UA113010C2 - Ядерна установка, що містить захисну оболонку і систему скидання тиску - Google Patents

Ядерна установка, що містить захисну оболонку і систему скидання тиску Download PDF

Info

Publication number
UA113010C2
UA113010C2 UAA201500922A UAA201500922A UA113010C2 UA 113010 C2 UA113010 C2 UA 113010C2 UA A201500922 A UAA201500922 A UA A201500922A UA A201500922 A UAA201500922 A UA A201500922A UA 113010 C2 UA113010 C2 UA 113010C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
flow
protective shell
discharge
inlet
nuclear installation
Prior art date
Application number
UAA201500922A
Other languages
English (en)
Inventor
Себастіан Бульманн
Бернд Еккард
Норберт ЛОШ
Original Assignee
Арева Гмбх
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 Арева Гмбх filed Critical Арева Гмбх
Publication of UA113010C2 publication Critical patent/UA113010C2/uk

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C9/00Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
    • G21C9/004Pressure suppression
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/02Details
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G21C19/303Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for gases
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G21C19/317Recombination devices for radiolytic dissociation products
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C9/00Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
    • G21C9/04Means for suppressing fires ; Earthquake protection
    • G21C9/06Means for preventing accumulation of explosives gases, e.g. recombiners
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
  • Safety Valves (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

В основу винаходу поставлено задачу розроблення ядерної установки (2), що містить захисну оболонку (4) і принаймні один скидальний трубопровід (10), виведений назовні з-під захисної оболонки (4) з можливістю перекриття запірним клапаном (14) та пропускання скидального потоку в режимі скидання тиску при відкритому запірному клапані (14), яка забезпечує особливо надійне подолання критичних ситуацій, в яких одночасно з вивільненням водню (Н) та/або монооксиду вуглецю (СО) відбувається значне зростання тиску всередині захисної оболонки (4). З цією метою згідно з винаходом перед скидальним трубопроводом (10) зі сторони впуску включений пристрій (24) для обробки газового потоку, який встановлений всередині захисної оболонки (4), що містить оточений бічною поверхнею (28) оболонки, виконаний у формі газовідвідної труби проточний канал (26), в якому виконаний нижній впускний отвір (30) і верхній впускний та випускний отвір (32), причому над нижнім впускним отвором (32) в проточному каналі (26) встановлено першу групу каталітичних елементів (34) для розкладу водню (Н) та/або монооксиду вуглецю (СО), і причому скидальний трубопровід (10) має вхідний отвір (22) над першою групою каталітичних елементів (34) і під верхнім впускним і випускним отвором (32) в поверхні (28) оболонки, завдяки чому у випадку критичної несправності з вивільненням водню (Н) та/або монооксиду вуглецю (СО) всередині захисної оболонки (4) в режимі конвекції перед режимом скидання тиску при закритому запірному клапані (14) через проточний канал (26) за принципом природної конвекції знизу вгору надходить газова суміш, наявна всередині захисної оболонки (4), а в режимі скидання тиску газова суміш за принципом примусового перепуску надходить знизу і переваж

Description

Винахід стосується ядерної установки, що містить захисну оболонку і принаймні один виведений із захисної оболонки назовні скидальний трубопровід, виконаний з можливістю перекриття запірним клапаном, а також випуску скидального потоку в режимі скидання тиску при відкритому запірному клапані
При несправностях і аваріях на атомних електростанціях можливим є вивільнення порівняно великої кількості водню і монооксиду вуглецю, а також пари всередині захисного корпусу, називаного також протиаварійною оболонкою (сопіаїптепі) або захисною оболонкою (сопіїпетепі), яка забезпечує герметичну ізоляцію атмосфери всередині від довкілля.
Без вживання відповідних контрзаходів насичення горючими газами атмосфери всередині захисної оболонки залежно від конкретних обставин може виявитися настільки значним, що призведе до утворення вибухонебезпечних сумішей. Крім цього, зокрема при вивільненні пари з охолоджувального контуру, можливим є утворення надлишкового тиску, яке перевищуватиме розрахунковий тиск всередині захисної оболонки.
На численних атомних електростанціях уже встановлені різні системи для розкладу водню і обмеження надлишкового тиску та скидання тиску всередині захисної оболонки в аварійних ситуаціях. Як правило, подібні системи проектують, розраховують і регулюють в процесі експлуатації незалежно одна від іншої.
У цьому зв'язку, наприклад, каталітичні елементи, залежно від конструктивної форми називані також каталітичними рекомбінаторами, які рекомбінують наявні у газовому потоці водень (Нг) із киснем (Ог2) в процесі каталітично підтримуваної екзотермічної реакції без утворення полум'я з одержанням води (в формі пари) (Нг2О), належать до рівня техніки.
Відповідне стосується рекомбінації монооксиду вуглецю (СО) із киснем (Ог2) із одержанням діоксиду вуглецю (СО2). Для ефективного розкладу Нг/СО та уникнення недопустимих, локально критичних концентрацій, як правило, деякі рекомбінатори розподіляють у всьому просторі всередині захисної оболонки.
Окрім цього, відомі так звані відвідні системи, які дозволяють подолати ситуації утворення надлишкового тиску шляхом випуску атмосфери з-під захисної оболонки в довкілля, як правило, через фільтр. При цьому перевагу надають пасивним системам, які автоматично спрацьовують під дією надлишкового тиску всередині захисної оболонки. Проте, існують варіанти, в яких активізація або підтримка виведення скидального потоку 3-під захисної оболонки забезпечують за допомогою оснащеного електроприводом вентилятора чи подібних пристроїв.
Спільним для різних варіантів є використання скидальних трубопроводів, прокладених крізь захисну оболонку, які в нормальному режимі роботи ядерної установки перекриті за допомогою принаймні одного запірного клапана. Для бажаного скидання тиску відкривають відповідний запірний клапан, завдяки чому газопарова суміш, що перебуває під надлишковим тиском, по скидальному трубопроводу може бути виведена з-під захисної оболонки назовні, звідки її зазвичай після багатоступеневого фільтрування, очищення і висушування з метою затримання радіоактивно забруднених рідин, частинок і аерозолів випускають у довкілля.
У певних ситуаціях утворення значної кількості Но талабо СО може супроводжуватися відповідним зростанням тиску, внаслідок чого виникає потреба в завчасному скиданні тиску всередині захисної оболонки. Судячи по цьому завчасному скиданні тиску, можна припустити що заходи для розкладу Нг/СО всередині захисної оболонки ще не дали потрібного ефекту.
Отже, в несприятливих випадках слід виходити з того, що скидальний потік, який називають також потоком відвідного газу або скорочено відвідним газом, містить суміш Нг/СО в пароповітряній атмосфері в концентрації, що може спричинити її займання. При напрямленні цього відвідного газу по ненагріваних трубопроводах крізь фільтрувальні пристрої внаслідок концентрації пари відбувається додаткове збільшення - наприклад, подвоєння - концентрації займистих газів. Результатом може бути утворення займистих і навіть вибухонебезпечних сумішей, які при займанні спричиняють значне прискорення поширення вогню, що може призвести до пошкодження відвідних та затримувальних пристроїв і, разом із цим, до надзвичайно негативного навантаження довкілля і його забруднення.
Тому відвідні системи, наприклад для уникнення конденсації протягом пускового періоду, постійно підігрівають, або розраховують їх параметри на введення в дію лише після завершення розкладу Нг всередині захисної оболонки. Відповідно до цього продуктивність систем рекомбінаторів всередині захисної оболонки розраховують таким чином, що при застосуванні множини рекомбінаторів відбувається завчасний розклад Н», і тому до початку скидання тиску в численних можливих аварійних ситуаціях може бути досягнуто ефективне очищення атмосфери від Но. Додатково рекомбінатори досі розміщають переважно на основних шляхах руху конвекційних потоків. Зазвичай застосовують велику кількість рекомбінаторів, бо наприклад від 20 до 100 і більше, причому сумарна продуктивність рекомбінаторів, у даному випадку називана кратністю повітрообміну, становить, наприклад, від 0,3 до 0,6 або більше загального об'єму атмосфери всередині захисної оболонки за годину. Таким чином, наприклад, при об'ємі простору всередині захисної оболонки від 50 000 до 70 000 м3 продуктивність рекомбінаторів має становити від 15 000 до 40 000 мз3/год. або більше. Попри це, у вказаних критичних ситуаціях розклад Но не в усіх випадках вдається забезпечити своєчасно до активізації системи скидання.
Тому в основу винаходу покладено задачу розроблення ядерної установки описаного вище типу, розрахованої на особливо надійне подолання критичних ситуацій, в яких одночасно з вивільненням водню та/або монооксиду вуглецю відбувається значне зростання тиску всередині захисної оболонки. При цьому необхідно протидіяти, зокрема, утворенню або накопиченню вибухонебезпечних газових сумішей, які можуть призвести до швидкої дефлаграції або навіть вибухів у виведених назовні з-під захисної оболонки скидальних трубопроводах і підключених до них апаратах і допоміжних системах.
Цю задачу згідно з винаходом вирішено ознаками пункту 1 формули винаходу.
Згідно з цим передбачено, що перед скидальним трубопроводом всередині захисної оболонки зі сторони впуску включений пристрій для обробки газового потоку, який містить утворений бічною поверхнею оболонки, виконаний у формі газовідвідної труби протічний канал із нижнім впускним отвором та верхнім впускним і випускним отвором, причому над нижнім впускним отвором або поблизу нього встановлено першу групу каталітичних елементів чи рекомбінаторів для розкладу водню та/або монооксиду вуглецю у протічному каналі, і причому в скидальному трубопроводі над першою групою каталітичних елементів і під верхнім впускним і випускним отвором в поверхні оболонки передбачений вхідний отвір, завдяки чому у випадку несправності з вивільненням водню та/або монооксиду вуглецю всередині захисної оболонки в режимі конвекції перед режимом скидання при закритому запірному клапані по протічному каналу за принципом природної конвекції знизу вгору надходить наявна всередині захисної оболонки газова суміш, а в режимі скидання газова суміш за принципом примусового перепуску знизу і переважно також згори надходить у протічний канал, звідки в формі скидального потоку її відводять по скидальному трубопроводу.
Поняття "газовий потік" і "газова суміш" при цьому включають також той випадок, в якому
Зо вони містять суттєву кількість пари або рідини, тобто скорочено охоплюють більш загальний випадок газопарової суміші або флюїдного потоку. Це визначення стосується також наведеного далі опису. Самозрозуміло, поняття "запірний клапан" охоплює запірну арматуру будь-якого типу.
В основу винаходу було покладено ідею послідовного запобігання утворенню або накопиченню вибухових сумішей у скидальному трубопроводі і підключеному до нього устаткуванні в разі можливості вже із самого початку. Для того, щоб при цьому можна було впевнено відмовитися від нагрівання, яке протидіє утворенню конденсату в цих компонентах системи, але є схильним до відмов і потребує великих апаратурних витрат, концентрація Н»е та
СО в скидальному потоці (потоці відвідного газу) має бути низькою вже в зоні вхідного отвору скидального трубопроводу, а саме, якщо можливо, вже до початку режиму скидання.
Неочікувано було виявлено, що це може бути здійснене дуже просто шляхом встановлення рекомбінаторів, зокрема так званих пасивних автокаталітичних рекомбінаторів (РАВ), які розраховані для каталітичного розкладу водню та/або монооксиду вуглецю, описаним вище чином безпосередньо перед вхідним отвором скидального трубопроводу, називаним також відбірним отвором.
При цьому завдяки відповідному розміщенню і формі протічного каналу, приєднаного перед вхідним отвором скидального трубопроводу, забезпечується особливо доцільне підтримання двох різних режимів роботи і переходу із одного з цих режимів в інший: на стадії роботи безпосередньо перед режимом скидання ще при перекритому скидальному трубопроводі, під дією тяги в газовідвідній трубі і підвищеної довкола нижньої зони газовідвідної труби температури каталізаторів внаслідок екзотермічної реакції рекомбінації, зі зростанням концентрації Нг/СО у протічному каналі утворюється напрямлений знизу вгору природний конвекційний потік. Внаслідок цього певною мірою відбувається попереднє нагрівання рекомбінаторів до бажаної робочої температури для роботи в наступному режимі скидання.
Крім цього, конвекція сприяє циркуляції атмосфери в зоні встановлення рекомбінаторів, а разом із цим також ефективності локального розкладу Н».
Режим скидання тиску активізують шляхом відкривання запірного клапана в скидальному трубопроводі. Внаслідок перепадів тиску між внутрішнім простором всередині захисної оболонки та довкіллям зазвичай газова суміш, наявна всередині захисної оболонки, надходить бо у протічний канал з обох кінців газовідвідної труби, тобто зверху і знизу, а звідти у скидальний трубопровід аналогічно примусовому перепуску. При цьому бічне облицювання газовідвідної труби утворює бар'єр проти "спадних потоків" всередині захисної оболонки, які надходять згори під кутом або по горизонталі і містять підвищену концентрацію Нг/СО, що перешкоджає їх надходженню безпосередньо у вхідний отвір скидального трубопроводу.
В особливому випадку конструктивного виконання рух потоку в режимі скидання тиску може бути збалансований таким чином, що попри відкритий верхній впускний отвір протічного каналу, виконаного в формі газовідвідної труби, внаслідок утворюваного у верхній зоні підпірного тиску потік надходить у скидальний трубопровід в основному лише знизу через нижній вхідний отвір.
Проте, взагалі в режимі скидання тиску частини потоку надходять у скидальний трубопровід з обох кінців.
Описані вище пасивні автоматично здійснювані заходи, тобто без підведення енергії від зовнішніх джерел чи використання допоміжної електричної енергії, а також без регулювання, яке потребує великих витрат, дозволяють надійно уникнути критичної концентрації вибухових газів у скидальному трубопроводі і підключених до нього затримувальних та очищувальних пристроях при раптовому відборі та вивільненні газу з-під захисної оболонки, також протягом нестаціонарної пускової фази. Спричинена відбором спонтанна зміна потоку у протічному каналі, виконаному в формі газовідвідної труби, при переході з режиму конвекції в режим примусового перепуску, вже не впливає на ефективність каталізу, оскільки каталізатори в газовідвідній трубі після попереднього режиму повної потужності на передпусковій стадії вже мають оптимальну робочу температуру.
У першому переважному варіанті реалізації відповідної винаходові концепції над вхідним отвором скидального трубопроводу і під верхнім впускним і випускним отвором протічного каналу або поблизу нього розміщено другу групу каталітичних елементів для розкладу водню та/або монооксиду вуглецю в протічному каналі. Іншими словами, передбачена додаткова зона каталітичних елементів над отвором для відбору атмосфери з-під захисної оболонки поблизу верхнього випускного отвору газовідвідної труби. Завдяки цьому в режимі скидання тиску з примусовим перепуском гази, які надходять з обох боків, зверху та знизу, в шахту газовідвідної труби, перед напрямленням у скидальний трубопровід піддають обробці із застосуванням відповідно розміщених каталітичних рекомбінаторів, завдяки чому забезпечується особливо
Зо ефективне зменшення концентрації займистих компонентів. Крім цього, така схема розміщення дозволяє посилити конвекційний потік у попередньому конвекційному режимі та досягти особливо ефективного розкладу Нг/СО (зменшити втрати) у пристрої для обробки газового потоку.
У другому переважному варіанті в скидальному трубопроводі передбачені засоби для обмеження потоку, виконані з можливістю регулювання продуктивності каталітичних рекомбінаторів таким чином, що в режимі скидання тиску концентрація водню та/або монооксиду вуглецю в зоні вхідного отвору скидального трубопроводу становить менше ніж 50 96, переважно менше ніж 30 95 відповідної концентрації в зоні нижнього впускного отвору протічного каналу. Альтернативно концентрацію у верхнього впускного і випускного отвору протічного каналу можна використовувати як вихідну величину, проте, приблизно слід виходити із того, що при переважній висоті прокладення протічного каналу від 1 до 2 метрів обидві концентрації принаймні однакові, тобто вони суттєво не відрізняються.
Цей другий варіант можна комбінувати з першим варіантом, проте, він є придатним до застосування також саме в тому випадку, якщо у верхнього кінця протічного каналу не встановлені додаткові рекомбінатори, щоб у режимі скидання тиску запобігти надмірному відсмоктуванню/зворотному потоку насиченої Нг/СО оточуючої атмосфери через впускний і випускний отвір лротічного каналу у вхідний отвір скидального трубопроводу.
Ефективне зменшення вхідної концентрації Нг/СО у відвідному газі до значення менше ніж 5096, переважно менше ніж 30 95, навіть при пуску холодних, встановлених поза захисною оболонкою фільтрувальних/газоочищувальних пристроїв дозволяє уникнути критичних концентрацій Нг/СО при конденсації пари, які можуть призвести до пошкодження системи фільтрувальних/газоочищувальних пристроїв. Це має суттєве значення для уникнення вибухонебезпечних ситуацій в процесі пуску, а також у безперервному режимі роботи.
Відповідно до описаних вище принципів розрахунку засоби для обмеження потоку переважно слід регулювати таким чином і вибирати такі геометричні параметри протічного каналу, щоб у режимі скидання тиску в скидальному трубопроводі масовий потік складав щонайбільше 100 95, переважно менше ніж 80 95 масового потоку в протічному каналі в конвекційному режимі. Цей захід також здійснюють для уникнення всмоктування насиченої сумішшю Нг/СО оточуючої атмосфери в скидальний трубопровід, яке в іншому випадку могло б відбуватися внаслідок того, бо що потік, який надходить до каталізаторів, перевищує їх максимально можливу продуктивність.
В іншій переважній формі виконання з уже описаної причини засоби для обмеження потоку встановлюють таким чином і вибирають такі геометричні параметри протічного каналу, що швидкість надходження потоку до каталітичних елементів чи рекомбінаторів у режимі скидання тиску становить менше ніж 5 м/с, переважно менше ніж З м/с.
Для обмеження потоку в скидальному трубопроводі може бути встановлений принаймні один дросель. Дросель може бути також встановлений безпосередньо поряд із або перед вхідним отвором скидального трубопроводу. Додатково або альтернативно включені в скидальний трубопровід компоненти, наприклад фільтрувальні пристрої, скрубери, запірні клапани або окремі ділянки трубопроводу, можуть посилювати або забезпечити бажаний ефект дроселювання.
Регулювати потік у попередньому протічному каналі (газовідвідній трубі) можна шляхом відповідного вибору його геометричних параметрів, таких як висота, площа поперечного перерізу, розмір і місце виконання впускних і випускних отворів, а також вбудованих і аналогічних елементів, які напрямляють потік чи впливають на нього, згідно з вищевказаними розрахунковими параметрами.
До вбудованих елементів, геометричні параметри і розміщення яких впливає на конвекційний потік, а також на примусове створення потоку в протічному каналі, належать зокрема каталітичні елементи, які в типовому випадку утворені кількома пластинчатими елементами. Каталітичні елементи переважно відкриті для атмосфери, переважно орієнтовані вертикально, в основному паралельні між собою і встановлені на різній висоті (ступінчасто) для утворення висхідного потоку між елементами і ділянками елементів. Переважно також відстань між елементами, які обтікає потік, встановлюють більше 5 мм, при висоті, що більше ніж у 10 разів перевищує цю відстань, і співвідношенні перекриття понад 5095. Співвідношення перекриття при цьому означає співвідношення між площею поперечного перерізу, через який може вільно протікати потік між елементами, та перекриваною елементами в цілому площею поперечного перерізу в протічному каналі. У можливому варіанті каталітичні елементи можуть бути встановлені безпосередньо в/на впускному і випускному отворі протічного каналу.
Протічний канал, що має форму газовідвідної труби, може бути також виконаний у формі трубопроводу з розподіленими по його периметру, відкритими в атмосферу каталітичними
Зо зонами. При цьому може бути передбачено кілька гілок трубопроводу, орієнтованих паралельно потоку.
Вхідний отвір скидального трубопроводу, називаний також отвором для відбору атмосфери, переважно виконують у різних місцях залежно від розміщення каталітичних рекомбінаторів у протічнаму каналі. Так, при наявності лише однієї нижньої каталітичної зони чи секції отвір для відбору виконують переважно в нижній частині протічного каналу, проте над нижньою каталітичною секцією, щоб завдяки порівняно довгому верхньому шляху потоку ускладнити надходження насиченої Нг/СО газової суміші через верхній впускний/випускний отвір протічного каналу в скидальний трубопровід. При застосуванні пристроїв із двома каталітичними секціями, а саме нижньої і верхньої каталітичних секцій, отвір для відбору переважно слід виконувати посередині або в нижній частині протічного каналу.
Узагалі в режимі експлуатації - внаслідок екзотермічної реакції - намагаються забезпечити і забезпечують постійно високу температуру каталізаторів переважно від 100 "С до 900 С. У переважній формі виконання робочу температуру каталітичних рекомбінаторів у режимі скидання тиску розраховують таким чином, що при концентрації водню понад 7 об. 95 вони діють як запальники. Це означає, що превентивне запалювання газової суміші, що надходить, відбувається при такій концентрації Не, яка є достатньою для займання, наприклад від 7 до 10 об. 95, завдяки високій температурі поверхні каталітичних елементів, яка переважно перевищує 70076.
Перевага превентивного запалювання полягає в тому, що запалювання і наступне згоряння відбуваються порівняно контрольовано і помірно, подібно до дефлаграції, їз ще невеликим прискоренням поширення полум'я та об'ємного перенесення речовини порівняно з детонацією.
Таким чином, внаслідок займання на каталітичному елементі, перед надходженням у саму систему відбору, на стадіях роботи з високою концентрацією займистих газів всередині захисної оболонки забезпечується ефективне обмеження їх концентрації у відвідній системі, завдяки чому особливо надійно гарантується безпека у відвідній системі в усіх режимах експлуатації.
Переважно відповідний пристрій для обробки газового потоку та відповідний отвір для відбору відвідного газу розміщують в нижній третині, переважно у нижній чверті відносно загальної висоти захисної оболонки, і, таким чином, нижче основних шляхів руху конвекційних потоків всередині захисної оболонки.
Особливо переважним є встановлення кількох, наприклад 5 або більше, пристроїв для обробки скидального газового потоку в нижній третині чи нижній чверті відносно загальної висоти захисної оболонки і над ними в горизонтальному положенні також кількох не діючих безпосередньо на скидальний потік додаткових каталітичних рекомбінаторів для розкладу водню та/або монооксиду вуглецю, причому продуктивність каталітичних рекомбінаторів взаємодіючих безпосередньо з відвідною системою пристроїв для обробки газу разом складає менше ніж 20 95 забезпечуваної загальної продуктивності. Додаткові каталітичні рекомбінатори, в свою чергу, розподілені переважно таким чином, що ефективність рекомбінації у верхній половині простору всередині захисної оболонки становить принаймні 7095 загальної забезпечуваної ефективності рекомбінації.
Завдяки такому розміщенню і розподілу пристроїв для обробки газового потоку всередині захисної оболонки, зокрема також у зонах, які розташовані осторонь від основних шляхів руху конвекційних потоків, переважно за рахунок використання розподілу шарів із різною концентрацією водню по висоті всередині захисної оболонки забезпечується можливість додаткового систематичного обмеження концентрації водню в потоці відвідного газу до значення від 1/4 до максимум 1/2 середньої концентрації всередині захисної оболонки.
Пристрої для обробки газового потоку встановлюють всередині захисної оболонки переважно осторонь від основних шляхів руху конвекційних потоків. Зокрема, придатними виявилися зони в нижній третині простору всередині захисної оболонки, які мають частково замкнуті стелі та/або підлогу (зокрема без захисних фоторелейних завіс) та стіни і в ідеальному випадку виконані в формі тупикового приміщення. Завдяки такому вибору місця встановлення цих пристроїв в ідеальному випадку використовують передбачуване утворення шарів з різною концентрацією водню у верхніх зонах простору всередині захисної оболонки (тобто у двох верхніх третинах висоти захисної оболонки), що дозволяє забезпечити додаткове систематичне обмеження концентрації водню в потоці відвідного газу до значення від 96 до максимум й середньої концентрації всередині захисної оболонки.
Окрім цього, розклад Нг/СО здійснюють за допомогою додаткових каталітичних рекомбінаторів, розподілених всередині захисної оболонки, переважно сконцентрованих у середній третині по висоті (наприклад »50 95 загальної кількості), а також у верхній третині
Зо простору всередині захисної оболонки. Завдяки такому розміщенню на основних шляхах конвекції та в зонах з вищою концентрацією (утворення шарів із різною концентрацією водню) додатково підвищується ефективність розкладу Нео на кожен рекомбінатор.
Завдяки такій новій схемі розміщення в комбінації з функцією відбору відвідного газу неочікувано вдалося також зменшити встановлювану загальну продуктивність при середній продуктивності рекомбінаторів від 15 000 до 40 000 мз/год. або вище при кратності повітрообміну від Ї » 0,3-0,6 год. або вище, до 2/3-1/2 величини, яку сьогодні вважають необхідною, відповідно до забезпечуваної кратності повітрообміну всередині захисної оболонки, яка тепер становить Ї « 0.3-0,1 або менше. Це досягається завдяки тому, що тепер у вищій зоні високої концентрації водню, переважно в інертизованій парою атмосфері, посилюється ефективність розкладу Не. Одночасно завдяки застосуванню нових пристроїв для відведення та їх відповідному розміщенню забезпечується таке зменшення концентрації в нижній зоні що тепер виявляється непотрібним зменшення концентрації на попередній стадії перед режимом відведення, яке раніше було необхідним для забезпечений можливості надійного відведення взагалі.
В іншій переважній формі виконання у скидальний трубопровід включений принаймні один охолоджувальний пристрій для скидального потоку, встановлений всередині захисної оболонки.
При цьому може бути також передбачене розгалуження відвідного потоку на кілька паралельних часткових потоків, принаймні частину яких охолоджують.
Шляхом комбінування пристрою для відбору відвідного газу з послідовно підключеним, також працюючим у пасивному режимі охолодженням, температуру відвідного газу, який нагрівається в результаті каталітичної реакції, зменшують, наприклад, із 400-500 С до 150- 300 С. Це дозволяє тепер також у зоні довкола прохідного виводу в захисній оболонці і встановлених далі пристроїв уникнути недопустимого термічного навантаження, яке перевищує розрахункове значення.
Охолоджувальний пристрій переважно встановлюють всередині захисної оболонки насамперед в напрямку потоку безпосередньо перед прохідним виводом у захисній оболонці або в зоні розміщення внутрішніх фільтрів. Охолоджувальна дія охолоджувального пристрою забезпечується переважно за рахунок конвекції оточуючої атмосфери всередині захисної оболонки або шляхом випаровування рідини. Іншими словами: охолоджувальний пристрій бо розрахований переважно на конвекційне зворотне охолодження газовою сумішшю всередині захисної оболонки та/або випарне охолодження. При встановленні охолоджувальних елементів у нижній зоні або в зоні масивних бетонних структур шляхом прямого або опосередкованого контакту з цими масами (охолоджувальним засобом або бетоном тощо) можна інтенсифікувати відведення тепла і, таким чином, зменшити габарити пристрою при сталій охолоджувальній здатності. Завдяки пасивному змочуванню охолоджувальних поверхонь конденсатом, що осідає з атмосфери всередині захисної оболонки, забезпечується очищення і одночасне підвищення ефективності охолоджувального пристрою. Завдяки застосуванню гладких, стійких до забруднення охолоджувальних поверхонь із нанесеними на них стійкими до радіації покриттями, або гладких охолоджувальних поверхонь, виготовлених із високоякісної сталі, які в разі потреби піддають додатковій обробці (наприклад поліруванню, електролітичному поліруванню тощо), навіть у складних аварійних ситуаціях можна забезпечити довготривалий ефективний теплообмін. Додатково експлуатаційну надійність можна вирішально збільшити шляхом застосування захисних стін.
У зоні прохідного виводу крізь захисну оболонку скидальний трубопровід переважно забезпечують теплоїзоляцією у формі теплозахисного облицювання, завдяки чому в даному випадку допустима температура відвідного газу може перевищувати розрахункову температуру прохідного виводу наприклад на 150-200 С або вище. Це призводить до вирішального зменшення габаритів охолоджувального пристрою.
Відповідний охолоджувальний пристрій містить переважно блок радіаційного теплообмінника, який відкритий зі стороні захисної оболонки, та блок конвекційного теплообмінника.
Передачу тепла від скидального потоку в оточуючий охолоджувальний засіб можна здійснювати, наприклад, за допомогою - пластинчатих охолоджувальних елементів із відкритими каналами циркуляційного повітряного охолодження; - трубчатих охолоджувальних елементів, в разі потреби з ребристими трубами; - галерейних охолоджувальних елементів, форму яких можна особливо ефективно узгоджувати з бетонними структурами, та/або - теплообмінників інших конструкцій.
Зо У принципі, для мінімізації конструктивних витрат перевагу при цьому надають відкритим, безнапірним плоскокамерним конструкціям. При цьому можливим є також застосування модульних конструкцій, які одержують шляхом складання кількох попередньо виготовлених модулів. Особливо переважною є конструкція, в якій перший модуль утворює виконаний у формі газовідвідної труби протічний канал, в якому встановлені каталітичні рекомбінатори. а
З5 другий модуль утворює охолоджувальний пристрій, причому обидва модулі встановлюють переважно безпосередньо поряд один із одним, зокрема стінку до стінки.
Додатково траєкторію потоку відвідного газу всередині охолоджувального пристрою на стадії готовності що передує режиму скидання тиску, доцільно закривати запобіжними плівками, які після відкривання запірного клапану в скидальному трубопроводі (пасивно) відкриваються під дією утворюваного перепаду тиску.
Каталітичні елементи рекомбінаторів переважно із застосуванням каталітично активних благородних металів паладію (Ра) та/або платини (РІ), та/або ванадію (У) наносять на керамічні носії або металеві носії з керамічним покриттям (соаййп9о). Можуть бути застосовані монометалеві базові матеріали або суміші цих благородних металів, які в разі потреби легують іншими металами, наприклад міддю (Си) або нікелем (Мі).
Для забезпечення надійного режиму експлуатації в найскладніших аварійних умовах передбачено застосування матеріали з великим вмістом благородних металів відносно загальної кількості каталізатора, включаючи несучі елементи, а саме понад 0,2 мас. 95 керамічного носія, переважно понад 0,5 мас. 95 керамічного носія.
Каталітичні елементи можуть бути встановлені, наприклад, - шляхом нанесення на металеві або керамічні носії; - як сипкий матеріал всередині відкритих носіїв, та/або - в формі решітки або стільникових елементів тощо, наприклад у формі багатошарових ("сендвічевих") конструкцій. Перевагу при цьому надають структурі з відкритими порами із об'ємним вмістом відкритих пор понад 50 95, переважно понад 90 95, завдяки чому можна надійно уникнути блокування аерозолями.
Завдяки такій комбінації можна компенсувати ефекти старіння (Адіпа), спричинені застосуванням матеріалів в атмосфері всередині захисної оболонки, наприклад внаслідок поглинання ними вуглеводнів і зварювальних випарів, дії аерозолів тощо, без виникаючої а бо іншому разі після короткочасної перерви втрати важливої для надійності функції самозапуску протягом періоду експлуатації в кілька років (понад 5 років, переважно понад 10 років) і, таким чином, вирішально підвищити надійність при одночасному зменшенні витрат, оскільки можна уникнути періодичної заміни в рамках робіт із підтримання в справному стані та ревізійних робіт.
Насамкінець, у доцільній формі виконання конструкції на ділянці скидального трубопроводу поза захисною оболонкою встановлений фільтр та/"або скрубер для очищення скидального потоку і затримання радіоактивних матеріалів. Зокрема, при цьому можуть бути застосовані відомі скрубери Вентурі, які при відповідно встановленій швидкості надходження потоку газу забезпечують особливо ефективне затримання аерозолів, зокрема йодовмісних компонентів.
Забезпечувані винаходом переваги полягають зокрема в тому, що доцільна комбінація каталітичних елементів чи рекомбінаторів з пристроєм для відбору потоку відвідного газу в смислі точного узгодження просторових і гідродинамічних параметрів, зокрема при відповідному виборі швидкості руху потоків і масових потоків, забезпечує завчасне скидання тиску (Мепіїпа) всередині захисної оболонки попри суттєві концентрації Н2/СО без загрози пошкодження послідовно підключених фільтрувальних та очищувальних пристроїв, а також дозволяє зменшити продуктивність рекомбінаторів, що має бути встановлена всередині захисної оболонки. Система скидання тиску в цілому - за винятком запірних клапанів - працює в повністю пасивному режимі без підведення електричної допоміжної енергії і в основному без застосування рухомих елементів Таким чином можна досягти суттєвого збільшення безпеки ядерних установок у складних аварійних ситуаціях.
Різні приклади виконання винаходу далі докладніше пояснюються за допомогою креслень.
При цьому на значно спрощених схематичних кресленнях наведено:
Фіг. 1 Фрагмент ядерної установки із захисною оболонкою і системою скидання тиску для захисної оболонки в першому режимі експлуатації,
Фіг. 2 Фрагмент згідно з фіг. 1 для іншого режиму експлуатації системи скидання тиску, та
Фіг. З Зображення в розрізі фрагменту пристрою для обробки, оснащеного каталітичними рекомбінаторами, і послідовно підключеного охолоджувального пристрою для скидального потоку як компонентів системи скидання тиску згідно з фіг. 1 та 2 в ізометричній проекції.
Однакові або діючі за однаковим принципом елементи на всіх кресленнях мають однакові
Зо позиційні позначення.
На фіг. 1 зображена частина ядерної установки 2 у вигляді атомної електростанції, яка оснащена, наприклад, реактором, охолоджуваним водою під тиском, або реактором із киплячою водою. Ядерна установка 2 містить називану також протиаварійною оболонкою захисну оболонку 4, в даному випадку виконану в формі зображеної лише частково куполоподібної сталевої оболонки. Захисна оболонка 4 герметично ізолює ядерні і неядерні компоненти системи у внутрішньому просторі 6 від довкілля 8.
Для забезпечення можливості зменшення надлишкового тиску, утворюваного в аварійній ситуації у внутрішньому просторі 6 внаслідок вивільнення пари і газу, скидальний трубопровід 10 прокладений через захисну оболонку 4. Скидальний трубопровід 10 утворює компонент системи 12 скидання тиску. В нормальному режимі роботи ядерної установки 2 скидальний трубопровід 10 перекритий двома встановленими поза захисною оболонкою 4, включеними послідовно запірними клапанами 14. Для активізації режиму скидання тиску відкривають обидва запірні клапани 14. Внаслідок чого скидальний потік під дією перепаду тиску від кінця скидального трубопроводу 10 зі сторони впуску всередині захисної оболонки 4 може надходити до кінця скидального трубопроводу зі сторони випуску поза захисною оболонкою 4 в даному випадку розміщеного в газовідвідній трубі 16. Таким чином забезпечується бажане зниження тиску у внутрішньому просторі 6 всередині захисної оболонки 4.
Для підтримання забруднення довкілля радіоактивними продуктами розкладу в допустимих межах у режимі скидання тиску фільтрування та очищення скидального потоку здійснюють за допомогою відповідних фільтрувальних талабо очищувальних пристроїв 18, які включені в скидальний трубопровід 10 у напрямку потоку після запірних клапанів 14 поза захисною оболонкою 4. Наприклад, можуть бути передбачені скрубери Вентурі. які забезпечують високоефективне затримання транспортованих у скидальному потоці носив радіоактивності, наприклад у формі частинок та аерозолів. Крім цього, можуть бути передбачені також сухі фільтри і каталітичні очищувальні або аналогічні пристрої.
Система 12 скидання тиску розрахована на подолання критичних аварійних ситуацій, в яких значне зростання тиску відбувається одночасно з вивільненням суттєвої кількості водню Но та/або монооксиду вуглецю СО у внутрішньому просторі, внаслідок чого без запровадження контрзаходів можуть утворюватися локальні або навіть глобальні займисті/вибухові газові бо суміші.
Для запобігання цьому у внутрішньому просторі 6 всередині захисної оболонки 4 відомим чином розподіляють каталітичні рекомбінатори 20, які без утворення полум'я рекомбінують наявні в оточуючій атмосфері водень Но із киснем О2 на воду Нг2О в формі пари, та/або відповідно монооксид вуглецю СО із киснем Ог на дюксид вуглецю СО», який всередині захисної оболонки 4 діє як інертизуючий засіб. Проте, при критичній несправності або в аварійній ситуації (включаючи розплавлення паливних стрижнів) як правило, рекомбінатори 20 дуже швидко досягають своєї робочої температури, і досягнення суттєвого зменшення концентрації Нео потребує значно більшого часу при проектній ефективності рекомбінації. Тому може виникнути проблема, пов'язана з тим, що при одночасному значному зростанні тиску всередині захисної оболонки 4 необхідно здійснювати називане також випуском (відведенням) газу скидання тиску в аварійній ситуації порівняно в більш ранній момент часу, в який розподілені в будівлі каталітичні рекомбінатори 20 ще не досягли своєї повної продуктивності.
Тому в подібних ситуаціях може відбуватися надходження займистих газопарових сумішей у скидальний трубопровід 10. Внаслідок принаймні часткової конденсації наявної пари на спочатку порівняно холодних ділянках трубопроводу у зовнішньому просторі 8 концентрації критичних з точки зору безпеки компонентів водню Но та монооксиду вуглецю СО при подальшому проходженні шляху транспортування можуть навіть підвищуватися. Внаслідок цього в несприятливих випадках можливим є перевищення порогу вибухонебезпеки, негативні наслідки чого можуть призвести до пошкодження фільтрувальних та/або очищувальних пристроїв 18. Для надійного уникнення їх руйнування в подібних ситуаціях необхідно було б застосовувати масивну убезпечену конструкцію, яка потребує великих витрат.
Для уникнення цього у системі 12 скидання тиску згідно з фіг. 1 вхідний отвір 22, називаний також відбірним отвором скидального трубопроводу 10, особливо ефективно убезпечений від критичних концентрацій водню Не та/або монооксиду вуглецю СО у потоці газу, що надходить Із цією метою перед вхідним отвором 22 в напрямку потоку включений пристрій 24 для обробки газового потоку, який забезпечує належне кондиціювання складу газової суміші, яка надходить.
Для цього пристрій 24 для обробки газового потоку містить виконаний у формі газовідвідної труби в основному орієнтований вертикально протічний канал 26, який з боків обмежений поверхнею 28 оболонки, утвореною, наприклад, елементами стіни або іншими компонентами
Зо системи, і в основному є непроникним для газу, що надходить. На нижньому кінці протічного каналу 26, в даному випадку, наприклад, на торці, виконаний впускний отвір З0, а на верхньому кінці - відповідний впускний і випускний отвір 32. Вхідний отвір 22 скидального трубопроводу 10 відносно загальної висоти прокладення протічного каналу 26 виконаний приблизно посередині в поверхні 28 оболонки. Замість майже точкового вхідного отвору 22 як впуск у скидальний
З5 трубопровід 10 може бути передбачений також кільцевий проріз, що простягається вздовж периметру поверхні 28 оболонки або принаймні її частини, або має аналогічну форму. Також по висоті вхідний отвір 22 на відміну від зображеного на фіг. 1 може бути більш видовженим настільки, щоб забезпечити можливість напрямлення потоку газу, що надходить, спочатку через каталітично ефективні зони (див. далі).
Трохи вище впускного отвору 30 і нижче вхідного отвору 22 скидального трубопроводу 10 встановлено множину каталітичних елементів чи рекомбінаторів 34 для рекомбінації водню Не» з киснем Ог на воду НгО в формі пари та/або монооксиду вуглецю СО і кисню О2 на діоксид вуглецю СО», які розподілені в поперечному перерізі протічного каналу 26 та/або по краях по внутрішньому периметру поверхні 28 оболонки. Ці виконані в даному прикладі в формі пластин і вертикально орієнтовані елементи встановлені паралельно один одному і разом утворюють першу (нижню) каталітичну зону 36 на нижньому кінці протічного каналу 26. Друга (верхня) каталітична зона 38 цього типу розміщена на верхньому кінці протічного каналу 26, під впускним і випускним отвором 32 та над вхідним отвором 22 скидального трубопроводу 10 і охоплює каталітичні рекомбінатори 40.
У не зображеному тут альтернативному варіанті передбачено лише нижню каталітичну зону 36. Вхідний отвір 22 скидального трубопроводу 10 в цьому випадку переважно слід виконувати нижче в нижній зоні протічного каналу 26, але вище каталітичних рекомбінаторів 34. Нижче вхідного отвору 22 в напрямку потоку, поза протічним каналом 26 і ще всередині захисної оболонки 4, в скидальний трубопровід 10 включений охолоджувальний пристрій 42 для скидального потоку, утворюваного в режимі скидання тиску. Охолоджувальний пристрій 42 розрахований на переважно конвекційне зворотне охолодження атмосферою, наявною всередині захисної оболонки 4, яке в разі потреби підтримують шляхом випарного охолодження та/або передачі променистого тепла в оточення.
Для цього охолоджувальний пристрій 42 містить також переважно виконаний у формі бо газовідвідної труби, на відміну від протічного каналу 26 пристрою 24 для обробки газового потоку, але частково відкритий в оточення протічний канал 44, через який прокладено принаймні одну ділянку скидального трубопроводу 10 з метою передачі тепла в оточуючу атмосферу. На відміну від схеми згідно з фіг 1 всередині охолоджувального пристрою 42 або далі вище в напрямку потоку скидальний трубопровід 10 може бути розгалужений на кілька гілок трубопроводу або часткових потоків, які, проте, знову об'єднують перед прохідним виводом 46 крізь захисну оболонку 4. Для реалізації випарного охолодження може бути передбачений не зображений на цьому кресленні пристрій для розпилювання рідини, сполучений, наприклад, в напрямку потоку зі збірним резервуаром для конденсату або аналогічним колектором.
У зоні прохідного виводу 46 до першого запірного клапана 14 скидальний трубопровід 10 у даному прикладі виконання оснащений виконаним у формі зовнішньої оболонки термозахисним облицюванням 48.
Крім цього, у скидальному трубопроводі 10 сформовано один або кілька стаціонарно встановлених або виконаних із можливістю встановлення або регулювання елементів для обмеження потоку (обмеження кількості) відвідного потоку. В даному прикладі виконання це с зокрема перший дросельний клапан 50 на ділянці трубопроводу між охолоджувальним пристроєм 42 і прохідним виводом 46 крізь захисну оболонку 4 та другим дросельним клапаном 52 на ділянці трубопроводу між другим запірним клапаном 14 і встановленими нижче в напрямку потоку фільтрувальними та/(або очищувальними пристроями 18. Проте, в принципі, подібне обмеження потоку може бути здійснене в іншому місці скидального трубопроводу 10, наприклад шляхом відповідного виконання і без того наявних компонентів для пропускання потоку, або шляхом взаємодії різних компонентів.
Система 12 скидання тиску працює за таким принципом в нормальному режимі роботи ядерної установки 2 обидва запірних клапани 14 у скидальному трубопроводі 10 закриті, що перешкоджає виходу скидального потоку; в будь-якому випадку зовсім незначна кількість газу може надходити на початкову ділянку скидального трубопроводу 10 поки підпірний тиск перешкоджає надходженню більшої кількості газу. Окрім природної конвекції внаслідок розподілу температур всередині захисної оболонки 4, ще не відбувається суттєвого протікання газу через пристрій 24 для обробки газового потоку.
Ситуація змінюється в аварійному випадку з вивільненням водню Не та/або монооксиду
Зо вуглецю СО всередині захисної оболонки 4. Внаслідок початку дії каталітичних елементів чи рекомбінаторів 34, 40 першої (нижньої) і залежно від конкретних обставин другої (верхньої) зони та спричиненого цим місцевого підвищення температури підтримується ефект тяги і посилюється тенденція природної конвекції у протічному каналі 26. Це означає, що по протічному каналу 26 знизу вгору тече потік газу, який нагрівається, причому водночас відбувається описана вище реакція рекомбінації, і протягом найкоротшого часу встановлюється оптимальна робоча температура каталітичних рекомбінаторів 34, 40. Цей стан зображений на фіг. 1, причому напрямок потоку позначений відповідними стрілками.
Якщо тепер одночасно утворюється великий надлишковий тиск у внутрішньому просторі 6, процес скидання надлишкового тиску після короткотривалої фази природної конвекції із попереднім нагріванням рекомбінаторів 34, 40 протягом, наприклад, менше ніж 20 хвилин можна активізувати шляхом відкривання запірних клапанів 14 у скидальному трубопроводі 10
Цей режим скидання тиску (випуску/відведення газу, Мепіїіпд) пояснюється на фіг. 2, причому на кресленні позначені напрямки руху потоку. Внаслідок надходження газового потоку в скидальний трубопровід 10 ії його наступного виходу через газовідвідну трубу 16 змінюються напрямки руху потоку порівняно з попередньою фазою природної конвекції, що може бути охарактеризоване як примусовий перепуск. Тепер як знизу, так і зверху атмосфера з-під захисної оболонки надходить у протічний канал 26; в нижній каталітичній зоні 36 і у верхній каталітичній зоні 38 (якщо вона передбачена) відбувається зменшення концентрації наявних у ній компонентів; водню Но і монооксиду вуглецю СО. Після такої попередньої обробки через вхідний отвір 22 вона надходить у скидальний трубопровід 10.
У встановленому далі в напрямку потоку охолоджувальному пристрої 42 нагрітий теплом реакції рекомбінації на каталітичних рекомбінаторах 34 40 скидальний потік описаним вище чином охолоджується в результаті переважно конвекційної передачі тепла в атмосферу всередині захисної оболонки, наприклад із 400-500 "С на вході до 150-300 "С на виході. Цей процес, у свою чергу, спричиняє підтримуване природною конвекцією переміщення атмосфери всередині захисної оболонки в зовнішній зоні охолоджувального пристрою 42, що на фіг. 2 також позначено стрілками згідно з напрямком руху потоку.
За допомогою дросельних клапанів 50, 52 масовий потік через скидальний трубопровід 10 обмежують таким чином, що він становить переважно менше ніж 80 95 масового потоку через бо протічний канал 26 у режимі природної конвекції згідно з фіг. 1. Водночас швидкість надходження газового потоку повз каталітичні рекомбінатори 34, 40 нижньої каталітичної зони 36 і верхньої каталітичної зони 38. якщо вона передбачена, шляхом вибору відповідного контуру шляхів руху потоку встановлюють меншою ніж 5 м/с. Завдяки цьому концентрація водню Не та/або монооксиду вуглецю СО в зоні вхідного отвору 22 скидального трубопроводу становить менше ніж 50 956, переважно менше ніж 30 9о відповідної концентрації в зоні нижнього впускного отвору 30 протічного каналу 26, виміряної в напрямку потоку ще перед каталітичними рекомбінаторами 34. Ці заходи, попри охолодження скидального потоку в охолоджувальному пристрої 42 і в підключених послідовно компонентах системи, і незважаючи на можливо пов'язану з цим часткову конденсацію наявних в атмосфері парових компонентів, 10 дозволяють запобігти накопиченню критичних детонуючих вибухових газових сумішей на ділянках скидального трубопроводу 10 далі в напрямку потоку. Це дозволяє зокрема уникнути загрози пошкодження фільтрувальних і очищувальних пристроїв 18, встановлених поза захисною оболонкою.
Множина пристроїв 24 для обробки газового потоку і відповідні скидальні трубопроводи 10 системи 12 скидання тиску встановлені переважно в нижній третині загальної висоти захисної оболонки 4. Множина скидальних трубопроводів 10, як схематично зображено на фіг. 1 і 2, може бути об'єднана ще всередині захисної оболонки 4 для зменшення кількості прохідних виводів 46. Додаткові рекомбінатори 20, які не діють безпосередньо на скидальний потік, встановлюють всередині захисної оболонки 4 переважно на більшій висоті, зокрема в середній, а також у верхній третині.
На фіг. З зображений варіант пристрою 24 для обробки газового потоку разом із охолоджувальним пристроєм 42. які виконані в формі модульної конструкції. Стрілки, якими позначений напрямок руху потоку, характеризують поле швидкостей потоку в режимі скидання тиску Між обома модулями встановлений коробчастий вхідний колектор 54, який забезпечує розподіл газової суміші зі зменшеною концентрацією Но/СО, яка надходить через вхідний отвір 22 із протічного каналу 26, що містить каталітичні рекомбінатори 34, 40, між паралельно підключеними трубопроводами 55 охолоджувального пристрою 42. Трубопроводи 55 можуть бути виконані з ребристих труб або оснащені пластинчатими елементами, виконаними з можливістю пропускання через них потоку газу, або аналогічними елементами, причому на
Зо кресленні як приклад зображений подібний елемент, обведений хвилястим контуром.
Відповідно паралельні часткові потоки потім знову об'єднують у коробчастому вихідному колекторі 56. Поле променистого тепла, яке утворюється у верхній зоні охолоджувального пристрою 42, завдяки чому, поряд із конвекційним перенесенням через атмосферу всередині захисної оболонки, також відбувається відведення тепла від напрямленого по трубопроводах 55 потоку відвідного газу, зображене хвилястими лініями зі стрілками. Елемент для обмеження потоку через скидальний трубопровід, якому в цілому надане позиційне позначення 10, в даному прикладі реалізований в формі оснащеного кільцевою заслінкою 58 дросельного клапана 50, який встановлений у місці переходу від вихідного колектора 56 до відвідної ділянки трубопроводу, сполученої з прохідним виводом у захисній оболонці.
Позиційні позначення 2 Ядерна установка 4 Захисна оболонка 6 Внутрішній простір 8 Зовнішній простір 10 Скидальний трубопровід 12 Скидальна система 14 Запірний клапан 16 Газовідвідна труба 18 Фільтрувальний і очищувальний пристрій 20 Каталітичний рекомбінатор 22 Вхідний отвір 24 Пристрій для обробки газового потоку 26 Протічний канал 28 Поверхня оболонки 30 Впускний отвір 32 Впускний і випускний отвір 34 Каталітичний елемент 36 Нижня каталітична зона 38 Верхня каталітична зона бо 40 Каталітичний елемент
42 Охолоджувальний пристрій 44 Протічний канал 46 Прохідний вивід 48 Теплозахисне облицювання 50 Дросельний клапан 52 Дросельний клапан 54 Вхідний колектор 55 Трубопровід 56 Вихідний колектор 58 Кільцева заслінка
СО Монооксид вуглецю
Со» Діоксид вуглецю
Но Водень
НгО Вода
О; Кисень

Claims (16)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Ядерна установка (2), що містить захисну оболонку (4) і принаймні один виведений назовні з3- під захисної оболонки (4) скидальний трубопровід (10), виконаний з можливістю перекривання за допомогою запірного клапана (14) і пропускання скидального потоку в скидальному режимі при відкритому запірному клапані (14), причому перед скидальним трубопроводом (10) зі сторони впуску включений встановлений всередині захисної оболонки (4) пристрій (24) для обробки газового потоку, який містить оточений бічною поверхнею (28) оболонки, виконаний у формі газовідвідної труби проточний канал (26), в якому виконані нижній впускний отвір (30) і верхній впускний та випускний отвори (32), причому в проточному каналі (26) над нижнім впускним отвором (30) або поряд із ним встановлено першу групу каталітичних елементів (34) для розкладу водню (Нег) та/або монооксиду вуглецю (СО), Зо і причому скидальний трубопровід (10) має вхідний отвір (22), виконаний над першою групою каталітичних елементів (34) і під верхнім впускним і випускним отворами (32) в поверхні (28) оболонки з можливістю пропускання наявної всередині захисної оболонки (4) газової суміші за принципом природної конвекції знизу вгору у випадку критичної несправності або аварії із вивільненням водню (Нг) та/"або монооксиду вуглецю (СО) всередині захисної оболонки (4) в режимі конвекції перед режимом скидання тиску при закритому запірному клапані (14) проточного каналу (26), і надходження газової суміші в режимі скидання тиску за принципом примусового перепуску знизу, а також переважно також зверху в проточний канал (26) та її відведення в формі скидального потоку через скидальний трубопровід (10).
2. Ядерна установка (2) за пунктом 1, яка відрізняється тим, що в проточному каналі (26) над вхідним отвором (22) скидального трубопроводу (10) і під верхнім впускним і випускним отвором (32) проточного каналу (26) або поряд із ним встановлено другу групу каталітичних елементів для розкладу водню (Нг) та/або монооксиду вуглецю (СО).
З. Ядерна установка (2) за пунктом 1 або 2, яка відрізняється тим, що в скидальному трубопроводі (10) встановлені засоби (50, 52) для обмеження потоку з можливістю підтримання концентрації водню (Нг) та/лабо монооксиду вуглецю (СО) в режимі скидання тиску в зоні поблизу вхідного отвору (22) скидального трубопроводу (10) шляхом регулювання ефективності каталітичних елементів (34, 40) на рівні менше ніж 50 95, переважно менше ніж 30 95 відповідної концентрації в зоні поблизу нижнього впускного отвору (30) проточного каналу (26).
4. Ядерна установка (2) за пунктом 3, яка відрізняється тим, що засоби (50, 52) для обмеження потоку і геометричні параметри проточного каналу (26) встановлені з можливістю обмеження масового потоку в скидальному трубопроводі (10) в режимі скидання тиску до значення щонайбільше 100 95, переважно менше ніж 80 96 масового потоку у проточному каналі (26) в режимі конвекції.
5. Ядерна установка (2) за пунктом З або 4, яка відрізняється тим, що засоби (50, 52) для обмеження потоку і геометричні параметри проточного каналу (26) встановлені з можливістю обмеження швидкості надходження потоку до каталітичних елементів (34, 40) в режимі скидання тиску до значення менше ніж 5 м/с, переважно менше ніж З м/с.
б. Ядерна установка (2) за будь-яким із пунктів 1-5, яка відрізняється тим, що робоча температура каталітичних елементів (34, 40) в режимі скидання тиску розрахована з можливістю їх використання як запальників при концентрації водню понад 7 об. 95 у газовій суміші, що надходить.
7. Ядерна установка (2) за будь-яким із пунктів 1-6, яка відрізняється тим, що відповідний пристрій (24) для обробки газового потоку встановлений в нижній третині, переважно у нижній чверті, відносно загальної висоти захисної оболонки (4).
8. Ядерна установка (2) за будь-яким із попередніх пунктів 1-7, яка відрізняється тим, що пристрій (24) для обробки газового потоку встановлений осторонь від основних шляхів руху конвекційних потоків в зоні низької концентрації водню в частково оточених приміщеннях.
9. Ядерна установка (2) за пунктом 7 або 8, яка відрізняється тим, що містить множину пристроїв (24) для обробки скидального потоку, встановлених в нижній третині відносно загальної висоти захисної оболонки (4), а також множину встановлених над ними, не діючих безпосередньо на скидальний потік додаткових каталітичних рекомбінаторів (20) для розкладу водню (Нг) та/або монооксиду вуглецю (СО), а також тим, що продуктивність всіх пристроїв (24) для обробки газового потоку разом становить менше ніж 20 95 забезпечуваної загальної продуктивності.
10. Ядерна установка (2) за будь-яким із пунктів 1-9, яка відрізняється тим, що в режимі конвекції кратність повітрообміну всередині захисної оболонки (4) становить 1!-«0,3 год., переважно І «0,1 год.
11. Ядерна установка (2) за будь-яким із пунктів 1-10, яка відрізняється тим, що в скидальний трубопровід (10) включений охолоджувальний пристрій (42) для скидального потоку, встановлений всередині захисної оболонки (4).
12. Ядерна установка (2) за пунктом 11, яка відрізняється тим, що охолоджувальний пристрій (42) виконаний з можливістю конвекційного зворотного охолодження газовою сумішшю, наявною всередині захисної оболонки (4), та/або з можливістю випарного охолодження.
13. Ядерна установка (2) за пунктом 11 або 12, яка відрізняється тим, що охолоджувальна здатність охолоджувального пристрою (42) вибрана з можливістю охолодження скидального потоку від вхідної температури близько 400-500 "С до вихідної температури в діапазоні від 150 до 300 "С.
14. Ядерна установка (2) за будь-яким із пунктів 1-13, яка відрізняється тим, що скидальний Зо трубопровід (10) має теплозахисне облицювання (48) в зоні прохідного виводу крізь захисну оболонку (4).
15. Ядерна установка (2) за будь-яким із пунктів 1-14, яка відрізняється тим, що каталітичні елементи (34, 40) виконані на основі благородних металів паладію та/або платини, та/або ванадію на керамічних носіях та/або на металевих носіях із керамічним покриттям і містять понад 0,2 мас. 95, переважно понад 0,5 мас. 95 благородного металу відносно маси носія.
16. Ядерна установка (2) за будь-яким із пунктів 1-12, яка відрізняється тим, що на ділянці скидального трубопроводу (10) поза захисною оболонкою (4) встановлені фільтри та/або скрубери (18) для очищення скидального потоку і затримання носіїв радіоактивності.
UAA201500922A 2012-07-09 2013-06-24 Ядерна установка, що містить захисну оболонку і систему скидання тиску UA113010C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012211897A DE102012211897B3 (de) 2012-07-09 2012-07-09 Kerntechnische Anlage mit einer Sicherheitshülle und mit einem Druckentlastungssystem
PCT/EP2013/063100 WO2014009134A1 (de) 2012-07-09 2013-06-24 Kerntechnische anlage mit einer sicherheitshülle und mit einem druckentlastungssystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA113010C2 true UA113010C2 (uk) 2016-11-25

Family

ID=48431654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA201500922A UA113010C2 (uk) 2012-07-09 2013-06-24 Ядерна установка, що містить захисну оболонку і систему скидання тиску

Country Status (14)

Country Link
US (1) US10304574B2 (uk)
EP (1) EP2870606B1 (uk)
JP (1) JP6289456B2 (uk)
KR (1) KR101841617B1 (uk)
CN (1) CN104428840B (uk)
AR (1) AR092346A1 (uk)
BR (1) BR112014031118B1 (uk)
CA (1) CA2878121C (uk)
DE (1) DE102012211897B3 (uk)
RU (1) RU2617431C2 (uk)
SI (1) SI2870606T1 (uk)
TW (1) TWI505291B (uk)
UA (1) UA113010C2 (uk)
WO (1) WO2014009134A1 (uk)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013205525A1 (de) 2013-03-27 2014-10-02 Areva Gmbh Ventingsystem für das Containment einer kerntechnischen Anlage
CA3105108C (en) * 2014-07-14 2022-08-02 Areva Inc. Convective dry filtered containment venting system
CN105056614B (zh) * 2015-07-20 2017-04-26 中广核研究院有限公司 安全壳再循环过滤器过滤模块
CN105551535B (zh) * 2015-12-16 2018-12-04 中广核工程有限公司 核电站安全壳消氢系统
CN106356104A (zh) * 2016-10-20 2017-01-25 上海核工程研究设计院 一种非能动消co装置
CN109564787B (zh) * 2016-12-29 2023-05-16 原子能技术科学研究设计院股份公司 核电厂安全壳的密封内壳隔离系统
KR20190100182A (ko) * 2017-01-11 2019-08-28 프라마톰 게엠베하 촉매 재조합기 및 필터 장치
DE102017201115A1 (de) * 2017-01-24 2018-07-26 New Np Gmbh Kerntechnische Anlage mit einem Ventingsystem
JP6876447B2 (ja) * 2017-01-24 2021-05-26 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 原子力発電プラント
RU2670430C1 (ru) * 2017-11-30 2018-10-23 Акционерное Общество "Российский Концерн По Производству Электрической И Тепловой Энергии На Атомных Станциях" (Ао "Концерн Росэнергоатом") Способ обеспечения водородной взрывобезопасности атомной электростанции
CN109243633B (zh) * 2018-08-13 2023-01-17 中国核电工程有限公司 一种核电厂自动化充排系统
CN110364275A (zh) * 2019-06-12 2019-10-22 中广核工程有限公司 一种具有氢气复合单元的核电厂安全壳过滤排放系统及方法
KR102390659B1 (ko) * 2020-04-10 2022-04-26 한국수력원자력 주식회사 원자로 건물의 피동 안전 시스템
EP4143855A1 (en) * 2020-05-01 2023-03-08 Westinghouse Electric Company Llc Compact passive decay heat removal system for transportable micro-reactor applications
CA3190582A1 (en) * 2020-08-21 2022-02-24 Veolia Nuclear Solutions, Inc. Systems and methods for ion exchange
CN112271003A (zh) * 2020-10-13 2021-01-26 中广核工程有限公司 核电厂非能动消氢装置和消氢系统

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3212265C2 (de) * 1982-04-02 1984-05-10 Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 5000 Köln Verfahren und Einrichtung zur gezielten Aktivitätsableitung aus dem Reaktorschutzgebäude einer gasgekühlten Kernkraftanlage
JPS6144392A (ja) * 1984-08-08 1986-03-04 株式会社東芝 原子炉格納容器の減圧装置
JPS63289488A (ja) * 1987-05-22 1988-11-25 Toshiba Corp 原子炉格納容器の圧力制御装置
JPH0298689A (ja) * 1988-10-05 1990-04-11 Hitachi Ltd 格納容器圧力抑制装置
JP2993744B2 (ja) * 1991-01-22 1999-12-27 株式会社日立製作所 原子炉格納容器減圧装置
ES2071136T3 (es) * 1991-02-07 1995-06-16 Siemens Ag Procedimiento e instalacion para descargar la presion del confinamiento de una central nuclear.
JP2971614B2 (ja) * 1991-05-22 1999-11-08 株式会社日立製作所 原子炉格納容器減圧装置
JPH05203778A (ja) * 1992-01-24 1993-08-10 Hitachi Ltd 静的可燃性ガス濃度制御系
DE4221693A1 (de) * 1992-07-02 1994-01-05 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Rekombination eines Gases eines Gasgemisches
JP3151309B2 (ja) * 1992-10-16 2001-04-03 株式会社日立製作所 可燃性ガス濃度静的低減装置
DE19532366C1 (de) * 1995-09-01 1996-12-05 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur Inertisierung und zum Venting der Containment-Atmosphäre in einem Kernkraftwerk
DE19636557B4 (de) * 1996-09-09 2005-02-03 Framatome Anp Gmbh Verwendung eines Katalysatorsystems und Rekombinationseinrichtung zur Rekombination von Wasserstoff und Sauerstoff, insbesondere für ein Kernkraftwerk
DE19708738C1 (de) * 1997-03-04 1998-12-10 Forschungszentrum Juelich Gmbh Vorrichtung zum Beseitigen von Wasserstoff
DE19801618C2 (de) 1998-01-17 2001-05-10 Forschungszentrum Juelich Gmbh Vorrichtung zur katalytischen Umsetzung von Wasserstoff
DE19812073C1 (de) * 1998-03-19 1999-11-04 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Abblasen von Dampf in einer Kernkraftanlage
DE19914814C1 (de) * 1999-03-31 2000-12-14 Siemens Ag Rekombinationseinrichtung und Verfahren zur katalytischen Rekombination von Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid mit Sauerstoff in einem Gasgemisch
DE20109069U1 (de) * 2001-05-31 2001-08-16 Framatome Anp Gmbh Druckentlastungsleitung
DE10328773B3 (de) * 2003-06-25 2005-02-17 Framatome Anp Gmbh Kerntechnische Anlage
DE102007059827B3 (de) * 2007-12-11 2008-11-20 Areva Np Gmbh Sicherheitssystem ein kerntechnischen Anlage
RU77488U1 (ru) * 2008-07-09 2008-10-20 Дмитрий Евгеньевич Кошманов Пассивный автокаталитический рекомбинатор водорода и кислорода для работы в среде с высоким содержанием водорода
DE102010035510A1 (de) * 2010-08-25 2012-03-01 Areva Np Gmbh Verfahren zur Druckentlastung eines Kernkraftwerks, Druckentlastungssystem für ein Kernkraftwerk sowie zugehöriges Kernkraftwerk
DE102010035509A1 (de) 2010-08-25 2012-03-01 Areva Np Gmbh Verfahren zur Druckentlastung eines Kernkraftwerks, Druckentlastungssystem für ein Kernkraftwerk sowie zugehöriges Kernkraftwerk

Also Published As

Publication number Publication date
SI2870606T1 (sl) 2016-07-29
US20150243379A1 (en) 2015-08-27
BR112014031118B1 (pt) 2020-11-10
TW201411646A (zh) 2014-03-16
CN104428840A (zh) 2015-03-18
CN104428840B (zh) 2017-04-12
CA2878121A1 (en) 2014-01-16
JP2015522167A (ja) 2015-08-03
KR101841617B1 (ko) 2018-03-26
JP6289456B2 (ja) 2018-03-07
CA2878121C (en) 2021-03-02
TWI505291B (zh) 2015-10-21
AR092346A1 (es) 2015-04-15
WO2014009134A1 (de) 2014-01-16
DE102012211897B3 (de) 2013-06-06
RU2015104062A (ru) 2016-08-27
EP2870606A1 (de) 2015-05-13
US10304574B2 (en) 2019-05-28
KR20150032330A (ko) 2015-03-25
RU2617431C2 (ru) 2017-04-25
EP2870606B1 (de) 2016-03-02
BR112014031118A2 (pt) 2017-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA113010C2 (uk) Ядерна установка, що містить захисну оболонку і систему скидання тиску
JP5977304B2 (ja) 可燃性気体燃焼制御器
KR20150039815A (ko) 원자력 시설을 위한 격납 용기 보호 시스템 및 관련된 동작 방법
US9496058B2 (en) Devices and methods for managing noncondensable gasses in nuclear power plants
JP2015522167A5 (uk)
JP2016102792A (ja) 原子力発電所のためのフィルタ付き格納容器ベントシステム
JP3537449B2 (ja) 混合ガス中の水素の再結合装置
RU2473993C2 (ru) Система аварийной защиты для ядерной установки
KR101478738B1 (ko) 수증기 저감부가 장착된 피동 촉매 결합기
US6351936B1 (en) Device for elimination of hydrogen
RU77488U1 (ru) Пассивный автокаталитический рекомбинатор водорода и кислорода для работы в среде с высоким содержанием водорода
JP5632272B2 (ja) 原子炉格納容器の水素処理設備
RU2599145C1 (ru) Рекомбинатор и способ рекомбинации водорода или метана и кислорода в газовой смеси
KR101747784B1 (ko) 압축가스 분사를 이용한 수소혼합 유도장치 및 이를 이용한 수소혼합 유도방법
Petrosyan et al. An Alternative Method to Mitigate the Hydrogen Challenge in Severe Accidents at A Nuclear Power Plant
KR20230170174A (ko) 원자력 설비의 수소 저감 시스템
KR20150045399A (ko) 가연성 기체 연소 제어기
Wolff et al. Passive autocatalytic recombiners for combustible gas control in advanced light water reactors
JPH0915388A (ja) 受動形自触再結合装置