UA122066C2 - Вентиляційна система і спосіб її експлуатації під час тяжкої аварії в ядерній установці - Google Patents

Abstract

Вентиляційна система (2) для доступного обслуговуючому персоналу виробничого приміщення ядерної установки, зокрема пункту (4) керування на атомній електростанції (6), при тяжких аваріях із вивільненням радіоактивних речовин має принаймні протягом кількох годин забезпечувати можливість підведення дезактивованого свіжого повітря. Зокрема, при цьому вміст радіоактивних інертних газів у підведеному до виробничого приміщення свіжому повітрі має бути якомога меншим. Для цього згідно з винаходом вентиляційна система (2) оснащена прокладеним від зовнішнього впуску (14) до виробничого приміщення повітропідвідним трубопроводом (10), в який включені перша повітродувка (12) і перша адсорбційна колона (38) для затримання інертних газів, прокладеним від виробничого приміщення до зовнішнього випуску (72) повітровідвідним трубопроводом (44), в який включені друга повітродувка (46) і друга адсорбційна колона (48) для затримання інертних газів, і перемикальними засобами для обміну виконуваними функціями першої та другої адсорбційних колон (38, 48) для затримання інертних газів.

Description

На атомній електростанції в аварійних або катастрофічних ситуаціях залежно від конкретного аварійного випадку і вжитих, залежно від обставин, контрзаходів слід враховувати можливість вивільнення значної кількості радіоактивних продуктів поділу, зокрема йоду, аерозолів та інертних газів. При цьому внаслідок витоків у захисній оболонці, перед потраплянням радіоактивних продуктів у середовище навколо атомної електростанції, необхідно виходити з того, що вивільнені радіоактивні речовини розповсюджуватимуться в будівлях атомної станції (наприклад у спорудах, в яких розміщене допоміжне устаткування, розподільні пристрої, диспетчерський пункт тощо). Зокрема, проблемою для персоналу атомної електростанції, поряд із вивільненням утворюючих аерозолі радіоактивних речовин, є вивільнення інертних газів.

Масоване вивільнення інертних газів, залежно від конкретних обставин, відбувається також при скиданні тиску шляхом випуску газів через фільтри та утворення хмари інертних газів над територією атомної електростанції. Залежно від метеорологічних умов не можна повністю виключити можливість довготривалого забруднення.

Для здійснення так званих заходів із керування важкими аваріями (англ. ассідепі тападетепі) необхідно, щоб умови на пункті керування, який називається також диспетчерським пунктом або диспетчерською, дозволяли перебувати на ньому обслуговуючому персоналу без ризику отримання недопустимих доз опромінення і радіоактивного зараження персоналу.

В аварійних ситуаціях, які виходять за межі розрахункових, із повним знеструмленням атомної електростанції (англ. 5іайоп БіасКоці, 5ВО) вентиляційні та фільтрувальні системи, які згідно з призначенням функціонують в нормальних умовах, вже не спроможні підтримувати важливі параметри режиму вентиляції для забезпечення доступу до пункту керування.

Попередні концепції подолання подібних сценаріїв передбачають ізолювання диспетчерського пункту. Для забезпечення його повітрям застосовують, наприклад, мобільні вентиляційні установки, які оснащені різними фільтрами. Ці установки не спроможні забезпечити задовільне затримання інертних газів.

Згідно з іншими концепціями для забезпечення диспетчерського пункту повітрям застосовують стиснене повітря з балонів. Проте, зберігання балонів зі стисненим повітрям на

Зо складі протягом тривалого періоду часу потребує дуже великих витрат, тому час зберігання є обмеженим. Реалізувати модульну та мобільну структуру системи практично неможливо. Крім цього, реалізація концепцій акумуляції тиску також потребує високих витрат на дооснащення працюючих установок.

В основу винаходу покладено задачу розроблення якомога простішої та компактної вентиляційної системи для пункту керування ядерною установкою або аналогічного приміщення, доступ до якого має обслуговуючий персонал, яка при тяжких аваріях із вивільненням радіоактивних речовин принаймні протягом кількох годин забезпечує можливість подачі дезактивованого свіжого повітря, завдяки чому присутній на пункті керування обслуговуючий персонал отримує мінімально можливу дозу опромінення. При цьому зокрема вміст радіоактивних інертних газів у свіжому повітрі, який подають на пункт керування, має бути мінімально можливим. Крім цього, це має бути вентиляційна система пасивного типу, яка споживає лише невелику кількість електричної енергії. Необхідно розробити також особливо переважний спосіб експлуатації подібної вентиляційної системи.

Відносно пристрою задачу винаходу вирішено ознаками пункту 1 формули винаходу.

Відносно способу задачу винаходу вирішено ознаками пункту 10 формули винаходу.

Переважні форми виконання винаходу є предметом залежних пунктів формули винаходу і докладно описані далі.

Відповідна винаходові вентиляційна система містить зокрема переважно модуль фільтрів для аерозолів та йоду. При цьому всмоктуване повітря в підвідний трубопровід подають за допомогою повітродувки і напрямляють через фільтр для завислих речовин для осадження аерозолів. Після осадження завислих речовин радіоактивні сполуки йоду осаджують переважно у фільтрувальному шарі з активованого вугілля. Для осадження радіоактивного метилйодиду шляхом ізотопного обміну або солеутворення можна застосовувати просочене активоване вугілля. Переважно після шару активованого вугілля для затримання продуктів стирання підключають пиловий фільтр.

Очищене таким чином за допомогою фільтрів повітря потім, на другій стадії технологічного процесу, напрямляють у модуль затримання інертних (благородних) газів. Модуль затримання інертних газів містить в основному дві адсорбційні колони парної конфігурації, які заповнені адсорбентом/адсорбентами, переважно активованим вугіллям. Адсорбент у колонах може бо також складатися з кількох шарів активованого вугілля і/або цеоліту, і/або молекулярних сит.

Підведене повітря напрямляють у першу адсорбційну колону, причому інертні гази, такі як, наприклад, ксенон, криптон, внаслідок динамічної адсорбції затримуються при їх напрямленні через колону. Після колони встановлений фільтр для затримання частинок адсорбенту.

Відведене повітря із зони приміщення, яку необхідно забезпечувати повітрям для дихання, одночасно напрямляють через другу адсорбційну колону, в якій використовують для зворотного промивання акумульованих раніше радіоактивних інертних газів, завдяки чому цю колону знову можна застосовувати для заповнення після перемикання. Перемикання здійснюють не пізніше, ніж незадовго до прориву радіоактивних речовин крізь адсорбент у першій адсорбційній колоні, причому її потім піддають зворотному промиванню відведеним повітрям. Перемикання відбувається переважно в пасивному режимі за допомогою схеми затримки або вимірювання радіоактивності.

Для підтримки зворотного промивання переважно застосовують повітродувку в повітровідвідному трубопроводі, причому збільшення об'єму потоку відведеного повітря посилюється за рахунок зниження тиску в процесі зворотного промивання інертних газів.

У повітровідвідному трубопроводі пункту керування переважно встановлений дросель, який забезпечує пасивне перегрівання відведеного повітря і, таким чином, зменшення його вологості (декомпресійне висушування шляхом зниження тиску). Це сприяє збільшенню швидкості десорбції інертних газів у підключеній послідовно адсорбційній колоні, яку необхідно промивати.

У повітропідвідному трубопроводі до модуля затримання інертних газів переважно встановлений дросель і/або вологовіддільник для запобігання перенесенню надто високої вологості в колони для затримання інертних газів.

Модуль затримання інертних газів додатково може бути оснащений пасивним акумулятором холоду для збільшення параметра К. Параметр К в цьому зв'язку характеризує адсорбційну ємність адсорбуючого матеріалу стосовно інертного газу, наприклад із застосуванням одиниці виміру сму інертного газу/г адсорбенту. Параметр К залежить від температури, тиску і вологості газу. Як правило, його визначають емпіричним шляхом.

Адсорбційні колони переважно експлуатують в режимі зміни тиску, тобто зі зниженим тиском у колоні, яка підлягає промиванню, і підвищеним тиском у заповнюваній колоні (в кожному випадку відносно атмосферного тиску) для поліпшення параметра К колон та зменшення їх

Зо габаритів. Підвищений тиск в адсорбційній колоні, крізь яку напрямляють підведене повітря, регулюють, наприклад, за допомогою регулювального клапана в повітропідвідному трубопроводі для підведення повітря.

Відведене повітря разом із підданими зворотному промиванню інертними газами виводять у навколишнє середовище атомної електростанції на достатній відстані від отвору для всмоктування підведеного повітря.

Вентиляційна система містить блок керування та відповідні органи для регулювання потоку і тиску.

Забезпечувані згідно з винаходом переваги полягають зокрема в тому, що поряд із завислими в повітрі радіоактивними речовинами в формі аерозолів та йоду/сполук йоду (зокрема органічного йоду) одночасно затримуються радіоактивні інертні гази із повітря, підведеного до пункту керування. Метод зміни тиску і промивання парних колон дозволяє надійно осаджувати із потоку підведеного повітря навіть довгоіснуючі ізотопи інертних газів, наприклад криптону-85. Необхідні для видалення інертних газів із сорбенту/(адсорбенту умови пасивно підтримуються шляхом декомпресійного перегрівання. Потреба в електричному робочому струмі існує в основному лише для оповітродувок у повітропідвідному та повітровідвідному трубопроводах, а також у невеликому обсязі для відповідного блоку керування і засобів для перемикання робочих циклів. Покриття цієї потреби протягом принаймні 72 годин може бути без проблем забезпечене за допомогою незалежного модуля енергозабезпечення (наприклад акумуляторних батарей і/або дизельного агрегату).

Таким чином, для забезпечення можливості перебування обслуговуючого персоналу на пункті керування здійснюють такі функції: - ізолювання системи вентиляції пункту керування від інших частин будівлі; - утворення підвищеного тиску порівняно з прилеглими приміщеннями в будівлі (наприклад «1 мбар); - дотримання допустимої концентрації монооксиду та діоксиду вуглецю; - затримання йоду; - затримання аерозолів; - затримання інертних газів (наприклад, криптону, ксенону); - обмеження дози опромінення (наприклад « 100 мЗв/7 діб); бо - обмеження температури для дотримання умов класифікації температур ІС;

- забезпечення виконання вищевказаних функцій протягом принаймні 72 годин.

Стислий перелік інших переваг: - модульна і мобільна структура системи; - невеликі витрати і можливість простого узгодження при вбудовуванні в працюючі установки; - низькі витрати на технічне обслуговування; - відсутність потреби у зберіганні на складі повітря, яке є придатним для дихання, що потребує великих витрат; - можливість забезпечення більшою кількістю повітря (повітрообміну) і більших зон приміщень.

Далі приклад виконання винаходу описаний докладніше з посиланням на креслення.

Фі. 1 Значно спрощена технологічна блок-схема вентиляційної системи для пункту керування атомної електростанції.

Фіг. 2 Змінений (розширений) варіант системи, зображеної на фіг. 1.

Зображена на Фіг. 1 аварійна вентиляційна система, скорочено вентиляційна система 2, призначена для підведення свіжого повітря до пункту 4 керування атомної електростанції 6, називаного також диспетчерською або блочним пунктом керування (англ. Маіїп СопігоЇ! Коот,

МС). в аварійних або катастрофічних ситуаціях, зокрема на початковій стадії тяжкої аварії з вивільненням продуктів поділу атомного ядра всередині будівлі атомної електростанції та, залежно від конкретних обставин, у навколишнє середовище.

У подібних сценаріях, які зазвичай супроводжуються відмовою власної системи енергозабезпечення атомної електростанції 6, а разом із цим також відмовою розрахованої на роботу в нормальних умовах вентиляційної системи (не зображеної на кресленні) для пункту 4 керування, особливо важливим є підтримання пункту 4 керування протягом певного часу - приблизно до 72 годин після початку аварії - в стані, який не загрожує обслуговуючому персоналу для забезпечення можливості запровадження і контролювання початкових контрзаходів. Ймовірно, що обслуговуючому персоналу доведеться також перебувати на пункті 4 керування до зниження радіоактивності в навколишньому середовищі після початкового максимуму до рівня, при якому з'явиться можливість безпечної евакуації.

Зо З цією метою вентиляційна система 2 для пункту 4 керування розрахована, з однієї сторони, на підведення дезактивованого і збагаченого киснем свіжого повітря - називаного також підведеним повітрям - із середовища навколо пункту 4 керування або будівлі атомної електростанції та оснащена відповідними ступенями фільтрування і очищення. З іншої сторони, вентиляційна система 2 забезпечує відведення відпрацьованого і насиченого діоксидом вуглецю повітря - називаного також відведеним повітрям -- із пункту 4 керування в навколишнє середовище. При цьому, на відміну від інших, застосовуваних досі концепцій, не передбачене ані підведення свіжого повітря з відповідної системи акумулювання стисненого повітря, ані суттєвої рециркуляції і регенерації повітря у внутрішньому приміщенні пункту 4 керування.

Конкретно до принаймні приблизно герметично ізольованого від навколишнього середовища внутрішнього приміщення 8 пункту 4 керування приєднаний повітропідвідний трубопровід 10, називаний також підвідним трубопроводом для свіжого повітря або трубопроводом свіжого повітря, по якому в процесі роботи вентиляційної системи 2 за допомогою повітродувки 12 свіже повітря всмоктують з навколишнього середовища і подають у внутрішнє приміщення 8. Впускний отвір або скорочено впуск 14 повітропідвідного трубопроводу 10 може бути розміщений на деякій відстані від пункту 4 керування, зокрема поза будівлею атомної електростанції. Попри це, підведене через впуск 14 свіже повітря залежно від перебігу аварії може бути значно забруднене радіоактивними продуктами ділення, зокрема в формі аерозолів, йоду і сполук йоду, а також інертних газів. Ці компоненти необхідно повністю і надійно, наскільки це можливо, видалити з потоку свіжого повітря, називаного також потоком підведеного повітря перед його напрямленням крізь прохідний отвір 16 у захисній стіні 18 (на кресленні зображені лише її ділянки) у внутрішнє приміщення 8 пункту 4 керування.

Для цього в напрямку потоку свіжого повітря після впуску 14 у повітропідвідний трубопровід 10 включений перший фільтрувальний каскад у формі фільтра 20 для осадження аерозолів, який у даному прикладі реалізований двома включеними паралельно в напрямку потоку високоефективними пиловими повітряними фільтрами (НЕРА-фільтрами (від англ. Нідн

Епісіепсу Рапісцшіане Аїіпійег, з нім. відповідно «фільтр для завислих речовин»). Відповідно до цього НЕРА-фільтри 22 забезпечують високоефективне осадження аерозольних частинок, називаних також завислими частинками, із потоку свіжого повітря, зокрема ізотопів Те, С5, Ва,

Ви, Се, Га.

Далі в напрямку потоку в повітропідвідний трубопровід 10 включений другий фільтрувальний каскад із фільтру 24 для осадження йоду і послідовно підключеного до нього пилового фільтру 26. Фільтр 24 для осадження йоду виконаний переважно в формі фільтрувального шару з активованого вугілля завтовшки, наприклад, від 0,1 м до 0,5 м. Після попереднього осадження завислих речовин у фільтрі 20 для осадження аерозолів, у фільтрі 24 для осадження йоду відокремлюють радіоактивні сполуки йоду та елементарний йод, наприклад, із параметром К » 8 при тривалості контакту від 0,1 с до 0,5 с. Для осадження радіоактивного метилйодиду шляхом ізотопного обміну або солеутворення може бути застосоване просочене активоване вугілля (наприклад йодидом калію як засобом для просочення). Підключений після фільтру 24 для осадження йоду пиловий фільтр 26 призначений для затримання пилу з шару активованого вугілля.

В напрямку потоку після другого фільтрувального каскаду в повітропідвідний трубопровід 10 включений пневмотранспортер або скорочено повітродувка 12 для транспортування потоку свіжого повітря. Потужність всмоктування повітродувки 12, переважно оснащеної електроприводом, становить, наприклад, від 100 м3/год до 6 000 м/год.

Для утворення необхідного робочого струму передбачений автономний, не залежний від розрахованої на нормальні умови експлуатації власної системи енергозабезпечення і переважно також від звичайної (внутрішньосистемної) мережі аварійного електроживлення, модуль 28 електроживлення, наприклад, на основі електричних батарей/акумуляторів і/або дизельного агрегату. Модуль 28 електроживлення в разі необхідності активізується переважно автоматично подібно до системи безперебійного електроживлення або альтернативно за допомогою відповідного блоку 30 керування.

Далі в напрямку потоку в повітропідвідний трубопровід 10 додатково може бути включений вологовіддільник 21, називаний також низькотемпературним уловлювачем, для відокремлення здатних до конденсації компонентів із потоку свіжого повітря. Він може бути виконаний, наприклад, у формі пасивного низькотемпературного уловлювача із застосуванням силікагелю іМабо льоду як сушильного агента. Таким чином зменшують вміст вологи в потоку свіжого повітря у послідовно підключених функціональних вузлах (див. далі). Для цього призначений також альтернативний або додатковий, підключений у цьому прикладі виконання в напрямку потоку свіжого повітря після вологовіддільника 32, дросель 34, який діє на потік свіжого повітря за принципом декомпресійного висушування. Для цього може бути застосований зокрема регульований дросельний клапан.

Після стадій фільтрування і висушування потік свіжого повітря при встановленні підпорядкованих виконавчих органів (див. далі) у відповідне положення напрямляють, наприклад, на ділянку 36 трубопроводу, в яку включена адсорбційна колона для затримання інертних газів або скорочено адсорбційна колона 38. При цьому інертні гази, які наявні в потоку свіжого повітря, насамперед ксенон і криптон, в рамках встановленої в динамічному режимі рівноваги внаслідок фізичної і/або хімічної адсорбції зв'язуються адсорбентом, яким заповнена адсорбційна колона 38, і таким чином затримуються на ділянці 36 трубопроводу, поки адсорбційна ємність адсорбційної колони 38 ще не вичерпана. Як адсорбент можуть бути передбачені зокрема один або декілька шарів активованого вугілля і/або цеоліту, і/або молекулярних сит.

Після адсорбційної колони 38 підключена ділянка трубопроводу, яка сполучена з пунктом 4 керування, в яку включений пиловий фільтр 40 для затримання відокремлених частинок адсорбенту.

Насамкінець, дезактивований описаним вище чином потік свіжого повітря через прохідний отвір 16 в захисній стіні 18 пункту 4 керування напрямляють у його внутрішнє приміщення 8; таким чином до нього підводять невикористане, насичене киснем повітря для дихання, рівень радіоактивності якого є допустимим для обслуговуючого персоналу.

Повітрообмін підтримують шляхом відведення використаного, насиченого діоксидом вуглецю повітря з пункту 4 керування через сполучений з його внутрішнім приміщенням 8 і виведений через прохідний отвір 42 у захисній стіні 18 в навколишнє середовище повітровідвідний трубопровід 44, в який для підтримки транспортування газів включена повітродувка 46. При цьому йдеться переважно про оснащену електроприводом повітродувку 46, для електроживлення якої, так само як і для повітродувки 12, застосовують модуль 28 електроживлення.

Оскільки адсорбційна спроможність адсорбційної колони 38, в якій піддають обробці потік свіжого повітря, при традиційних габаритах зазвичай вичерпується вже після короткого часу експлуатації, вентиляційна система 2 розрахована на зворотне промивання адсорбованих бо інертних газів і їх виведення в навколишнє середовище в безперервному режимі роботи. Для цього передбачені дві в основному конструктивно ідентичні адсорбційні колони 38 та 48, в які за допомогою відповідних розгалужувачів і приєднувальних елементів трубопроводів, а також виконавчих органів, у даному випадку в формі триходових клапанів, напрямляють свіже або відведене повітря таким чином, що в одній із обох адсорбційних колон 38 і 48, як вже описано вище, здійснюють обробку потоку свіжого повітря в режимі адсорбції, в той час як іншу колону в режимі десорбції чи промивання піддають зворотному промиванню потоком відведеного повітря і, таким чином, готують до наступного циклу адсорбції. Шляхом перемикання виконавчих органів можна здійснювати обмін виконуваними функціями адсорбційних колон 38 та 48 і таким чином здійснювати циклічну зміну режимів адсорбції та десорбції для відповідної колони.

У зображеному на кресленні прикладі виконання ці функції реалізують таким чином, що одна адсорбційна колона 38 встановлена на ділянці 36 трубопроводу, а інша адсорбційна колона 48 на ділянці 50 трубопроводу підключена зустрічно-паралельно першій адсорбційній колоні 38 відносно напрямку потоку. Обидві ділянки трубопроводу 36 і 50 з'єднані на одній стороні в триходовому клапані 52, а на другій стороні -- в точці 54 з'єднання на стороні всмоктування повітродувки 46. Крім цього, на одній стороні між триходовим клапаном 52 і обома адсорбційними колонами 38 та 48 включена трубна перемичка 60, виконана з можливістю підключення обома триходовими клапанами 56 і 58 між обома ділянками 36 і 50 трубопроводу, яка трубним трійником 62 сполучена з прокладеною до пилового фільтра 40 ділянкою повітропідвідного трубопроводу 10. На іншій стороні за аналогічним принципом між адсорбційними колонами 38, 48 і точкою 54 з'єднання включена трубна перемичка 68, виконана з можливістю підключення обома триходовими клапанами 64 і 66, яка трубним трійником 70 сполучена з прокладеною від дроселя 34 ділянкою повітропідвідного трубопроводу 10.

При відповідному розміщенні клапанів підведене повітря, яке надходить від дроселя 34, як описано вище, через трубний трійник 70, триходовий клапан 6б, нижню на кресленні адсорбційну колону 38, триходовий клапан 58 і трубний трійник 62 напрямляють до пилового фільтра 40, а звідти -- далі до пункту 4 керування. В іншій гілці трубопроводу відведене повітря з пункту 4 керування через триходовий клапан 52, триходовий клапан 56, верхню на кресленні адсорбційну колону 48 і триходовий клапан 64 напрямляють до всмоктувального отвору повітродувки 46 і звідти далі до труби для відведення повітря або до іншого випуску 72, який

Зо розміщений на деякій відстані від впуску 14 для свіжого повітря.

Таким чином, інертні гази, акумульовані шляхом адсорбції протягом попереднього циклу в адсорбційній колоні 48, в цьому режимі роботи під дією майже не вміщуючого інертних газів відведеного повітря з внутрішнього приміщення 8 пункту 4 керування десорбуються з адсорбенту і разом з потоком відведеного повітря в процесі зворотного промивання виводяться в навколишнє середовище. Процес зворотного промивання підтримується повітродувкою 46, встановленою в напрямку потоку після адсорбційної колони 48, яку піддають зворотному промиванню, причому збільшення об'єму потоку відведеного повітря посилюється під дією зниженого тиску в процесі зворотного промивання інертних газів.

У повітровідвідному трубопроводі 44, прокладеному від пункту керування, в напрямку потоку відведеного повітря перед триходовим клапаном 52 і, таким чином, в напрямку потоку перед адсорбційною колоною 48, яка працює в режимі промивання, встановлений дросель 74, переважно в формі регульованого дросельного клапана, який призначений для пасивного перегрівання відведеного повітря і, разом із цим, до зменшення вмісту вологи у відведеному повітрі (декомпресійне висушування). Завдяки цьому збільшується швидкість десорбції інертних газів у підключеній послідовно адсорбційній колоні 48.

Після перемикання адсорбційні колони 38 і 48 міняються виконуваними функціями. Тепер свіже повітря, яке надходить від дроселя 34, через триходовий клапан 64, адсорбційну колону 48 і триходовий клапан 56 напрямляють на пиловий фільтр 40 і звідти до пункту 4 керування.

Навпаки, відведене повітря з пункту 4 керування, яке надходить від дроселя 74, через триходовий клапан 52, триходовий клапан 58, адсорбційну колону 38 і триходовий клапан 66 напрямляють до повітродувки 46 і звідти -- до випуску 72. Раніше заповнену адсорбційну колону 38 тепер піддають зворотному промиванню відведеним повітрям, у той час як адсорбційна колона 48 готова для очищення свіжого повітря і відповідно до цього -- до повторного заповнення.

Для керування процесами перемикання за допомогою триходових клапанів 52, 56, 58, 64, 66 передбачений блок 30 керування, який керує також обома повітродувками 12 і 46 та, в разі необхідності, іншими виконавчими органами для регулювання потоку і тиску. Для фахівців є самозрозумілим, що функція перемикання може бути еквівалентно реалізована також за допомогою інших варіантів прокладення трубопроводів і розміщення виконавчих органів.

Як позначено штриховим обвідним контуром, вентиляційна система 2 переважно має модульну структуру, утворену модулем 76 затримання інертних газів, модулем 78 для осадження йоду та аерозолів і модулем 28 електроживлення. Самозрозуміло, що модулі можуть бути також розмежовані іншим чином, і можуть бути передбачені додаткові модулі або субмодулі. Окремі модулі розміщують, наприклад, у придатних до транспортування стандартних контейнерах, завдяки чому забезпечується можливість їх простого транспортування до місця застосування і спрощення процесу монтажу шляхом з'єднання відповідних стандартних елементів трубопроводів.

У зображеному на Фіг. 2 варіанті вентиляційної системи 2 додатково до відомих із фіг. 1 компонентів передбачений модуль затримання діоксиду вуглецю (СО2г), переважно адсорбційна колона 82 для затримання СО, що функціонує переважно за принципом хімічної адсорбції (хемосорбції) або абсорбції. Завдяки цьому забезпечується можливість експлуатації пункту 4 керування протягом певного часу в режимі циркуляції повітря без підведення ззовні (фільтрованого) повітря для дихання без перевищення критичної для здоров'я обслуговуючого персоналу концентрації СО» на пункті 4 керування. Перевагою цього варіанта є те, що при екстремальному радіоактивному забрудненні поза захисною оболонкою реактора радіоактивні речовини не можуть проникнути на пункт 4 керування в режимі циркуляції повітря.

Інтеграцію адсорбційної колони 82 для затримання СО»? у відому з Фіг. 1 систему здійснюють переважно таким чином, що передбачений відгалужений від повітровідвідного трубопроводу 44 і приєднаний до повітропідвідного трубопроводу 10 рециркуляційний трубопровід або циркуляційний повітропровід 80, у який включена адсорбційна колона 82 для затримання СО».

Таким чином, за допомогою включеної в циркуляційний повітропровід 80 циркуляційної повітродувки 84 відведене з пункту 4 керування повітря, насичене СО», в режимі циркуляції напрямляють через адсорбційну колону 82 для затримання СО», після чого зі зменшеним вмістом СО повертають на пункт 4 керування як повітря для дихання. Адсорбцію СО» здійснюють майже під таким тиском, який панує на пункті 4 керування, тобто приблизно під атмосферним або трохи вищим тиском (уникнення проникнення радіоактивних речовин ззовні, англ. іп-ІеаКаде, див. далі) Завдяки цьому немає потреби у здійсненні циркуляційною повітродувкою 84 суттєвої роботи зі стиснення.

Зо Конкретно циркуляційний повітропровід 80 в описаному прикладі зі сторони впуску через розгалужувач трубопроводу (наприклад, трубний трійник) приєднаний до ділянки повітровідвідного трубопроводу 44 між прохідним отвором 42 у пункт 4 керування і дроселем 74.

Зі сторони випуску циркуляційний повітропровід 80 через розгалужувач трубопроводу приєднаний до ділянки повітропідвідного трубопроводу 10 між прохідним отвором 16 і триходовим клапаном 58, в даному прикладі в напрямку потоку перед пиловим фільтром 40.

Додатково або альтернативно в циркуляційний повітропровід 80 може бути включений фільтр 86, у даному випадку, наприклад, у напрямку потоку після адсорбційної колони 82 для затримання СО» (напрямок потоку в режимі циркуляції повітря позначений стрілкою поряд із колоною).

Самозрозуміло, можливими є різні варіанти інтеграції системи рециркуляції повітря у вентиляційну систему 2, але перевагою зображеного на кресленні варіанта є, зокрема, те, що вцілому необхідно виконувати лише два прохідних отвори 16, 42 крізь захисну стіну 18 пункту 4 керування / крізь захисну оболонку реактора. Перевагою є також те, що в режимі циркуляції повітря вміщуюча адсорбційні колони 38, 48 для затримання інертних газів і суміжні компоненти частина вентиляційної системи 2 за допомогою відповідних елементів запірної арматури або клапанів просто і надійно може бути від'єднана або ізольована від системи рециркуляції повітря стосовно потоку та середовища.

Циркуляційний повітропровід 80 зі сторони входу і виходу оснащений запірними клапанами 88, 90 для забезпечення можливості його ізолювання від усієї системи трубопроводів в разі необхідності. Переважно запірні клапани 88, 90 виконані з можливістю регулювання потоку (регулювальні клапани), завдяки чому можна регулювати також часткові потоки. Це стосується також інших клапанів, зокрема описаних далі запірних клапанів 92, 94.

Може бути передбачена окрема циркуляційна повітродувка 84 для циркуляційного повітропроводу 80. Проте, особливо переважним у варіанті згідно з Фіг. 1 є застосування використовуваної виключно як вентилятор для відведеного повітря повітродувки 46 у повітровідвідному трубопроводі 44 в сенсі її подвійного використання в режимі циркуляції повітря як циркуляційної повітродувки 84. Для цього циркуляційний повітропровід 80 через відповідні розгалужувачі трубопроводів або приєднувальні елементи приєднують до ділянки повітровідвідного трубопроводу 44, в яку включена повітродувка 46. Ця ділянка трубопроводу 60 виконана з можливістю ізолювання за допомогою запірних клапанів 92, 94 від випуску 72 і частини вентиляційної системи 2, в якій встановлені адсорбційні колони 38, 48 для затримання інертних газів, і в режимі циркуляції повітря утворює часткову ділянку циркуляційного повітропроводу 80. Адсорбційна колона 82 для затримання СО», як зображено на кресленні, встановлена переважно в напрямку потоку після повітродувки 46 (або загальніше: циркуляційної повітродувки 84) на її напірній стороні.

Переважно як запірний клапан 94 у розгалужувача трубопроводу застосовують регульований триходовий клапан, який у режимі десорбції (зворотного промивання) адсорбційної колони 38 або 48 для затримання інертних газів розблоковує випуск 72 і запирає приєднану гілку циркуляційного повітропроводу 80. Це дозволяє випускати в навколишнє середовище радіоактивні речовини, розчинені в процесі десорбції адсорбційної колони 38 або 48 для затримання інертних газів, а не транспортувати їх по циркуляційному повітропроводу 80 на пункт 4 керування. Таким чином, переважно десорбцію інертних газів (промивання адсорбційної колони 38 або 48 для затримання інертних газів) і адсорбцію СО» (режим циркуляції повітря) не здійснюють одночасно.

Проте, адсорбцію інертних газів (завантаження адсорбційної колони 38 або 48 для затримання інертних газів) і адсорбцію СОг (режим циркуляції повітря) можна без проблем здійснювати одночасно. У цьому випадку фільтроване свіже повітря нагнітають на пункт 4 керування через принаймні одну з обох адсорбційних колон 38 або 48 для затримання інертних газів і повітропідвідний трубопровід 10. Повітря, відведене з пункту 4 керування, при відкритому запірному клапані 88 за допомогою повітродувки 46 транспортують по циркуляційному повітропроводу 80. При цьому залежно від положення запірного клапана 94, виконаного в формі триходового регулювального клапана, більший або менший частковий потік (який залежно від обставин може також бути нульовим) випускають через випуск 72 в навколишню атмосферу, а залишковий частковий потік повертають назад через адсорбційну колону 82 для затримання

Со» на пункт 4 керування. При цьому запірний клапан 92 закритий, завдяки чому, як описано вище, запобігають небажаному поверненню радіоактивних речовин із адсорбційної колони 38 або 48 для затримання інертних газів на пункт 4 керування.

Інший можливий спосіб експлуатації включає одночасне здійснення адсорбції та десорбції адсорбційних колон 38 або 48 для затримання інертних газів із періодичною зміною, як вже було

Зо описано в зв'язку з Фіг. 1. У цьому режимі роботи, як описано вище, адсорбцію СО» в режимі циркуляції повітря переважно не здійснюють.

Проте, було встановлено, що фізична адсорбція в адсорбційних колонах 38 або 48 для затримання інертних газів під вищим тиском (наприклад 8 бар) є значно ефективнішою, ніж під атмосферним тиском, в той час як десорбцію здійснюють переважно під відносно нижчим тиском, зокрема під тиском, дещо меншим, аніж атмосферний. Завдяки цьому після кожного процесу обміну колон функціями (перемикання) має бути запланований певний відрізок часу, що становить, наприклад, від 10 хвилин до 30 хвилин, для необхідного підвищення тиску за допомогою діючої як компресор повітродувки 12. На цій стадії підвищення тиску, на якій затримувальна здатність адсорбційних колон 38 або 48 для затримання інертних газів ще не реалізована повністю, вентиляцію пункту 4 керування здійснюють переважно лише шляхом адсорбції СО» в режимі циркуляції повітря. Хоча при цьому вміст кисню у повітрі на заповненому обслуговуючим персоналом пункті 4 керування повільно зменшується внаслідок споживання повітря, вміст СОг надійно підтримують нижче критичного значення. Згодом, після досягнення робочого тиску, необхідного для ефективного затримання інертних газів, переважно підключають подачу фільтрованого повітря через адсорбційні колони 38 або 48 для затримання інертних газів (одночасне здійснення адсорбції інертних газів та адсорбції СО», як описано вище). Завдяки цьому знову збільшують вже зменшений вміст кисню у повітрі на пункті 4 керування. Після цього можна здійснювати стадії регенерації (десорбції) при відключеній циркуляції повітря та обмін функціями адсорбційних колон 38 і 48 для затримання інертних газів.

Іншими словами, переважний спосіб експлуатації вентиляційної системи 2 згідно з Фіг. 2 полягає в тому, що протягом відрізку часу, необхідного для підвищення тиску в адсорбційних колонах 38, 48 для затримання інертних газів, забезпечення повітрям пункту 4 керування -- переважно виключно -- здійснюють у режимі циркуляції повітря. Після підвищення тиску переважно під час/разом із хімічною адсорбцією СО» свіже повітря подають через ділянку затримки інертних газів із адсорбційними колонами 38, 48 для затримання інертних газів.

Збільшений об'ємний потік переважно використовують для підтримання концентрації кисню і підвищення тиску на пункті 4 керування. Завдяки цьому утворюється напрямлений потік із підвищеним тиском на пункті 4 керування порівняно з навколишнім середовищем, що надійно бо перешкоджає проникненню радіоактивних речовин ззовні на пункт 4 керування (англ. іп-

Ієакаде). Прості системи, які здійснюють лише відокремлення СО», не можуть забезпечити достатньо надійне виконання цієї задачі.

Адсорбентом, який для адсорбції СО застосовують в адсорбційній колоні 82 для затримання СО», може бути, наприклад, натрове вапно (англ. 50да Ійте), цеоліт/умолекулярне сито або здатний до регенерації адсорбент. ІНшими прикладами можливих адсорбентів є насамперед оксиди, пероксиди та гіпероксиди (наприклад, гіпероксид калію). Здатні до регенерації адсорбенти можуть складатися з оксидів металів або їх сумішей. Наприклад, оксид срібла реагує з СО», утворюючи карбонат срібла. В принципі, на різних стадіях можуть бути застосовані також суміші вказаних адсорбентів або реалізовані багатоступеневі адсорбційні колони із однотипними або різними адсорбентами.

При відповідній придатності адсорбенту в адсорбційній колоні 82 для затримання СО» можна здійснювати оборотну хемосорбцію при підвищеній температурі та в принципі регенерувати адсорбент. Для цього, залежно від обставин, доцільно застосовувати прості модифікації схеми прокладення трубопроводів системи рециркуляції повітря, щоб забезпечити можливість здійснення подібних стадій регенерації поза описаним вище режимом циркуляції повітря без навантаження для пункту 4 керування.

Таким чином, за допомогою систем згідно з Фіг. 1 і Фіг. 2, поряд із наявними в повітрі забрудненими радіоактивними речовинами аерозолями та органічним йодом можна затримувати також інертні гази з повітря для дихання на пункті керування. Крім цього, розширена система згідно з Фіг. 2 видаляє також СО» з повітря для дихання шляхом хімічної адсорбції/абсороції.

Шляхом інтеграції безпосередньої адсорбції СОг2 можна забезпечити роботу пункту 4 керування в екстремальних аварійних ситуаціях у режимі циркуляції повітря, допоки концентрація кисню в повітрі в пункті керування не зменшиться до нижнього порогового значення (близько 17-19 об. 95), коли виникне потреба у підведенні свіжого повітря ззовні.

Затримання інертних газів за допомогою адсорбційних колон 38, 48 для затримання інертних газів при цьому здійснюють насамперед для забезпечення потреби в кисні та збільшення його вмісту в повітрі. Це дозволяє суттєво зменшити необхідну для модуля привідну енергію та кількість активованого вугілля. Можна мінімізувати необхідну для стиснення енергію для

Зо здійснення адсорбції зі зміною тиску. Завдяки цьому для автономного забезпечення енергією можна застосовувати агрегати, які мають менші габарити.

Навіть якщо опис досі обмежувався вентиляцією (центрального) пункту керування атомної електростанції, самозрозуміло, що вентиляційна система 2 може бути застосована також для забезпечення аварійної вентиляції інших зон приміщення на атомній електростанції або взагалі ядерної установки, наприклад, складу тепловидільних елементів, регенераційних установок, паливообробних установок тощо, будівель, в яких встановлене допоміжне устаткування, розподільні пристрої, контрольно-вимірювальні пульти або інші пристрої для обслуговування та контролю. Подібні приміщення в узагальнюючій, стислій формі називають також «виробничими приміщеннями».

Claims (14)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Вентиляційна система (2) для доступного обслуговуючому персоналу виробничого приміщення ядерної установки, зокрема пункту (4) керування на атомній електростанції (б), яка містить принаймні такі компоненти: прокладений від зовнішнього впуску (14) до виробничого приміщення повітропідвідний трубопровід (10), в який включені перша повітродувка (12) і перша адсорбційна колона (38) для затримання інертних газів, прокладений від виробничого приміщення до зовнішнього випуску (72) повітровідвідний трубопровід (44), в який включені друга повітродувка (46) і друга адсорбційна колона (48) для затримання інертних газів, і перемикальні засоби для обміну виконуваними функціями першої і другої адсорбційних колон (38, 48) для затримання інертних газів, яка відрізняється тим, що циркуляційний повітропровід (80), в який включені адсорбційна колона (82) для затримання Со» і циркуляційна повітродувка (84), прокладений від виробничого приміщення і знову назад до нього, причому друга повітродувка (46) встановлена з можливістю включення у циркуляційний повітропровід (80) як циркуляційна повітродувка (84).

2. Вентиляційна система за пунктом 1, яка відрізняється тим, що циркуляційний повітропровід (80) зі сторони входу підключений до повітровідвідного трубопроводу (44), а зі сторони виходу - до повітропідвідного трубопроводу (10).

З. Вентиляційна система за будь-яким із пунктів 1-2, яка відрізняється тим, що перша повітродувка (12) встановлена в напрямку потоку підведеного повітря перед першою адсорбційною колоною (38) для затримання інертних газів.

4. Вентиляційна система за пунктом 3, яка відрізняється тим, що між першою повітродувкою (12) і першою адсорбційною колоною (38) для затримання інертних газів у повітропідвідний трубопровід (10) включені дросель (34) і/або вологовіддільник (32).

5. Вентиляційна система за будь-яким із пунктів 1-4, яка відрізняється тим, що друга повітродувка (46) в напрямку потоку відведеного повітря встановлена після другої адсорбційної колони (48) для затримання інертних газів.

6. Вентиляційна система за будь-яким із пунктів 1-5, яка відрізняється тим, що у повітровідвідний трубопровід (44) у напрямку потоку відведеного повітря перед другою адсорбційною колоною (48) для затримання інертних газів включений дросель (74).

7. Вентиляційна система за будь-яким із пунктів 1-6, яка відрізняється тим, що у повітропідвідний трубопровід (10) включені фільтр (24) для осадження йоду і фільтр (20) для осадження аерозолів.

8. Вентиляційна система за пунктом 7, яка відрізняється тим, що фільтр (24) для осадження йоду і фільтр (20) для осадження аерозолів встановлені в напрямку потоку підведеного повітря перед першою повітродувкою (12).

9. Вентиляційна система за будь-яким із пунктів 1-7, яка відрізняється тим, що містить автономний модуль (28) електроживлення.

10. Вентиляційна система за будь-яким із пунктів 1-8, яка відрізняється тим, що перемикальні засоби є триходовими клапанами (52, 56, 58, 64, 66).

11. Спосіб експлуатації вентиляційної установки (2) для доступного обслуговуючому персоналу виробничого приміщення ядерної установки, зокрема пункту (4) керування на атомній електростанції (б), яка містить прокладений від зовнішнього впуску (14) до виробничого приміщення повітропідвідний трубопровід (10), в який включені перша повітродувка (12) і перша адсорбційна колона (38) для затримання інертних газів, прокладений від виробничого приміщення до зовнішнього випуску (72) повітровідвідний трубопровід (44), в який включені друга повітродувка (46) і друга адсорбційна колона (48) для Зо затримання інертних газів, і перемикальні засоби для обміну виконуваними функціями першої і другої адсорбційних колон (38, 48) для затримання інертних газів, причому одночасно через одну з обох адсорбційних колон (38) для затримання інертних газів напрямляють підведене повітря і таким чином завантажують її радіоактивними інертними газами, а через другу адсорбційну колону (48) для затримання інертних газів напрямляють відведене повітря і таким чином здійснюють її зворотне промивання, і причому при вичерпанні адсорбційної ємності поточно заповнюваної адсорбційної колони (38) для затримання інертних газів шляхом перемикання здійснюють обмін виконуваними функціями обох адсорбційних колон (38, 48) для затримання інертних газів, який відрізняється тим, що циркуляційний повітропровід (80), в який включені адсорбційна колона (82) для затримання СО» і циркуляційна повітродувка (84), прокладений від виробничого приміщення і знову назад до нього, причому за допомогою першої повітродувки (12) принаймні в одній із обох адсорбційних колон (38, 48) для затримання інертних газів здійснюють збільшення тиску, і причому одночасно в режимі циркуляції повітря здійснюють зменшення вмісту СО» за допомогою адсорбційної колони (82) для затримання СО».

12. Спосіб за пунктом 11, який відрізняється тим, що вентиляцію виробничого приміщення під час збільшення тиску здійснюють виключно очищеним від СО: циркуляційним повітрям.

13. Спосіб за пунктом 11 або 12, який відрізняється тим, що одночасно у виробниче приміщення напрямляють підведене повітря через принаймні одну з обох адсорбційних колон (38, 48) для затримання інертних газів і в режимі циркуляції повітря здійснюють зменшення вмісту СО» за допомогою адсорбційної колони (82) для затримання СО».

14. Спосіб за будь-яким із пунктів 11-13, який відрізняється тим, що першу повітродувку (12) застосовують як циркуляційну повітродувку (84).