SK263092A3 - Device for monitoring of atmosphere inside of safety tank of nuclear plant - Google Patents

Description

Zaŕizeni pro monitorování atmosféry uvnitŕ .. bezpečnostní nádrže jaderného zaŕizeni

Oblasť techniky

Vynález se týka zaŕizeni pro monitorování atmosféry uvnitŕ bezpečnostní nádrže jaderného zaŕizeni, pŕičemž v bezpečnostní nádrži je upraven odber zkušebních vzorku, z néhož je smés plynú vedená meŕicím potrubím meŕicím zaŕížením a potom odvádena.

Dosavadní stav techniky

Atmosféra v bezpečnostní nádrži jaderného zaŕizeni zpravidl.a sestává ze vzduchu, vodní páry, vodíku, oxidu uhličitého CO2, vzácných plynú, jódu a aerosolú. Pri normálním provozu zaŕizeni se tato smes plynú, která má aktivitu zhruba 10³ Bq/m³, odvádí z bezpečnostní nádrže vetracím zaŕížením pŕímo do komína. V prípade poruchy s malým prúsakem v primárním systému, pri níž aktivita leží v rozg mezi mezi 10³ Bq/m³ a 10 /Bq³, se plyn rovnež odvádí vetracím zaŕízením pŕímo do komína. Pri vetší poruše, napríklad pri natavení palivových článkú, múže být aktivita ješte vetší než 10 Bq/m³. Vetrací zaŕizeni se pri vetší poruše uzavŕe, načež tlak v bezpečnostní nádrži stoupne. Pro zamezení príliš velkého vzestupu tlaku se provádi vypoušténí bezpečnostní nádrže pŕes filtrační zaŕizeni. V tomto filtračním zaŕizeni (napr. se suchým filtrem nebo mokrým filtrem) se aktivita jódu a aerosolú sníží alespoň o faktor 1000. Za filtračním zaŕízením se potom meŕí aktivita plynu v meŕicím zaŕizeni.

Vzhledem k velmi vysoké zústatkové aktivite v pŕipojeném potrubí pro vedení čistého plynu do komína, není možno v prípade poruchy použit merici aparatúry, jako bilanční filtr a monitor aerosólu, které byly použitý pri normálním provozu, protože rozsah méŕení by mohľ být značné pŕekročen a manipulace s bilančním filtrem by nebyla zaručená. Proto se v tomto prípade obvykle používaj í zvláštni prístroje s vétším rozsahem meŕení a nákladným odstínéním, a komplikovaná zaŕízení pro manipulaci s bilančním filtrem.

V prípade poruchy se nabízí monitorovat rovnéž atmosféru uvnitŕ bezpečnostní nádrže, pokud zaŕízení prO odlehčení tlaku j ešte není v provozu, aby byla zjišténa míra stoupající a očekávané aktivity. I v tomto prípade je aktivita zkušebního vzorku plynu pro vyhodnocovací prístroje používané pri normálním provozu príliš vysoká.

Gkolem vynálezu je vytvoŕit zaŕízení pro monitorovaní atmosféry uvnitŕ bezpečnostní nádrže jaderného zaŕízení, které i v prípade poruchy jaderného zaŕízení plní s príslušnými prístroji svoji funkci.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje zaŕízení pro monitorování atmosféry uvnitŕ bezpečnostní nádrže jaderného zaŕízení, pŕičemž v bezpečnostní nádrži je upraven odber zkušebních vzorku, z néhož je smés plynú vedená méŕicím potrubím méŕicím zaŕížením a potom odvádéna, podie vynálezu, jehož podstatou je, že koncentrace aktivity plynu pred meŕicím zaŕížením se redukuje ve zŕedovacím zaŕízení, uspoŕádaném v bezpečnostní nádrži, k čemuž se ze zdroje, ležícího mimo bezpečnostní nádrž, odebírá tlakové regulovaný zŕedovací plyn.

Podie výhodného provedení vynálezu se zŕedovací plyn pred zavedením do zŕedovacího zaŕízení pomoci topení ohreje.

Zŕedování se s výhodou provádí v nékolika stupních.

Výhody zaŕízení podie vynálezu spočívaj! kromé j iného zejména v tom, že odpadá nutnost doposud používaného silného odstínení celého méŕicího zaŕízení. Odpadá rovnéž odstínení bilančního filtru určeného pro promeŕení, pri transportu, čímž se silné zredukuje možné ohrození obsluhujícího personálu.

Pŕehled obrázku na výkresech

Vynález bude dále blíže objasnen na príkladu provedeni podie priložených výkresu, na nichž je znázornená část výstupu vzduchu z tlakovodního jaderného zaŕízení, pričemž obr. 1 znázorňuje zjednodušené schéma části výstupu odpadního vzduchu jaderného zaŕízení a obr. 2 principiálni skicu zŕedovacího stupne.

Pro snadnejší porozumení vynálezu jsou znázornený pouze podstatné prvky zaŕízení. Z jaderného zaŕízení nejsou napríklad znázornený celé primárni a sekundárni části. Smer proudení pracovního prostŕedku je naznačen šípkami.

Príklady provedeni vynálezu

Na obr. 1 je vlevo nahoŕe znázornená bezpečnostní nádrž 1_ jaderného reaktoru. Potrubí 2^ pro odlehčení tlaku, uvádené dále ve své pravé části jako potrubí 2. pro vedení surového plynu, vede od bezpečnostní nádrže 1^ do filtračného zaŕízení 3_. V potrubí 2_ pro vedení surového plynu jsou uspoŕádány dve rovnobežné vetve s jednak regulační armatúrou 25 a jednak s prúraznou destičkou 26 pro definované tlakové odlehčení. V potrubí 2. pro vedení surového plynu je rovnež upraven neznázornéný méŕič prutoku. Uvedené filtrační zaŕízení 3_ pracuje na princípu mokrého filtru, což však samozrejme není nutné. Ve Venturiho vestavbách 27 se voda rozprašuje a pritom čistí plyny. Potom vyčistené plyny proudí odlučovačem 28 vody. Potom vstupuj í do druhé části potrubí 2_, které je dále označováno jako potrubí 4_ pro vedení čistého plynu a které vede do komína 5.·

V potrubí _4 pro vedení čistého plynu je uspoŕádán odber 6 vzorku, z néhož se plynulé odebírají vzorky plynú a zavádejí do odebíracího potrubí 1_. Jako príklad se uvádí, že z celkového množství odpadních plynú 20 000 m³/h se odvádí približne 10 m³/h. Tyto vzorky plynú se pomoci topení 24 , které muže být elektrické nebo ve forme výmeníku tepla, s výhodou po celé délce odebíracího potrubí 1_ ohŕívají, aby se zabránilo jejich kondenzaci.

Z odebíracího potrubí T_ se dílčí proud pŕivádí do zŕedovacího zaŕízení j3. Toto zŕedovací zaŕízení 8^, vytvorené jako nékolikastupňové, pracuje s určitým objemem proudu stlačeného vzduchu bez pevných částic. Tento stlačený vzduch je dopravován z kompresoru 11, pred nímž je zaŕazen filtr 12 jódu a aerosolú. Z nekolika zŕedovacích stupňú se v princípu ohŕívají pouze dva první stupne, protože u samotné čisté páry v potrubí £ pro odvádení čistého plynu nemúže klesnout teplota pod rosný bod po druhém zŕedovacím stupni.

Za pozdéji popsaným zŕedovacím zaŕízením 8. se vzorek vede meŕicím potrubím 13 do vlastního méŕicího zaŕízení 14, upraveného i pro normálni provoz jaderného zaŕízení. Pred meŕicím zaŕízením 14 se merici potrubí 13 pomoci trojcestného ventilu 60 spojuje s meŕicím potrubím sloužícím pro normálni provoz. Toto merici potrubí pro normálni provoz vede permanentne odpadni plyny k meŕení, které se odebírají systémem 61 pro odber vzorkú z komína S,.

Silné zjednodušene znázornené merici zaŕízení 14 sestává za prvé z kombinace 15 bilančních filtrú aerosolú a jódu pro diskontinuální meŕení. Pro kvazikontinuální monitorování jsou upravený monitor 16 aerosolú, monitor 36 jódu a monitor 37 vzácných plynú. Tyto tri monitory 16, 36 a 37 jsou opatrený vždy jedním detektorem 38 záŕení. Relatívni aktivita aerosolú se zjištuje pouze tímto opatrením. Tato aktivita dále určuje intervaly výmeny bilančních filtru.

Pri normálním provozu se obvykle provádí diskontinuální meŕení uvedenou kombinací 15 bilančních filtru jednou za týden. Naproti tomu v prípade poruchy se meŕení provádí každé 4 hodiny. Za tím účelem se bilanční filtry rozmontuj í, umístí do oddeleného prostoru a pomoci spektrometru se vyhodnocuj! podie špecifických nuklidú.

Pred meŕením se merici zaŕízení 14 proplachuje, aby aktivita filtru, zpúsobená složkami ušlechtilých plynú, neklesla pod meŕitelnou úroveň a aby vlastní meŕení nebylo zfalšováno. Za tím účelem se merici potrubí 13 pomoci uzavíracího orgánu 34 uzavŕe a pomoci uzavíracího orgánu 35 se otevŕe potrubí 17 pro vedení výplachového vzduchu. Atmosférický vzduch se nasáva dopravním čerpadlem 19 a vede pŕes filtr 18 jódu a aerosolú do meŕicího zaŕízení 14. Výplachový vzduch se odvádí vratným potrubím 9_. Múže se ovšem odvádet i pŕímo do komína _5.

Pri meŕení samotném je potrubí 17 pro vedení výplachového vzduchu uzavíracím orgánem 35 uzavŕeno a merici potrubí 13 uzavíracím orgánem 34 otevŕeno. Stejným dopravním čerpadlem 19 se nasává smés určená k meŕení. Protože je toto dopravní čerpadlo 19 dimenzováno na vétší množství výplachového vzduchu, nasává se v prípade meŕení, vzhledem k regulačním účelúm, i atmosférický vzduch. Za dopravním čerpadlem 19 je k tomuto účelu upraven v odbočném potrubí regulační ventil 20 s predraženým filtrem 21 aerosolú.

Pred zaústením dílčí merici dráhy s monitorem 16 aerosolú do dílčí merici dráhy s bilančními filtry je v této dílčí merici dráze uspoŕádán meŕič 22 prútoku. V nem se meŕí prutok filtrem 18 jódu a aerosolú a integruje po dobu rozprašovaní. Tímto zpúsobem se zjištují hodnoty koncentrace aktivity. Pro derivovaní rústu aktivity se uvádí koncentrace do vzájemného vztahu s merením prútoku.

Ačkoliv, jak bylo výše uvedeno, se meŕí prútok i v potrubí 2_ pro vedení surového plynu, mohlo by toto uvádéní do vzájemného vztahu (korelace) s tímto merením vést k nesprávným výsledkúm, nebot pri tlakovém odlehčení by mohly být prútoky v potrubí 2_ pro vedení surového plynu a v potrubí £ pro vedení čistého plynu v počáteční fázi velmi rozdílné. To múže být napríklad zpúsobeno vykompenzováním parní části v ješte chladné vodní pŕedloze filtračního zarízení _3. Proto se prútok dále určuje i méŕičem 23 prútoku v potrubí £ pro vedení čistého plynu. -Meŕení múže být provádeno jako Venturiho meŕení nebo stanovení pomeru tlak/teplota. Výsledek se spojuje s hodnotami koncentrace, pro zj istení pŕírústkú aktivity.

Pro predbežné určení koncentrace aktivity pri výše popsaném meŕení uvnitŕ bezpečnostní nádrže £ jsou v činnosti následující části zarízení: v bezpečnostní nádrži X je uspoŕádáno nekolikastupňové zŕedovací zarízení 40 ♦ šípkou je naznačen odber 41 vzorku plynú. Upravený vzorek plynú se zavádí do meŕicího potrubí 42, vedoucího do méŕicího zaŕízení 14. Zŕedovací plyn, zde stlačený vzduch nebo dusík, je pŕipraven v tlakové láhvi 43, uspoŕádané mimo bezpečnostní nádrž χ, a pŕívodním potrubím 44 se zavádí do zŕedovacího zarízení 40.

V tomto pŕívodním potrubí 44 je upraven vedie uzavíracího orgánu 45 i redukční ventil 46 tlaku. Protože pri poruše jaderného zarízení mohou vzniknout v bezpečnostní nádrži χ tlaky mezi 0,1 až 0,7 MPa, musí se tomu tlak zŕedovacího plynu v pŕívodním potrubí 44 vhodne pŕizpúsobit. Do regulačního prístroje redukčního ventilu 46 tlaku se proto pŕivádéjí tlaky zméŕené méŕičem 47 tlaku a meŕičem 48 tlaku v bezpečnostní nádrži 1.

/

Prívodní potrubí 44 je opatrene topením 49 pro ohrev zŕedovacího vzduchu na teplotu rovnající se· alespoň približne teplote panuj ící v bezpečnostní nádrži 1_.

V prívodní potrubí 44 a v mericím potrubí 42 jsou dále uspoŕádány regulační orgány 50 a 51. Jsou umísteny zpravidla ve volném prostoru mezi bezpečnostní nádrží 1^ a vnejším neznázorneným betónovým pláštém. Jsou koncipovány podie bezpečnostní trídv 2 a zdvojený. Na začátku mérení je treba dbát na to, aby regulační orgány 50 v pŕívodním potrubí 44 se otevŕely pred regulačními orgány 51 v mericím potrubí 42; pri skončení merení je nutno dbát na to, aby regulační orgány 50 v pŕívodním potrubí 44 se zavŕelv pred regulačními orgány 51 v mericím potrubí 42. Tímto opatrením se zamezí taxu, aby se smes plynú s príliš vysokou aktivitou nedostala zŕedbvacím zaŕízením 40 do meŕicího potrubí 42 a odtud do volného prostoru.

Zŕedovací stupeň, znázornený na obr. 2, který predstavuje reprezentatívni provedení jak pro zŕedovací zaŕízení 8_, tak i pro zŕedovací zaŕízení 40 funguje nasledovne: pripravený stlačený vzduch proudí prstencovou mezerou 29 vytvorenou kolem sací trysky 30 pro zŕedovanou smes plynú. Vzniklým podtlakem se nasáva aerosol o určitém objemu a ve smešovací komore 31 se homogénne smešuje s čistým vzduchem. Zvýší-li se objem proudu čistého vzduchu, zvýši se ve stejné míŕe i rychlost proudení v prstencové mezeŕe 29. Tím vzroste podtlak na sací trysce 30, čímž se rovnéž zvýši objem proudu smesi plynú. Oba proudv jsou proto spŕaženy podtlakem a jejich pomer zústává i pri ruzných predbežných tlacích konštantní .

Ve zŕedovacím zaŕízení 8_ se provádí zŕedování v pomeru 1:10*, zatímeo ve zŕedovacím zaŕízení 40 se provádí zŕedová6 ~ 7 ní v pomeru 1:10 . Pritom je výhodné provádet zŕedování v nékolika kaskádách, což snižuje potrebu čistého zŕedovacího vzduchu. Ze zŕedeného vzorku, odebraného z odebíracího potrubí T_, respektíve z odberu 41 v bezpečnostní nádrži 2, se jen část odebírá ze sméšovací komory 31 a pŕivádí do vždy dalšího stupne. Tento dílčí odber proudu se provádí odsávací tryskou 32. Pritom je nutno dbát na to, aby se tento odber provádel za isokinetických podmínek. Ty nastanou tehdy, když v míste odsávání je rychlost proudéní v odsávací trysce 32 stejná jako rychlost proudéní v kanáLu.

Ruznými prumery trysek 30, 32 je možno pŕizpusobit ruzné odsávané objemy ruzným celkovým objemúm proudu. To má význam pro poslední stupeň. Jako príklad se uvádí, že z celkového množství se do dalšího zredování privádí pouze 0,3 m³/h. Po zŕedéní se do meŕicího zaŕízení 14 proto pŕivádí celkove asi 3 m³/h. Zbytkový vzduch, zbylý po isokinetickém odberu dílčího proudu, o množství 12,2 m³/h pro všech šest zŕedovacích stupňú upravených v príkladu prevedení (na obr. 1 jsou znázornený jen 4 stupne) proudí u zŕedovacího zaŕízení 2 výstupním hrdlem 33 vzduchu ven do vratného potrubí 9_ (obr. 1) .

V tomto vratném potrubí 2 ^se zbyték vzorku vzduchu a vzduch z výstupního hrdla 33 dopravuje čerpadlem 10 zpet do potrubí £ pro vedení čistého plynu. Pri tomto zpétném vedení je nutno dbát na to,.aby ve sméšovací komore 32 zŕedovacího stupne nevznikl žádný protitlak, který by mohl zŕedovací pomer ovlivnit. U zŕedovacího zaŕízení 40 se vede zbylý vzduch zpét do bezpečnostní nádrže 2, jak ja naznačeno šípkou.

Zŕečlováním klesá aktivita vyloučených látek na míru obvyklou pri normálním provozu. Manipulace a vyhodnocováni meŕicího zaŕízení 14 se proto i v prípade poruchy múže provádet obvyklým zpusobem.

Na odsávací trysku 32 posledního stupne je u zŕedovacího zaŕízení 2 pŕipojeno merici potrubí 13 a u zŕedovacího zaŕízení 40 merici potrubí 42 (obr. 1), která vedou do vlastního meŕicího zaŕízení 14.

Aby v prípade poruchy bylo možno méŕit jak vzduch v komíne 5^, tak i atmosféru uvnitŕ bezpečnostní nádrže _1 nezávisle na sobe, je merici zaŕízení 14 opatŕeno prídavným bilančním filtrem 59 a meŕičem 62 prútoku.

Bilanční filtr 59 aerosolú a jódu je opatŕen pro najíždéní obtokovým potrubím 55. Zmeŕené hodnoty merice 62 prutoku a poprípade i zmeŕené hodnoty neznázornených teplotních a tlakových čidel (upravených ve stejné potrubní vetvi jako meŕič 62 prútoku) slouži jako regulační veličiny pro spŕažené regulační orgány 56, 57 v obtokovém potrubí 55 a za bilančním filtrem 59. Pro najíždení je v provozu systém 61 pro odebírání vzorku nekolik minút pri otevŕeném obtokovém potrubí 55. Tím je zaručeno, že celý systém je oplachován reprezentativním vzorkem vzduchu. Po provedeném najíždení, pri némž byl naregulován objem odebíraného proudu, se provede prepnutí z obtokového potrubí 55 na potrubí k bilančnímu filtru 59 . Pri všech téchto postupech jsou regulační orgány 50, 51 otevŕené.

V prípade poruchy se odber vzorku provádí v provozu diskontinuálne podie potreby. Pri méŕení samotném je vyplachovací potrubí 53 uzavŕeno redukčním ventilem 52. Zŕedéný vzorek plynu se po provedené regulaci množství vede filtrem 18 jódu a aerosolú. Stejne jako u výše popsaného zpúsobu se meŕí prútočné množství a integruje po dobu rozprašování. Zmeŕená množství plynú jsou mezi 1 a 3 m³/h. Bilanční filtr 59, který je po méŕení zaprášený, se pomoci detektorú, napríklad germaniových detektoru, používaných pro vyhodnocování i pri normálním provozu, laboratórne vyhodnotí..

Za bilančním filtrem 59 je navíc upraveno merici místo pro zjištování podílu vzácných plynú v odebraném vzorku.

Tímto meŕicím místem múže být napríklad plynová láhev 58 nebo tak zvaná plynová myš.

Po meŕení se merici zaŕízení 14 propláchne. K propláchnutí se použije stlačené médium z tlakové láhve 43. V pŕívodním potrubí 44 a v meŕicím potrubí 42 jsou uzavírací orgány 45 a 51 uzavŕeny. Zŕečlovací plyn se dopravuje do meŕicího potrubí 42 pri otevŕeném redukčním ventilu 52 vyplachovacím potrubím 53 a odtud se dopravuje meŕicím zaŕížením 14. Protože pro meŕení jsou zapotŕebí jen bilanční filtry 59 , muže být pro účely vyplachování a meŕení uzavíracím orgánem 54 uzavŕeno i potrubí vedoucí k monitorum 36y 37, 38. Vyplachovací médium se odvádí vratným potrubím 2· Muže se však samozrejme odvádét rovnou do komína 2· Rozumí se, že merici zaŕízení 14 se i v tomto prípade proplachuje pomoci výše uvedených vyplachovacích elementu, tj. potrubí 17, filtru 18 a dopravního čerpadla 19 uvedeným zpúsobem.

ρν Ϊ£3θ-Κ

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zaŕízení pro monitorování atmosféry uvnitŕ bezpečnostní nádrže jaderného zaŕízení, pŕičemž v bezpečnostní nádrži je upraven odber zkušebních vzorku, z né- hož je smes plynú vedená meŕicím potrubím meŕicím zaŕízením a potom odvádena, vyznačující se tím, že koncentrace aktivity plynu pred meŕicím zaŕízením (14) se redukuje vé zŕedovacím zaŕízení (40), uspoŕáda. ném v bezpečnostní nádrži (1), k čemuž se ze zdroje, ležícího mimo bezpečnostní nádrž (1), odebírá tlakové regulovaný • zŕedovací plyn.
2. 2. Zaŕízení podie nároku 1, vyznačující se tím, že zŕedovací plyn se pred zavedením do zŕedovacího zaŕízení (40) pomoci topení (49) ohreje.
3. 3. Zaŕízení podie nároku 1, vyznačující se tím, že zŕedování se provádí v nekolika stupnich.