[發明專利]一種安全殼長期卸壓過濾系統

有效

• 申請號: 201610926716.3
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN106504811B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 周艷民;谷海峰;王晨;溫濟銘;孫中寧;閻昌琪;曹夏昕
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G21F9/02
• 分類號: G21F9/02;G21C9/004
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種安全殼長期卸壓過濾系統，主要用于核電廠嚴重事故后期的安全殼超壓保護和放射性物質滯留，同時本發明也適用于工業除塵除氣過程。

背景技術

核電作為一種清潔高效的能源越來越受到人們的青睞。盡管壓水堆核電站在設計時已經執行了縱深安全原則，保證核電站在設計基準事故下的安全，但核電仍存在著發生超設計基準事故的風險，進而引發類似堆芯熔穿壓力容器并且疊加全廠斷電的嚴重事故。在發生超設計基準下的嚴重事故時，一回路高溫高壓的冷卻劑泄漏到安全殼后迅速閃蒸汽化，從液體變為大量的高溫蒸汽，同時，熔融堆芯也將與混凝土底板反應產生大量不凝結氣體，隨著事故的進行，有可能導致安全殼內的壓力會逐漸升高，最終會因超壓而破壞安全殼的完整性，造成放射性物質的外泄。

安全殼卸壓過濾系統采用主動卸壓的方式使安全殼內積聚的氣體釋放，降低安全殼內壓力，從而使安全殼內壓力不超過其承載限值，確保安全殼的完整性。同時，為了防止排放氣體中的放射性產物對環境造成危害，通過系統的過濾裝置對排放氣體中的放射性物質進行過濾，主要包括放射性氣溶膠、單質碘和氣態甲基碘。

國內外關于安全殼卸壓過濾系統的研發設計起始于20世紀60年代，最早是由法國研發設計的砂床過濾器，其工作原理是利用砂石的吸附和滯留作用過濾氣體中的放射性物質。但是該系統只對固態的氣溶膠顆粒有較好的滯留效果，對單質碘只起到延遲作用而不能有效去除，對于氣態甲基碘則沒有去除效果，且砂床長期放置存在砂石板結問題，因此砂床過濾器需定期進行通風維護。德國設計制造了一種金屬纖維過濾器，采用不銹鋼纖維組成多層濾網，利用金屬纖維的吸附與滯留作用除去氣體中的放射性物質，金屬纖維層同樣對固態氣溶膠有較好的滯留效率，對單質碘只起到延遲效果，不能有效去除，對于氣態甲基碘則沒有去除效果，且通氣后放射性物質主要存在于金屬纖維層中，造成后續處理困難。為了提高對元素碘的去除效率，西門子公司設計了一種非能動的滑壓運行過濾排放系統，該系統采用濕式文丘里洗滌器與金屬纖維過濾器相結合的設計方式，安全殼排放的氣體首先在文丘里洗滌單元中除去絕大部分的氣溶膠和單質碘，粒徑更小的氣溶膠以及氣流中攜帶的霧滴在金屬纖維過濾單元中被過濾掉。該過濾器對亞微米級氣溶膠和單質碘均有很高的過濾效率，但是對于氣態甲基碘的過濾效率較差。甲基碘氣體由于溶解度小以及與溶液的化學反應速率慢等特性，其去除效率的改善已經成為安全殼卸壓過濾系統設計和改進過程中的共性難題，如何在保證系統簡單可靠的同時改善甲基碘氣體的去除效率是目前需要解決的重要問題。另外，在現有的濕式過濾系統中，由于放射性物質釋放的衰變熱會造成溶液蒸發，系統運行時間一般不超過24小時，因此，如何延長系統在嚴重事故后期的運行時間是系統設計需要考慮的另一個重要問題。

在現有的反應堆安全殼過濾系統中普遍采用了濕式與干式相結合的過濾方式，例如在專利號為CN204242599U和CN102723114A的專利中，均提到了采用文丘里洗滌器和金屬纖維過濾器來進行過濾，但是兩種專利中均沒有給出系統的過濾效率，尤其是對甲基碘氣體的過濾效率。在美國專利號為US 8142665 B2的專利中提到，通過在溶液中添加相轉移催化劑甲基三辛基氯化銨(Aliquat336)的方法，來提高溶液對甲基碘氣體的去除效率，但是由于Aliquat336本身具有易燃和結塊的特性，很難實現工程上的應用。另外，還有文獻中提到，可以采用裝有活性炭或者銀沸石等吸收材質的過濾器來改善甲基碘氣體的去除效率，這種方法一方面會增加系統的復雜性，增加系統成本，另一方面，活性炭和銀沸石等吸收材質對使用條件要求苛刻，同時也容易失效，仍然不是改善甲基碘氣體吸收效率的最佳途徑。