройствами предотвращают заполнение в режиме ожидания донной полости резервуара высокого давления и штуцера входа парогазовой смеси. Благодаря этому исключаются гидравлические удары, возникающие в начальный период работы устройства для очистки, когда, в отсутствие обратных клапанов и запорных устройств, находящийся в штуцере входа парогазовой смеси и в донной полости резервуара холодный моющий раствор контактирует с парогазовой смесью, имеющей максимальные расход, температуру и давление. 4. Installing check valves in the inlet nozzles of the ejectors and supplying the outlet nozzles with shut-off devices prevent the bottom cavity of the high pressure tank and the inlet of the vapor-gas mixture from filling up in standby mode. Due to this, hydraulic shocks that occur during the initial period of operation of the cleaning device are excluded, when, in the absence of check valves and shut-off devices, the cold washing solution located in the inlet of the gas-vapor mixture and in the bottom cavity of the tank contacts the gas-vapor mixture having the maximum flow rate, temperature and pressure.

Гидравлические удары могут возникать и при существенных колебаниях то в сторону уменьшения, то увеличения расхода парогазовой смеси, поступающей в течение аварийного выброса из защитной оболочки. Обратные клапаны, регулируя расход парогазовой смеси, исключают это негативное явление. Hydraulic shocks can also occur with significant fluctuations, either in the direction of decreasing or increasing the consumption of the vapor-gas mixture supplied during the emergency release from the containment. Check valves, adjusting the flow rate of a gas-vapor mixture, eliminate this negative phenomenon.

Отсутствие сопровождающих гидравлические удары вибраций устройства для очистки обеспечивает стабильную работу, прочность и устойчивость его. The absence of vibrations of the cleaning device accompanying hydraulic shocks ensures stable operation, its strength and stability.

Заявляемое изобретение соответствует всем критериям патентоспособности. The claimed invention meets all the criteria of patentability.

Оно является новым, т.к. на данный момент заявителем не выявлено ни одного известного из уровня техники решения, характеризуемого такой же совокупностью признаков. It is new because at the moment, the applicant has not identified any known solutions from the prior art characterized by the same set of features.

Изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. заявителем не выявлены решения, признаки которых бы совпадали с отличительными признаками изобретения. The invention meets the criterion of "inventive step", because the applicant has not identified solutions whose signs would coincide with the distinguishing features of the invention.

Изобретение промышленно применимо, т.к. оно охарактеризовано конкретными конструктивными признаками, каждый из которых воспроизводим и не противоречит использованию заявляемого устройства в промышленных условиях. При этом вся совокупность признаков и каждый признак в отдельности направлены на достижение ожидаемого технического результата - высокоэффективной очистки парогазовых смесей, образующихся в защитных оболочках ядерных реакторов при аварии на атомных электростанциях, от радиоактивных аэрозолей и летучих форм радиоактивного йода при обеспечении надежной в эксплуатации конструкции устройства и составных частей его. The invention is industrially applicable, because it is characterized by specific design features, each of which is reproducible and does not contradict the use of the claimed device in an industrial environment. Moreover, the entire set of features and each feature individually are aimed at achieving the expected technical result - highly efficient cleaning of gas-vapor mixtures formed in the protective shells of nuclear reactors during an accident at nuclear power plants, from radioactive aerosols and volatile forms of radioactive iodine while ensuring reliable operation of the device design and its constituent parts.

Для подтверждения сказанного представляем описание конструкции устройства и его работы. To confirm the above, we present a description of the design of the device and its operation.

Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид устройства для очистки в разрезе; на фиг.2 и 3 - конструкция сопла эжектора по п.п.2 и 3 формулы полезной модели. The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a General view of the device for cleaning in section; figure 2 and 3 - the design of the nozzle of the ejector according to claims 2 and 3 of the formula of the utility model.

Устройство содержит резервуар 1 высокого давления с моющим раствором 2, заполняющим резервуар 1 до уровня А. Внутри резервуара 1 высокого давления в объеме моющего раствора 2 расположены смешивающие устройства 3 струйного типа. Над устройствами 3 также в объеме моющего раствора 2 расположены устройства 4 для распределения парогазовой смеси по сечению резервуара 1, выполненные из гофрированной нержавеющей сетки. Над уровнем А моющего раствора 2 в резервуаре 1 высокого давления размещены каплеотделители 5 и 6. The device comprises a high pressure tank 1 with a washing solution 2 filling the tank 1 to level A. Inside the high pressure tank 1 in the volume of the washing solution 2 there are jet-type mixing devices 3. Above the devices 3 also in the volume of the washing solution 2 are devices 4 for distributing the gas-vapor mixture over the cross section of the tank 1, made of corrugated stainless steel mesh. Above level A of the washing solution 2, droplet separators 5 and 6 are placed in the pressure vessel 1.

На дне 7 и крышке 8 установлены соответственно штуцер 9 входа парогазовой смеси и штуцер 10 выхода парогазовой смеси. At the bottom 7 and cover 8, respectively, a fitting 9 of the input of the gas-vapor mixture and a fitting 10 of the exit of the gas-vapor mixture are installed.

Устройство для очистки снабжено фильтром 11 с сыпучим фильтрующим сорбентом 12. Фильтр 11 размещен снаружи резервуара 1 выше уровня А моющего раствора 2 в резервуаре 1 и сообщен со штуцером 9 трубопроводом 13. Фильтр 11 имеет штуцер 14 для подключения к защитной оболочке. The cleaning device is equipped with a filter 11 with a loose filter sorbent 12. The filter 11 is placed outside the tank 1 above the level A of the washing solution 2 in the tank 1 and is connected to the nozzle 9 by a pipe 13. The filter 11 has a nozzle 14 for connection to a protective sheath.

Смешивающие устройства 3 струйного типа выполнены в виде эжекторов, в каждом из которых между соплом 15 и камерой смешения 16 имеется кольцевой зазор 17 для инжектирования моющего раствора 2 из резервуара 1 в камеру смешения 16. The mixing devices 3 of the jet type are made in the form of ejectors, in each of which between the nozzle 15 and the mixing chamber 16 there is an annular gap 17 for injecting the washing solution 2 from the tank 1 into the mixing chamber 16.

Каплеотделитель 5 выполнен из гофрированной сетки, а фильтрующие элементы 18 каплеотделителя 6, установленного перед штуцером 10, выполнены из стекловолокна. The droplet separator 5 is made of corrugated mesh, and the filter elements 18 of the droplet separator 6 installed in front of the nozzle 10 are made of fiberglass.

Во входном отверстии сопла 15 каждого эжектора 3 может быть установлен обратный клапан 19, выполненный в виде шара или поршня, а выходное отверстие сопла 15 каждого эжектора может быть снабжено запорным устройством 20, например в виде мембраны. A check valve 19 made in the form of a ball or a piston can be installed in the inlet of the nozzle 15 of each ejector 3, and the outlet of the nozzle 15 of each ejector can be equipped with a shut-off device 20, for example, in the form of a membrane.

Очистка потоков парогазовых смесей при сбросе избыточного давления из-под защитных оболочек в случае аварии на атомной электростанции будет происходить следующим образом. The purification of steam-gas mixture flows during the release of excess pressure from under the protective shells in the event of an accident at a nuclear power plant will occur as follows.

Потоки парогазовых смесей из защитной оболочки поступают через штуцер 14 в фильтр 11 с теми же термодинамическими параметрами, что и условия в защитной оболочке. При прохождении парогазовых смесей через слой фильтрующего сорбента 12 летучие формы йода сорбируются в порах его. Часть аэрозолей задержится слоем сорбента 12, но основная часть их, а также не поглощаемая часть летучего йода уносятся из фильтра 11 потоком парогазовой смеси по трубопроводу 13 в устройство для очистки. Затем парогазовая смесь поступает в сопла 15 эжекторов 3, где пониженное давление, возникающее из-за ускоренного движения парогазовой смеси внутри сопел 15, используется для всасывания моющего раствора 2 в высокоскоростную среду внутри эжектора 3 через кольцевой зазор 17. Засасываемый раствор 2 образует капельный туман, который захватывает аэрозоли и летучий йод. The flows of gas-vapor mixtures from the protective shell enter through the nozzle 14 into the filter 11 with the same thermodynamic parameters as the conditions in the protective shell. When steam-gas mixtures pass through a layer of filter sorbent 12, volatile forms of iodine are sorbed in its pores. Part of the aerosols will be retained by the sorbent layer 12, but the main part of them, as well as the non-absorbable part of the volatile iodine, are carried away from the filter 11 by the vapor-gas mixture flow through the pipe 13 to the cleaning device. Then the vapor-gas mixture enters the nozzles 15 of the ejectors 3, where the reduced pressure arising due to the accelerated movement of the vapor-gas mixture inside the nozzles 15 is used to suck the cleaning solution 2 into the high-speed medium inside the ejector 3 through the annular gap 17. The suction solution 2 forms a droplet mist, which traps aerosols and volatile iodine.

Газ и капли раствора 2, выходя из эжекторов 3, попадают в моющий раствор 2 в резервуаре 1. При прохождении через слои раствора 2 вверх большинство этих капель захватываются им, поэтому и мелкие аэрозоли остаются в растворе 2, однако некоторое количество капель выделяется из раствора при лопании газовых пузырей на поверхности его. Размер капель очень мал, поэтому улавливание субмикронных аэрозолей и летучего йода, захваченных каплями, осуществляется на двух ступенях очистки, размещенных над уровнем моющего раствора: сначала на каплеуловителе 5 из гофрированной сетки, а затем на каплеуловителе 6 с фильтрующими элементами 18 из ультратонкого стекловолокна, который способен улавливать не только аэрозоли, но и летучий йод. Gas and drops of solution 2, leaving the ejectors 3, fall into the washing solution 2 in the tank 1. When passing through the layers of solution 2 upwards, most of these drops are captured by it, therefore, small aerosols remain in solution 2, however, a certain amount of drops are released from the solution at bursting gas bubbles on its surface. The size of the droplets is very small, so the capture of submicron aerosols and volatile iodine trapped in the droplets is carried out at two stages of cleaning located above the level of the washing solution: first on a drop catcher 5 from a corrugated mesh, and then on a drop catcher 6 with filtering elements 18 made of ultrafine fiberglass, which able to capture not only aerosols, but also volatile iodine.

После прохождения через каплеуловитель 6 парогазовая смесь, очищенная на 99,99% от радиоактивных аэрозолей и на 99,9% от всех форм йода, выбрасывается в атмосферу. After passing through the drip trap 6, the vapor-gas mixture purified by 99.99% from radioactive aerosols and by 99.9% from all forms of iodine is released into the atmosphere.

При установке обратных клапанов 19 во входных отверстиях сопел 15 эжекторов 3 и снабжении запорными устройствами 20 выходных отверстий сопел 15 начальный период работы устройства для очистки может характеризоваться следующим образом. When installing check valves 19 in the inlet openings of the nozzles 15 of the ejectors 3 and supplying locking devices 20 to the outlet openings of the nozzles 15, the initial period of operation of the cleaning device can be characterized as follows.

Потоки парогазовой смеси, поступая через штуцер 9 в эжектор 3, поднимают вверх обратные клапаны 19, после чего разрывают мембрану 20 и попадают в моющий раствор 2 в резервуаре 1. И далее процесс осуществляется так, как описано выше. The flows of the gas-vapor mixture, passing through the nozzle 9 into the ejector 3, lift up the check valves 19, after which they break the membrane 20 and enter the washing solution 2 in the tank 1. And then the process is carried out as described above.

Как только расход парогазовых смесей значительно уменьшится, обратные клапаны 19 опускаются, закрывая входные отверстия сопел 15, предотвращая "провал" моющего раствора 2 из резервуара 1 в донную полость резервуара 1, а значит и гидравлические удары и вибрации. Устройство для очистки работает в стабильном режиме. As soon as the flow rate of gas-vapor mixtures is significantly reduced, the check valves 19 are lowered, closing the inlet openings of the nozzles 15, preventing the "solution" of the washing solution 2 from the tank 1 to the bottom cavity of the tank 1, and hence hydraulic shock and vibration. The cleaning device is in stable mode.

Claims (3)

1. Устройство для очистки потоков парогазовых смесей, образующихся при сбросе избыточного давления из-под защитных оболочек атомных электростанций, содержащее резервуар высокого давления с моющим раствором, расположенные внутри резервуара высокого давления в объеме моющего раствора смешивающие устройства струйного типа и над ними устройства для распределения парожидкостной смеси по сечению резервуара, каплеотделители, размещенные в резервуаре высокого давления над уровнем моющего раствора, и штуцеры входа и выхода очищаемых потоков парогазовых смесей, отличающееся тем, что оно снабжено размещенным снаружи резервуара высокого давления выше уровня моющего раствора и сообщенным со штуцером входа очищаемых потоков парогазовых смесей фильтром с сыпучим фильтрующим сорбентом, смешивающие устройства струйного типа выполнены в виде эжекторов, а фильтрующие элементы каплеотделителя, установленного перед штуцером выхода очищаемых потоков парогазовых смесей, выполнены из стекловолокна. 1. A device for cleaning flows of vapor-gas mixtures resulting from the discharge of excess pressure from under the protective shells of nuclear power plants, containing a high pressure tank with a washing solution, jet-type mixing devices located inside the high pressure tank in the volume of the washing solution and devices for distributing vapor-liquid above them mixtures over the cross section of the tank, droplet separators placed in the high pressure tank above the level of the washing solution, and fittings for the inlet and outlet of the cleaned flow steam-gas mixtures, characterized in that it is equipped with a filter with a loose filter sorbent located outside the high pressure tank above the level of the washing solution and connected to the inlet of the cleaned gas-vapor mixture flows, the jet-type mixing devices are made in the form of ejectors, and the filter elements of the droplet separator installed in front of the nozzle the output of the cleaned streams of gas-vapor mixtures made of fiberglass. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что во входных отверстиях сопел эжекторов установлены обратные клапаны. 2. The device according to claim 1, characterized in that check valves are installed in the inlet openings of the nozzles of the ejectors. 3. Устройство по пп. 1 и/или 2, отличающееся тем, что выходные отверстия сопел эжекторов снабжены запорными устройствами. 3. The device according to paragraphs. 1 and / or 2, characterized in that the outlet openings of the nozzles of the ejectors are equipped with locking devices.
RU2001107449/06A 2001-03-28 2001-03-28 Apparatus for decontaminating steam-gas mixtures flowing during excess pressure relief from under containments of nuclear power plants RU2197762C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001107449/06A RU2197762C2 (en) 2001-03-28 2001-03-28 Apparatus for decontaminating steam-gas mixtures flowing during excess pressure relief from under containments of nuclear power plants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001107449/06A RU2197762C2 (en) 2001-03-28 2001-03-28 Apparatus for decontaminating steam-gas mixtures flowing during excess pressure relief from under containments of nuclear power plants

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2197762C2 true RU2197762C2 (en) 2003-01-27
RU2001107449A RU2001107449A (en) 2003-02-10

Family

ID=20247354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001107449/06A RU2197762C2 (en) 2001-03-28 2001-03-28 Apparatus for decontaminating steam-gas mixtures flowing during excess pressure relief from under containments of nuclear power plants

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2197762C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109564787A (en) * 2016-12-29 2019-04-02 原子能技术科学研究设计院股份公司 The sealing inner casing shielding system of npp safety shell
CN110604251A (en) * 2018-06-15 2019-12-24 四川大学 Method for treating aflatoxin B in stored corn by using chlorine dioxide1Method (2)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SULZER. Задание 2: Оценка состояния дел с разработкой систем улавливания продуктов деления на Западе. Сборник отчетов "Усовершенствование системы улавливания продуктов при авариях на АЭС с ВВЭР". Проект: R 2 08/95. Результаты, Проекты. SIEMENS POWER GENERATION под эгидой EUROPEAN COMMISSION, с.14, 15, фиг.11. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109564787A (en) * 2016-12-29 2019-04-02 原子能技术科学研究设计院股份公司 The sealing inner casing shielding system of npp safety shell
RU2687243C1 (en) * 2016-12-29 2019-05-08 Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Энергетических Технологий "Атомпроект" System for separation of pressure volume of containment of nuclear power plant
CN109564787B (en) * 2016-12-29 2023-05-16 原子能技术科学研究设计院股份公司 Sealed inner shell isolation system of nuclear power plant containment
CN110604251A (en) * 2018-06-15 2019-12-24 四川大学 Method for treating aflatoxin B in stored corn by using chlorine dioxide1Method (2)
CN110604251B (en) * 2018-06-15 2024-04-02 四川大学 Treatment of aflatoxin B in storage corn by using chlorine dioxide 1 Is a method of (2)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ali et al. Dust particle removal efficiency of a venturi scrubber
JP2519189B2 (en) Method and apparatus for releasing pressure in nuclear facility
JP6288781B2 (en) Filter for reactor containment ventilation system
KR101513725B1 (en) Cfvs for nuclear power plant
US8218709B2 (en) Nuclear plant and method for the pressure relief in a nuclear plant
US10438706B2 (en) Venting system for the containment of a nuclear plant and method of operating the venting system
US4936878A (en) Method for cleansing gas and apparatus herefor
US8670517B2 (en) Nuclear technology plant and method for the pressure relief of a nuclear technology plant
JPH0786547B2 (en) Nuclear facility with containment vessel
JPH01159016A (en) Apparatus for filtering and removing heat and granular substance from compressed gas and use thereof
Lee et al. Experimental study on aerosol scrubbing efficiency of self-priming venturi scrubber submerged in water pool
Ali et al. Study of iodine removal efficiency in self-priming venturi scrubber
JP2971614B2 (en) Reactor containment vessel decompression device
US4432777A (en) Method for removing particulate matter from a gas stream
EP3336853A1 (en) Apparatus for filtering radioactive materials
RU2197762C2 (en) Apparatus for decontaminating steam-gas mixtures flowing during excess pressure relief from under containments of nuclear power plants
RU20402U1 (en) DEVICE FOR CLEANING STREAMS OF STEAM-GAS MIXTURES FORMED BY RELIEF OF PRESSURE PRESSURE FROM UNDER PROTECTIVE SHELLS OF NUCLEAR POWER PLANTS
RU20401U1 (en) DEVICE FOR CLEANING STREAMS OF STEAM-GAS MIXTURES FORMED BY RELIEF OF PRESSURE PRESSURE FROM UNDER PROTECTIVE SHELLS OF NUCLEAR POWER PLANTS
JP6134691B2 (en) System for passively filtering radioactive materials
US5091144A (en) Bwr zero pressure containment
CN212750389U (en) Wet-type filtering and discharging device
Qamar et al. Dust particle collection efficiency of venturi scrubber with varying number of orifices using CFX
CN112473340A (en) Nuclear power plant containment filtering and discharging system
KR101542473B1 (en) Cfvs for nuclear reactor
Ali et al. Removal Efficiency of Iodine at Saturated Steam in Submerged Venturi Scrubber