RU2523436C1 - Apparatus for cleaning radioactive steam-gas mixture during accidental discharge of pressurised water reactor - Google Patents

Apparatus for cleaning radioactive steam-gas mixture during accidental discharge of pressurised water reactor Download PDF

Info

Publication number
RU2523436C1
RU2523436C1 RU2013105957/07A RU2013105957A RU2523436C1 RU 2523436 C1 RU2523436 C1 RU 2523436C1 RU 2013105957/07 A RU2013105957/07 A RU 2013105957/07A RU 2013105957 A RU2013105957 A RU 2013105957A RU 2523436 C1 RU2523436 C1 RU 2523436C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
separator
gas mixture
steam
gas
pool
Prior art date
Application number
RU2013105957/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Семенович Курский
Александр Викторович Ещеркин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара"
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 "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" filed Critical Открытое акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара"
Priority to RU2013105957/07A priority Critical patent/RU2523436C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2523436C1 publication Critical patent/RU2523436C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: apparatus for cleaning a radioactive steam-gas mixture during accidental discharge of a pressurised water reactor has a protective casing having safety valves, connected by a conduit pipe to series-arranged louvre separator and steam-jet ejector, located outside the protective casing. The separator is connected to an accumulator tank in the top part and to a container for collecting separated liquid in the lower part. The ejector is placed in a pond having perforated pipes around its periphery. The accumulator tank and the perforated pipes are connected by receivers. The pond is equipped with an air cooler and an exhaust hood over it. The exhaust hood is connected to a gas holding pipe which is fitted with aerosol filters. The gas holding pipe is connected by gas-relief lines to the separator and the conduit pipe. The accumulator tank and the pond are filled with an alkaline solution.
EFFECT: ensuring radiation safety and explosion safety during emergency triggering of safety valves of a pressurised water reactor owing to removal of the steam-gas mixture from the primary containment of the reactor.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к атомной технике, к средствам обеспечения взрывобезопасности и радиационной безопасности и может быть использовано при проектировании водо-водяных реакторов нового поколения, а также для модернизации существующих АЭС.The invention relates to nuclear engineering, to means of ensuring explosion safety and radiation safety and can be used in the design of new generation water-cooled reactors, as well as for the modernization of existing nuclear power plants.

Для обеспечения радиационной безопасности на водо-водяных реакторах АЭС различных типов (PWR, ВВЭР, BWR, CANDU) при аварийном повышении давления в корпусе реактора и срабатывании предохранительных клапанов предусмотрены защитные герметичные оболочки, позволяющие локализовать объем радиоактивного пара и газов и предотвратить их попадание в окружающую среду. В существующих АЭС с водо-водяными реакторами наибольшее распространение получила конструктивная схема с двумя герметичными оболочками из предварительно напряженного железобетона с проектным давлением до 0,4-0,6 МПа. (Проектирование систем защитной оболочки реактора для атомных электростанций. Серия норм МАГАТЭ по безопасности.To ensure radiation safety at water-cooled reactors of nuclear power plants of various types (PWR, VVER, BWR, CANDU), in the event of an emergency increase in pressure in the reactor vessel and the operation of safety valves, protective hermetic shells are provided to localize the volume of radioactive vapor and gases and prevent them from entering the environment Wednesday In existing nuclear power plants with water-cooled reactors, the most widely used design scheme with two pressurized shells of prestressed concrete with a design pressure of 0.4-0.6 MPa. (Design of reactor containment systems for nuclear power plants. IAEA Safety Standards Series.

URL: http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/Pub1189_web.pdf стр.89-107, № NS-G-1.10. Вена. 2008.). Оболочки формируют внутренний и наружный объемы радиационной защиты реактора. При этом внутренняя «первичная защитная оболочка» (ПЗО) локализует парогазовую смесь после предохранительных клапанов реактора, размещенных во внутреннем объеме ПЗО. Внешняя оболочка защищает корпус реактора от внешних воздействий и служит локализующим объемом для сброса парогазовой смеси при срабатывании предохранительных клапанов ПЗО. Из объема между корпусами оболочек парогазовая смесь отводится в систему очистки - систему выброса отфильтрованного воздуха из кольцевого пространства.URL: http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/Pub1189_web.pdf pp. 89-107, No. NS-G-1.10. Vein. 2008.). The shells form the internal and external volumes of radiation protection of the reactor. In this case, the internal "primary protective shell" (PZO) localizes the gas-vapor mixture after the safety valves of the reactor, located in the internal volume of the PZO. The outer shell protects the reactor vessel from external influences and serves as a localizing volume for the discharge of the gas mixture when the safety valves PZO. From the volume between the shell housings, the gas-vapor mixture is discharged into the purification system - the system for ejecting filtered air from the annular space.

Однако такая конструкция защитных оболочек и расположенных в них систем безопасности не позволяет обеспечивать надежное предотвращение образования взрывоопасных концентраций водорода, что может привести к взрыву и, как следствие, к разрушению оболочек и выходу радионуклидов в окружающую среду. Это объясняется особенностями процессов очистки парогазовой смеси от радионуклидов и утилизации водорода, которые реализуются в известных системах локализации пара после предохранительных клапанов (СЛППК) на АЭС.However, this design of the protective shells and the safety systems located in them does not allow for reliable prevention of the formation of explosive concentrations of hydrogen, which can lead to an explosion and, as a result, to the destruction of the shells and the release of radionuclides into the environment. This is explained by the peculiarities of the processes of purification of a gas-vapor mixture from radionuclides and hydrogen utilization, which are implemented in well-known steam localization systems after safety valves (SLPPK) at nuclear power plants.

Также известны устройства очистки парогазовой смеси от радиоактивности с несколькими ступенями очистки, где на первой ступени удаляется основная масса изотопов, а последующие ступени представляют собой окончательную - «тонкую» очистку. Например, в технологической схеме корпусного кипящего реактора (BWR) сброс радиоактивного пара после предохранительных клапанов производится в бассейн залива активной зоны, который является первой ступенью очистки. В бассейне, расположенном внутри ПЗО, при интенсивной конденсации пара происходит локализация радиоактивных продуктов коррозии, а неконденсированные радиоактивные газы (Xe, Kr) выходят в атмосферу ПЗО. Радиоактивные газы затем локализуются на следующей ступени очистки - в специальных фильтрах.Also known are devices for purifying a gas-vapor mixture from radioactivity with several stages of purification, where the main mass of isotopes is removed in the first stage, and the subsequent stages are the final “fine” purification. For example, in the process flow diagram of a boiling-water reactor (BWR), the discharge of radioactive vapor after the safety valves is carried out into the core pool of the core, which is the first stage of purification. In the basin located inside the PZO, with intense vapor condensation, the radioactive corrosion products are localized, and non-condensed radioactive gases (Xe, Kr) are released into the PZO atmosphere. Radioactive gases are then localized in the next stage of purification - in special filters.

Как правило, в качестве фильтров применяют углесодержащие сорбенты, которые локализуют радиоактивные газы: изотопы йода, цезия, криптона. Применяют и другие материалы.As a rule, carbon-containing sorbents are used as filters that localize radioactive gases: isotopes of iodine, cesium, krypton. Other materials are also used.

Известно устройство, в котором в качестве второй ступени очистки потоков парогазовых смесей, образующихся при сбросе избыточного давления из-под защитных оболочек корпуса реактора, применяется "Термоксид" - неорганические сферогранулированные материалы на основе гидратированных оксидов циркония, титана и олова [патент РФ №2197762, МПК G21F 9/02, G21C 9/004, опубликован 27.01.2003]. «Термоксид», локализуя изотопы йода, не эффективен в очистке от радиоактивных газов (Xe и Kr).A device is known in which “Thermoxide” is used as the second stage of purification of steam-gas mixture streams generated when excess pressure is released from under the protective shells of the reactor pressure vessel — inorganic spherical granular materials based on hydrated zirconium, titanium and tin oxides [RF patent No. 2197762, IPC G21F 9/02, G21C 9/004, published January 27, 2003]. "Thermoxide", localizing iodine isotopes, is not effective in purification from radioactive gases (Xe and Kr).

Многоступенчатая схема локализации пара после предохранительных клапанов применяется и для другого типа водо-водяного реактора: реактора с водой под давлением. При повышении давления в первом контуре срабатывает предохранительный клапан, сбрасывающий теплоноситель из парового компенсатора давления в барботер. В барботере происходит локализация радиоактивных продуктов коррозии. Если давление в барботере в свою очередь превышает допустимое, то среда первого контура выбрасывается в помещение ПЗО. Снижение давления внутри ПЗО при выходе теплоносителя производится с помощью распыления в паровоздушной среде охлаждающей воды. Наряду с функцией снижения давления спринклерная система обеспечивает выведение радиоактивных продуктов из атмосферы ПЗО. Для выведения радиоактивных продуктов из атмосферы ПЗО в распыляемую воду добавляются химические вещества. Например, для связывания йода на реакторах типа ВВЭР добавляется специальный раствор с боратом калия. Окончательная очистка газов, заполняющих внутренний объем ПЗО корпуса реактора и кольцевого пространства между оболочками, производится с помощью аэрозольных фильтров и системы выброса отфильтрованных газов в вентиляционную трубу.The multi-stage steam localization scheme after the safety valves is also used for another type of pressurized water-water reactor: a pressurized water reactor. When the pressure in the primary circuit rises, a safety valve is activated, which dumps the coolant from the steam pressure compensator into the bubbler. In the bubbler, the localization of radioactive corrosion products occurs. If the pressure in the bubbler, in turn, exceeds the permissible, then the primary circuit medium is discharged into the PZO room. The pressure reduction inside the PZO at the outlet of the coolant is carried out by spraying cooling water in a steam-air medium. Along with the function of reducing pressure, the sprinkler system provides the removal of radioactive products from the atmosphere of the PZO. To remove radioactive products from the atmosphere of the PZO, chemicals are added to the sprayed water. For example, to bind iodine in WWER reactors, a special solution with potassium borate is added. The final cleaning of gases filling the internal volume of the PZO of the reactor vessel and the annular space between the shells is carried out using aerosol filters and a filtered gas discharge system into the ventilation pipe.

Известен способ подавления радиоактивности пара после предохранительных клапанов водо-водяного реактора, который реализован с помощью устройства, находящегося внутри ПЗО и объединяющего в себе несколько ступеней локализации: конденсации пара и очистки парогазовой смеси. В этом устройстве для очистки потоков парогазовых смесей, образующихся при сбросе избыточного давления, в качестве первой ступени очистки используется резервуар высокого давления с моющим раствором [патент РФ №2300151, МПК G21C 9/00, G21C 15/16, G21C 15/18, опубликован 27.05.2007]. Внутри резервуара расположены смешивающие устройства струйного типа, устройства для распределения парожидкостной смеси по сечению резервуара, а также каплеотделители из стекловолокна.A known method of suppressing the radioactivity of steam after the safety valves of a pressurized water reactor, which is implemented using a device located inside the PZO and combining several stages of localization: condensation of steam and purification of the gas mixture. In this device for cleaning the flows of gas-vapor mixtures resulting from the overpressure discharge, the high-pressure tank with a washing solution is used as the first stage of cleaning [RF patent No. 2300151, IPC G21C 9/00, G21C 15/16, G21C 15/18, published May 27, 2007]. Inside the tank are jet-type mixing devices, devices for distributing the vapor-liquid mixture over the tank section, and also fiberglass droplets.

В известных конструкциях предусмотрено предотвращение образования взрывоопасных концентраций водорода, который вместе с радиоактивными газами выходит в атмосферу ПЗО после срабатывания предохранительного клапана реактора [патент РФ №1779191, МПК G21C 9/04, опубликован 27.07.1996]. Для сжигания водорода в этой конструкции СЛППК предназначены пассивные каталитические рекомбинаторы водорода на основе платины, родия, осмия, иридия, рутения или палладия, расположенные в верхних точках ПЗО.The known designs provide for the prevention of the formation of explosive concentrations of hydrogen, which, together with radioactive gases, enter the PZO atmosphere after the safety valve of the reactor is activated [RF patent No. 179191, IPC G21C 9/04, published July 27, 1996]. Passive catalytic hydrogen recombiners based on platinum, rhodium, osmium, iridium, ruthenium, or palladium, located at the upper points of the PZO, are intended for burning hydrogen in this SLPPK design.

Недостатком этой конструкции, предусматривающей сброс пара после предохранительных клапанов в объем под защитную оболочку, является высокая влажность парогазовой смеси, которая является следствием действий систем по снижению давления внутри ПЗО и оказывает существенное влияние на снижение работоспособности каталитических рекомбинаторов и аэрозольных фильтров с углесодержащими сорбентами. Например, адсорбционные свойства широко применяемого в атомной энергетике активированного угля СКТ (сернокислого торфяного) практически полностью исчезают при его увлажнении. Поэтому для снижения относительной влажности парогазовой смеси в установках подавления активности перед угольными адсорберами приходится устанавливать теплообменники, охлаждаемые технической водой, цеолитовые осушители, термоэлектрические холодильники [патент РФ №2168778, МПК G21F 9/02, G21C 9/00, опубликован 10.06.2001]. Пассивные каталитические рекомбинаторы водорода также теряют свою эффективность при увлажнении: насыщенный пар конденсируется в порах катализатора, препятствуя проникновению водорода к активной поверхности оборудования. Поэтому для снижения относительной влажности парогазовой смеси в установках каталитического сжигания водорода перед поступлением в контактный аппарат парогазовую смесь перегревают на 50°С и более или используют низкотемпературный катализатор [патент РФ №2360734, МПК B01J 21/06, B01J 21/04, G21C 9/06, B82B 1/00, опубликовано 10.07.2009]. Таким образом, влажность парогазовой смеси существенно усложняет конструкцию СЛППК, увеличивает вероятность образования «гремучей» смеси в верхней части под защитной оболочкой и вероятность взрывного разрушения защитных оболочек.The disadvantage of this design, which provides for the discharge of steam after the safety valves into the volume under the protective sheath, is the high humidity of the vapor-gas mixture, which is a consequence of the actions of pressure reduction systems inside the PZO and has a significant effect on reducing the performance of catalytic recombiners and aerosol filters with carbon-containing sorbents. For example, the adsorption properties of activated carbon SKT (peat sulfate), widely used in atomic energy, almost completely disappear when it is moistened. Therefore, in order to reduce the relative humidity of the vapor – gas mixture in the activity suppression units, coal-water heat exchangers, zeolite dehumidifiers, and thermoelectric refrigerators have to be installed in front of coal adsorbers [RF patent No. 2168778, IPC G21F 9/02, G21C 9/00, published June 10, 2001]. Passive catalytic hydrogen recombiners also lose their effectiveness when wetted: saturated steam condenses in the pores of the catalyst, preventing the penetration of hydrogen to the active surface of the equipment. Therefore, to reduce the relative humidity of the gas mixture in the catalytic combustion of hydrogen before entering the contact apparatus, the gas mixture is overheated by 50 ° C or more or a low temperature catalyst is used [RF patent No. 2360734, IPC B01J 21/06, B01J 21/04, G21C 9 / 06, B82B 1/00, published July 10, 2009]. Thus, the humidity of the vapor-gas mixture significantly complicates the construction of the SLPPK, increases the likelihood of an “explosive” mixture in the upper part under the protective shell and the probability of explosive destruction of the protective shells.

Задачей изобретения является создание устройства для очистки радиоактивной парогазовой смеси при аварийном выбросе водо-водяного ядерного реактора, в котором в максимальной степени учтены недостатки каталитического способа утилизации водорода, а также особенности поведения радиоактивных изотопов в различных средах и особенности фазового (вода-пар) переноса радиоактивности.The objective of the invention is to provide a device for cleaning a radioactive vapor-gas mixture during an accidental release of a water-water nuclear reactor, which takes into account to the maximum extent the disadvantages of the catalytic method of hydrogen utilization, as well as the behavior of radioactive isotopes in various media and the peculiarities of phase (water-vapor) radioactivity transfer .

Поставленная задача достигается при использовании предлагаемого изобретения, технический результат которого состоит в обеспечении радиационной безопасности и взрывобезопасности в условиях аварийного срабатывания предохранительных клапанов водо-водяного реактора за счет отведения парогазовой смеси за пределы ПЗО реактора.The problem is achieved by using the present invention, the technical result of which is to ensure radiation safety and explosion safety in the event of emergency operation of the safety valves of the pressurized water reactor by diverting the vapor-gas mixture outside the reactor PZO.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для очистки радиоактивной парогазовой смеси при аварийном выбросе водо-водяного ядерного реактора включает защитную оболочку с размещенными в ней предохранительными клапанами, соединенными трубопроводом с последовательно установленными жалюзийным сепаратором и пароструйным эжектором, расположенными вне защитной оболочки, причем сепаратор в верхней части соединен с гидроемкостью, снабженной ресиверами, а в нижней части соединен с емкостью для сбора отсепарированной жидкости, эжектор размещен в бассейне, по периметру которого установлены перфорированные трубы, соединенные с ресиверами, бассейн снабжен воздушным теплообменником и установленным над ним вытяжным зонтом, соединенным с трубой выдержки газов, в которой размещены аэрозольные фильтры, при этом труба выдержки газов соединена сдувочными линиями с сепаратором и трубопроводом, а гидроемкость и бассейн заполнены щелочным раствором.The specified technical result is achieved by the fact that the device for cleaning the radioactive vapor-gas mixture during an emergency ejection of a water-water nuclear reactor includes a protective shell with safety valves placed in it, connected by a pipeline to a series-mounted louvre separator and a steam-jet ejector located outside the protective shell, the separator being the upper part is connected to a hydraulic reservoir equipped with receivers, and in the lower part is connected to a reservoir for collecting the separated liquid, the ejector is located in the pool, along the perimeter of which there are perforated pipes connected to the receivers, the pool is equipped with an air heat exchanger and an exhaust hood mounted above it, connected to the gas holding pipe, in which aerosol filters are placed, while the gas holding pipe is connected by blow-off lines with a separator and a pipeline, and the hydraulic tank and the pool are filled with an alkaline solution.

В частном варианте реализации устройства гидроемкость заполнена 1% щелочным раствором.In a particular embodiment of the device, the hydraulic capacity is filled with a 1% alkaline solution.

В частном варианте реализации устройства бассейн заполнен щелочным раствором рН>8.In a particular embodiment of the device, the pool is filled with an alkaline solution of pH> 8.

В частном варианте реализации устройства аэрозольные фильтры выполнены из углесодержащей ткани.In a particular embodiment of the device, aerosol filters are made of carbon-containing fabric.

Сущность изобретения поясняется графическими иллюстрациями.The invention is illustrated by graphic illustrations.

На фиг.1 представлено устройство для очистки радиоактивной парогазовой смеси при аварийном выбросе водо-водяного ядерного реактора.Figure 1 shows a device for cleaning a radioactive vapor-gas mixture during an accidental release of a water-cooled nuclear reactor.

На фиг.2 представлено подключение устройства для очистки радиоактивной парогазовой смеси при аварийном выбросе водо-водяного ядерного реактора к трубопроводам после предохранительных клапанов к действующему водо-водяному энергетическому реактору.Figure 2 shows the connection of a device for cleaning a radioactive vapor-gas mixture during an emergency release of a water-cooled nuclear reactor to pipelines after safety valves to an existing water-cooled power reactor.

На фиг.1, 2 позициями обозначены:In figure 1, 2 positions indicated:

1 - реактор;1 - reactor;

2 - защитные оболочки;2 - protective shells;

3 - предохранительные клапана;3 - safety valves;

4 - трубопровод;4 - pipeline;

5 - гидроемкость;5 - hydraulic capacity;

6 - ресиверы;6 - receivers;

7 - сепаратор;7 - separator;

8 - герметичная емкость;8 - sealed container;

9 - пароструйный эжектор;9 - steam jet ejector;

10 - бассейн;10 - pool;

11 - перфорированные трубы;11 - perforated pipes;

12 - вытяжной зонт;12 - exhaust hood;

13 - труба выдержки;13 - holding pipe;

14 - аэрозольные фильтры;14 - aerosol filters;

15 - воздушный теплообменник;15 - air heat exchanger;

16 - сдувочные линии;16 - purge lines;

17 - барботер;17 - bubbler;

18 - спринклерная система;18 - sprinkler system;

19 - система выброса отфильтрованного воздуха из кольцевого пространства;19 is a system for ejecting filtered air from an annular space;

20 - система отвода тепла;20 - heat removal system;

21 -бак с водой;21 - a tank of water;

22 - система каталитического сжигания водорода в верхних точках ПЗО.22 - a system of catalytic combustion of hydrogen at the upper points of the PZO.

Устройство для очистки радиоактивной парогазовой смеси при аварийном выбросе водо-водяного ядерного реактора работает следующим образом.A device for cleaning a radioactive vapor-gas mixture during an emergency release of a water-water nuclear reactor works as follows.

Парогазовую смесь через предохранительные клапана 3 реактора 1 подают по трубопроводу 4, расположенному за пределами защитных оболочек 2 сначала на сепаратор 7 жалюзийного типа. В трубопроводе 4, через который подают парогазовую смесь на сепаратор 7, организован подвод воды для увлажнения пара (на фиг. не показан), поскольку парогазовая смесь после предохранительного клапана 3 становится перегретой. Необходимость установки жалюзийного сепаратора 7 обусловлена наличием волнообразных пластин, парогазовая смесь резко поворачивается несколько раз, в результате чего капельки влаги под действием инерционных сил попадают на стенки и стекают вниз, таким образом, парогазовая смесь отделяется от воды.The vapor-gas mixture through the safety valves 3 of the reactor 1 is fed through a pipe 4 located outside the protective shells 2, first to the louver type separator 7. In the pipeline 4, through which the vapor-gas mixture is supplied to the separator 7, a water supply is arranged for humidifying the steam (not shown in FIG.), Since the vapor-gas mixture after the safety valve 3 becomes overheated. The need to install the louvre separator 7 is due to the presence of wave-like plates, the gas-vapor mixture sharply rotates several times, as a result of which droplets of moisture under the action of inertial forces fall on the walls and flow down, so the gas-vapor mixture is separated from the water.

В сепараторе 7 радиоактивные продукты коррозии локализуются в воде. Эти радиоактивные вещества преимущественно находятся во взвешенных частицах, которые выносятся только с капельной влагой. Также в конденсате задерживаются изотопы 24Na, 18F, трития.In the separator 7, the radioactive corrosion products are localized in water. These radioactive substances are mainly found in suspended particles, which are carried out only with drip moisture. Isotopes 24 Na, 18 F, and tritium are also retained in the condensate.

Далее производится увлажнение пара для абсорбции радиоактивного 131I. Для этого из гидроемкости 5 выдавливается 1% щелочной раствор (NaOH или КОН) сжатым воздухом, подаваемым от ресиверов 6. Щелочной раствор подается в разбрызгивающее устройство входного патрубка сепаратора 7.Next, the steam is humidified to absorb the radioactive 131 I. For this, 1% alkaline solution (NaOH or KOH) is squeezed out of the hydroelectric capacity 5 with compressed air supplied from the receivers 6. The alkaline solution is fed into the spray device of the inlet of the separator 7.

Отсепарированная жидкость из сепаратора 7 отводится в герметичную емкость 8. Предварительное увлажнение пара и отвод отсепарированной жидкости позволяют обеспечить снижение активности пара.The separated liquid from the separator 7 is discharged into an airtight container 8. Pre-humidification of the steam and removal of the separated liquid can reduce the activity of steam.

Очищенная от радиоактивных продуктов коррозии и частично от 131I, 137Cs парогазовая смесь от сепаратора 7 по трубопроводу 4 поступает на вторую ступень очистки. Этой ступенью является бассейн 10, который играет роль пассивного конденсатора парогазовой смеси и окончательной очистки от радиоактивных продуктов коррозии. В бассейне 10 поддерживается щелочная среда (вода) с pH≥8. За счет этого через зеркало испарения бассейна 10 не выносится 131I и могут выйти только не растворенные в воде газообразные продукты деления (Xe, Kr) и водород. Внутри бассейна 10 находится пароструйный эжектор 9 для конденсации подводимой парогазовой смеси, соединенный с трубопроводом 4.Purified from radioactive corrosion products and partially from 131 I, 137 Cs, the gas-vapor mixture from the separator 7 through the pipeline 4 enters the second stage of purification. This stage is the pool 10, which plays the role of a passive condenser of the vapor-gas mixture and the final cleaning of radioactive corrosion products. In pool 10, an alkaline environment (water) with a pH≥8 is maintained. Due to this, 131 I is not carried out through the evaporation mirror of pool 10 and only gaseous fission products (Xe, Kr) and hydrogen that are not dissolved in water can escape. Inside the pool 10 is a steam jet ejector 9 for condensation of the supplied vapor-gas mixture, connected to the pipeline 4.

Система пассивного типа обеспечивает полную конденсацию парогазовой смеси за счет применения пароструйного эжектора 9 и исключает ее выброс через зеркало испарения бассейна 10.The passive type system provides complete condensation of the vapor-gas mixture due to the use of the steam jet ejector 9 and excludes its emission through the evaporation mirror of the pool 10.

Для локализации радиоактивных газов и отведения водорода над бассейном 10 установлен вытяжной зонт 12. Вытяжной зонт 12 соединен с вертикальной проточной трубой для выдержки газов - трубой выдержки 13.To localize radioactive gases and remove hydrogen above the pool 10, an exhaust hood 12 is installed. The exhaust hood 12 is connected to a vertical flow pipe for holding gases - a holding pipe 13.

За счет задержки газов происходят:Due to the delay of gases occur:

- распад гамма-активных короткоживущих изотопов, включая 16N;- decay of gamma-active short-lived isotopes, including 16 N;

- образование долгоживущих негазообразных продуктов деления из газообразных предшественников.- the formation of long-lived non-gaseous fission products from gaseous precursors.

Образовавшиеся изотопы в виде крупнодисперсных аэрозолей могут находиться в воздухе непродолжительное время и оседают на трубе выдержки 13.The resulting isotopes in the form of coarse aerosols can be in the air for a short time and settle on the holding tube 13.

Размеры (сечение и высота) трубы выдержки 13 выбирают с таким расчетом, чтобы время выдержки газов было не менее 20 минут - времени практически полного распада наиболее долгоживущего газа 137Xe и превращения его в дочерний изотоп биологически опасного 137Cs.The dimensions (cross section and height) of the holding pipe 13 are chosen so that the gas holding time is at least 20 minutes - the time of almost complete decay of the longest-lived gas 137 Xe and its transformation into a daughter isotope of the biologically dangerous 137 Cs.

На конце трубы выдержки 13 устанавливаются аэрозольные фильтры 14 из углесодержащей ткани для гарантированного исключения проскоков в атмосферу радиоактивных веществ. В бассейне 10 происходит полная конденсация парогазовой смеси, как за счет объема воды, так и за счет работы пассивной системы охлаждения воздушным теплообменником 15. Поэтому работоспособность аэрозольных фильтров 14 обеспечивается даже при длительном открытии предохранительного клапана 3.At the end of the exposure tube 13, aerosol filters 14 made of carbon-containing fabric are installed to ensure the exclusion of radioactive substances into the atmosphere. In the pool 10 there is a complete condensation of the vapor-gas mixture, both due to the volume of water and due to the operation of the passive cooling system by the air heat exchanger 15. Therefore, the aerosol filters 14 are operational even when the safety valve 3 is open for a long time.

Водород, выходящий с поверхности бассейна 10, разбавляется воздухом для исключения образования взрывоопасной концентрации в трубе выдержки 13. Для этого над поверхностью воды по периметру бассейна 10 расположены перфорированные трубы 11, к которым подключены ресиверы 6 для подачи воздуха. Для исключения скопления водорода в устройстве после закрытия предохранительных клапанов 3 реактора 1 из верхних («тупиковых») точек сепаратора 7 и трубопровода 4 предусмотрены сдувочные линии 16 в трубу выдержки 13.Hydrogen leaving the surface of the pool 10 is diluted with air to prevent the formation of explosive concentrations in the holding pipe 13. For this, perforated pipes 11 are located above the water surface of the pool 10, to which air receivers 6 are connected. To eliminate the accumulation of hydrogen in the device after closing the safety valves 3 of the reactor 1 from the upper ("dead end") points of the separator 7 and pipe 4, blow-off lines 16 are provided in the holding pipe 13.

Данное устройство может быть применено при модернизации действующих АЭС с водо-водяными энергетическими реакторами различного типа (фиг.2). К трубопроводу после предохранительных клапанов 3, сбрасывающих парогазовую смесь во внутренний «воздушный» объем ПЗО (в реакторах типа BWR - в бассейн залива активной зоны), подключается трубопровод 4, который прокладывается через проходки в защитных (локализующих) оболочках и подключается к устройству для очистки радиоактивной парогазовой смеси при аварийном выбросе водо-водяного ядерного реактора. В данной технологической схеме будет производится двухступенчатая очистка от радиоактивных продуктов коррозии: в бассейне 10 и в сепараторе 7.This device can be used to upgrade existing nuclear power plants with pressurized water reactors of various types (figure 2). After the safety valves 3, which discharge the vapor-gas mixture into the internal “air” volume of the PZO (in BWR reactors — into the core pool), the pipeline 4 is connected to the pipeline, which is laid through penetrations in protective (localizing) shells and connected to the cleaning device a radioactive vapor-gas mixture in the event of an emergency release of a pressurized-water nuclear reactor. In this technological scheme, a two-stage purification from radioactive corrosion products will be performed: in the pool 10 and in the separator 7.

Таким образом, при срабатывании предохранительных клапанов 3 первого контура исключаются из работы:Thus, when the safety valves 3 of the primary circuit are activated, they are excluded from work:

- спринклерная система 18, подключенная к системе отвода тепла 20 из ПЗО и к баку с водой 21;- sprinkler system 18 connected to a system for removing heat 20 from the PZO and to the tank with water 21;

- система каталитического сжигания водорода 22 в верхних точках ПЗО;- a system for the catalytic combustion of hydrogen 22 at the upper points of the PZO;

- система выброса отфильтрованного воздуха из кольцевого пространства 19, расположенная между корпусами защитных оболочек 2.- a system for ejecting filtered air from the annular space 19, located between the casings of the protective shells 2.

Эти системы остаются в составе ядерной установки и используются в режимах нормальной эксплуатации и при аварии с выбросом теплоносителя во внутренний объем ПЗО.These systems remain part of the nuclear installation and are used in normal operation and in an accident with the release of coolant into the internal volume of the PZO.

Безопасность данного технического решения достигается за счет:The security of this technical solution is achieved by:

- эффективной очистки и использования в пассивных системах свойств фазового переноса радиоактивности: продуктов коррозии, газообразных продуктов, аэрозолей, включая 131I;- effective cleaning and use in passive systems of the properties of the phase transfer of radioactivity: corrosion products, gaseous products, aerosols, including 131 I;

- постоянного отведения водорода в атмосферу и исключения из схемы локализации пара установки сжигания водорода.- continuous removal of hydrogen into the atmosphere and exclusions from the steam localization scheme of the hydrogen burning unit.

Обеспечение радиационной безопасности и взрывобезопасности с помощью данного устройства заключается в том, что:Ensuring radiation safety and explosion safety with the help of this device is that:

- очистка радиоактивной парогазовой смеси осуществляется в пределах реакторной установки на пассивной системе многоступенчатой локализации с учетом особенностей фазового переноса изотопов,- purification of the radioactive vapor-gas mixture is carried out within the reactor installation on a passive system of multi-stage localization, taking into account the features of the phase transfer of isotopes,

- отвод очищенной от радиоактивности парогазовой смеси производится в атмосферу,- the removal of the vapor-gas mixture purified from radioactivity is carried out into the atmosphere,

- утилизация водорода производится отведением его в атмосферу без установки сжигания водорода внутри ПЗО.- hydrogen utilization is carried out by discharging it into the atmosphere without installing hydrogen burning inside the PZO.

Claims (4)

1. Устройство для очистки радиоактивной парогазовой смеси при аварийном выбросе водо-водяного ядерного реактора, включающее защитную оболочку с размещенными в ней предохранительными клапанами, соединенными трубопроводом с последовательно установленными жалюзийным сепаратором и пароструйным эжектором, расположенными вне защитной оболочки, сепаратор в верхней части соединен с гидроемкостью, снабженной ресиверами, а в нижней части соединен с емкостью для сбора отсепарированной жидкости, эжектор размещен в бассейне, по периметру которого установлены перфорированные трубы, соединенные с ресиверами, бассейн снабжен воздушным теплообменником и установленным над ним вытяжным зонтом, соединенным с трубой выдержки газов, в которой размещены аэрозольные фильтры, при этом труба выдержки газов соединена сдувочными линиями с сепаратором и трубопроводом, а гидроемкость и бассейн заполнены щелочным раствором.1. A device for cleaning a radioactive vapor-gas mixture during an emergency ejection of a water-water nuclear reactor, comprising a protective sheath with safety valves placed in it, connected by a pipe to sequentially installed louvre separator and a steam-jet ejector located outside the protective sheath, the separator in the upper part is connected to the hydraulic reservoir equipped with receivers, and in the lower part connected to a container for collecting the separated liquid, the ejector is located in the pool, along the perimeter of which The perforated pipes are installed, connected to the receivers, the pool is equipped with an air heat exchanger and an exhaust hood mounted above it, connected to the gas holding pipe, in which aerosol filters are placed, while the gas holding pipe is connected by blow-off lines to the separator and the pipeline, and the hydraulic tank and the pool are filled alkaline solution. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гидроемкость заполнена 1% щелочным раствором.2. The device according to claim 1, characterized in that the hydraulic reservoir is filled with a 1% alkaline solution. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что бассейн заполнен щелочным раствором рН>8.3. The device according to claim 1, characterized in that the pool is filled with an alkaline solution of pH> 8. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аэрозольные фильтры выполнены из углесодержащей ткани. 4. The device according to claim 1, characterized in that the aerosol filters are made of carbon-containing fabric.
RU2013105957/07A 2013-02-12 2013-02-12 Apparatus for cleaning radioactive steam-gas mixture during accidental discharge of pressurised water reactor RU2523436C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013105957/07A RU2523436C1 (en) 2013-02-12 2013-02-12 Apparatus for cleaning radioactive steam-gas mixture during accidental discharge of pressurised water reactor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013105957/07A RU2523436C1 (en) 2013-02-12 2013-02-12 Apparatus for cleaning radioactive steam-gas mixture during accidental discharge of pressurised water reactor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2523436C1 true RU2523436C1 (en) 2014-07-20

Family

ID=51217717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013105957/07A RU2523436C1 (en) 2013-02-12 2013-02-12 Apparatus for cleaning radioactive steam-gas mixture during accidental discharge of pressurised water reactor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2523436C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580518C1 (en) * 2015-01-16 2016-04-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"-Госкорпорация "Росатом" Protective containers for storage and transportation of radiation-, fire-, explosive hazardous cargo
RU225400U1 (en) * 2024-01-23 2024-04-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") DEVICE FOR PURIFYING GASES FROM TRITIUM

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3212265A1 (en) * 1982-04-02 1983-10-13 Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 5000 Köln METHOD AND DEVICE FOR TARGETING ACTIVITY FROM THE REACTOR PROTECTION BUILDING OF A GAS-COOLED NUCLEAR POWER PLANT
RU2152088C1 (en) * 1998-07-07 2000-06-27 Опытное Конструкторское Бюро "Гидропресс" System for evacuating gas from under water- moderated reactor cover
RU2408096C1 (en) * 2009-12-07 2010-12-27 Учреждение Российской академии наук Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН Cleaning device of emergency discharge of radioactive steam-gas mixture from nps protective cover
US20120051488A1 (en) * 2010-08-25 2012-03-01 Areva Np Gmbh Method for the Pressure Relief of a Nuclear Power Plant, Pressure-Relief System for a Nuclear Power Plant and Associated Nuclear Power Plant

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3212265A1 (en) * 1982-04-02 1983-10-13 Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 5000 Köln METHOD AND DEVICE FOR TARGETING ACTIVITY FROM THE REACTOR PROTECTION BUILDING OF A GAS-COOLED NUCLEAR POWER PLANT
RU2152088C1 (en) * 1998-07-07 2000-06-27 Опытное Конструкторское Бюро "Гидропресс" System for evacuating gas from under water- moderated reactor cover
RU2408096C1 (en) * 2009-12-07 2010-12-27 Учреждение Российской академии наук Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН Cleaning device of emergency discharge of radioactive steam-gas mixture from nps protective cover
US20120051488A1 (en) * 2010-08-25 2012-03-01 Areva Np Gmbh Method for the Pressure Relief of a Nuclear Power Plant, Pressure-Relief System for a Nuclear Power Plant and Associated Nuclear Power Plant

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2580518C1 (en) * 2015-01-16 2016-04-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"-Госкорпорация "Росатом" Protective containers for storage and transportation of radiation-, fire-, explosive hazardous cargo
RU225400U1 (en) * 2024-01-23 2024-04-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") DEVICE FOR PURIFYING GASES FROM TRITIUM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6288781B2 (en) Filter for reactor containment ventilation system
EP2680272B1 (en) Nuclear power plant and passive containment cooling system
JP6876447B2 (en) Nuclear power plant
JP6798912B2 (en) Reactor containment vent system
CN102723114A (en) Containment filtering and discharging system
CN101700450A (en) Containment filtration exhaust system
CN108492892B (en) Built-in containment filtering and discharging system
CN108062984B (en) Comprehensive system for pressure relief, filtration and discharge of containment vessel
EP2714237B1 (en) Fuel handling area passive filtration design
US9406407B2 (en) Radioactive capture system for severe accident containment of light water reactors (LWRS), and method thereof
CN104064238A (en) Passive water rinsing filter system for airborne radioactive effluent of underground nuclear power station
JP6811667B2 (en) Containment vessel maintenance equipment and containment vessel maintenance method
RU2523436C1 (en) Apparatus for cleaning radioactive steam-gas mixture during accidental discharge of pressurised water reactor
WO2020121714A1 (en) Organic iodine collection device and organic iodine collection method
Solaija et al. Filtered Containment Venting System (FCVS) for removal of elemental and organic iodine during severe nuclear power plant accidents
CN112473340A (en) Nuclear power plant containment filtering and discharging system
KR20120055233A (en) Moving type tritium removal system
CN214597791U (en) Ventilation filter equipment and steam atmosphere discharge system of nuclear power plant
Bessonov et al. Granular sorbents for passive environment protection system during severe accidents with total loss of power supply at NPPs
CN110189837B (en) Pressure regulation and filtering discharge system of containment vessel
Ahad et al. Review of Filtered Containment Venting System (FCVS) Eleven Years After Fukushima Accident
JP2023000744A (en) Radioactive material treatment device and reactor facility
Kurskii Safety validation of the VK-50 boiling water vessel reactor with large coolant leaks
Leijian et al. Research and Design of the Sodium Steam Filter System in Large Liquid Metal Cooled Fast Reactors
CN115359930A (en) Containment cooling and filtering system of nuclear power plant