[發明專利]用于核技術設施的反應堆外殼保護系統及相關操作方法

無效

• 申請號: 201380040725.7
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN104541331A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 阿克賽爾·希爾;諾伯特·洛施
• 申請（專利權）人: 阿海琺有限公司
• 主分類號: G21C9/06
• 分類號: G21C9/06;G21C13/02;G21C19/30
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 李少丹;許偉群

本發明涉及一種反應堆外殼保護系統，用于在具有猛烈釋放氫氣和蒸汽的嚴重核事故情況下處理核技術設施的、尤其是核電站的反應堆外殼內的氣氛。此外，本發明還涉及一種用于操作這種系統的方法。

在核技術設施、尤其是核電站中的嚴重核事故(英語：Severe?Accident)情況下，除了釋放蒸汽之外還會出現釋放大量的氫氣(尤其是通過在過熱的燃料棒套管上的已知鋯石－水反應)。在沒有應對措施的情況下，不能排除爆炸性的(也稱為會爆炸的)混合物，該混合物在失控的反應情況下對通常稱為反應堆外殼的安全封閉體(Sicherheitseinschluss)的完整性造成威脅。

此外，尤其是在較小的惰性化的沸水反應堆的反應堆外殼情況下(具有大約5,000至15,000m³的容積)，通過釋放不可液化的氫氣連同蒸汽而出現快速的壓力上升，該壓力上升會超過安全殼的設計壓力并且會直至崩潰壓力。

迄今，在一些情況中，反應堆外殼裝備以用于過濾地釋放壓力的系統(Venting，排氣)作為有效的應對措施。然而，在此導致釋放到環境中。雖然在使用現代的凈化和過濾方案情況下，宣稱放射性的排放很少，然而該行為原則上是不希望的。

在壓水反應堆設施的反應堆外殼內，通常有所謂的被動式自催化復合器(PARs)，然而其在惰性化的沸水反應堆設施情況下在用盡對于復合反應所需的氧氣之后損失其氫氣降除功能(Abbaufunktion)。在較老結構類型的沸水反應堆設施的大部分中，所安裝的氫氣降除系統僅僅針對低等至中等嚴重級別的規劃核事故來設計，使得其降除能力針對嚴重核事故直到核熔化情形都是不夠的。

本發明的任務是，提出一種反應堆外殼保護系統，其避免了迄今的解決方案的所述缺點，并且在惰性化的反應堆外殼情況下也能夠以很大程度上被動的(passive)方式并且盡可能沒有環境負擔地將氫氣的超壓狀態以及嚴重的聚集有效且快速地降除。此外，要提出一種用于操作這種系統的特別有利的方法。

根據本發明，針對裝置的任務通過獨立權利要求1的特征解決。根據本發明，針對方法的任務通過并列的權利要求23的特征解決。

有利的擴展方案和變形方案是從屬權利要求的主題，并且此外由具體的附圖描述中得到。

借助根據本發明的反應堆外殼保護系統，可以短期地將反應堆外殼中的氫氣降除，以及通過釋放蒸汽和大量的氫氣來防止反應堆外殼的過壓故障，而并不導致將放射性物質釋放到環境中。

借助能夠恢復的(rekuperativen)高速多級氧化和集成的凈化級/清洗單元與蒸汽冷凝的組合方法，可以在同時降低壓力的情況下在反應堆外殼中進行氫氣和蒸汽聚集。

為此，該系統在循環中連接到反應堆外殼上，使得在運行中并不導致有意釋放裂變產物。通過氫與氧成為水蒸氣的再結合及其冷凝，導致在反應堆外殼中的快速壓力降低。通過處于反應堆外殼中的蒸汽同樣在凈化階段中沉積而強化該壓力降低。在清洗階段中，收集放射性物質并且可以由此有目的地回饋到反應堆外殼的引導壓力的包圍物(Umschliessung)中，或者輸送給用于處理放射性廢水的設施。

根據本發明的系統的主要優點可以總結如下：

●該系統可以沒有將裂變產物放射性地發射到環境中地工作。

●在任何時候，可替選的過濾式的壓力釋放是可能的，以便在任何時刻可靠地避免安全容器的崩潰。

●反應堆建筑可以通過在蒸汽冷凝時用作冷卻劑的氮氣來惰性化，以防止由于氫氣泄露而在反應堆外殼外引起的點燃。

●尤其是在惰性化的沸水反應堆－反應堆外殼情況下，可以防止安全容器的過壓崩潰并且同時在沒有發射到環境中的情況下解決氫氣問題。

●關于所描述的問題方面，目前的舊設施可以提升到新一代(GEN3+)的設施設計的安全水平。

●對于舊設施的加裝、尤其是在緊急情況中的可移動的使用通過以反應堆外殼結構方式的模塊化構造而得到支持。

●由于能夠恢復的特點以及隨后的在嚴重核事故情況下使用反應堆外殼中存在的能量，該系統借助少量的外部輔助電能就可以應付，并且在很大程度上無源地工作。

●輔助電能可以沒有問題地通過可充電的電池、必要時與小的、可移動的柴油備用發電機、燃料電池等等連接來提供。

在下面借助附圖來進一步說明本發明的不同實施例。其中在各簡化的和示意性的視圖中：

圖1示出了反應堆外殼保護系統的第一變形方案，其用于在嚴重核事故情況下在核技術設施的反應堆外殼中降除壓力和降除氫氣，

圖2示出了帶有所連接的、根據圖1的反應堆外殼保護系統的沸水反應堆，