[发明专利]一种安全壳过滤排气系统

说明书

技术领域

本发明属于核电站安全壳设计技术，具体涉及一种安全壳过滤排气系统。

背景技术

核电站安全壳是防止放射性产物释放到环境中的最后一道屏障。在发生堆芯熔穿压力容器的严重事故时，由于熔融堆芯与混凝土底板反应产生的不凝结气体的不断增加，安全壳内的压力逐渐升高，最终可能会破坏安全壳的完整性，造成放射性物质的外泄。安全壳过滤排气系统(EUF)通过主动卸压使安全壳内的压力不超过其承载限值，从而确保安全壳的完整性。同时，通过安装在卸压管线上的过滤装置对排放气体的放射性物质进行过滤。这一设计满足RCC-P(1991年版)根据RCC-P§1.3.7，为了应付“极不可能发生的运行工况”，要采取：“安全壳内部的大气降压和过滤”的措施，来保证安全壳的完整性并尽可能限制放射性向环境的释放。

目前国内已经运行核电站中，大亚湾核电站设置了安全壳过滤排气系统(EUF)，但是它采用的是法国砂床过滤器。法国砂床过滤器本体结构如图1所示，过滤器的核心部分是厚度为0.8米、颗粒度为0.6mm的砂层，该装置只有机械去除作用。砂床过滤器只能在事故发生一天以后采用，对安全壳早期超压不起作用，对惰性气体基本上没有效果。砂床过滤器目前只能加装在核辅助厂房顶部，投入使用后将成为额外的辐射源，必须考虑屏蔽，这会造成结构上的一定困难。此外，为了防止砂层板结和水蒸气在管壁冷凝，正常运行是以干热空气保养，连接管道还必须预热，因而维护工作量很大。

砂床过滤器的工作原理为：安全壳内大气在手动打开隔离阀后，经节流阀(节流孔板)将压力降低到1.1bar，再从过滤器上部进入砂床过滤器。经过滤的气体通过辐射监测后，进入烟囱排放到大气中。在过滤系统运行前，为了防止由于湿度过大、砂床结块阻塞和气体中氢浓度过大发生爆炸，需设置电加热空调系统(温度＞150℃，通风量500m³/h)对管道和砂床进行加热和通风，为保证用电还需要专用柴油发电机组。砂床过滤器还要设生物屏蔽层，并针对去除衰变热须设置消防冷却管线。法国砂床过滤器按法国核安全当局的要求设计，即严重事故后24小时开启过滤器，可将过滤器入口处的S2源项至少降低到S3源项水平，过滤器的过滤效率＞90％。但是从S2源项降到S3源项惰性气体和有机碘的含量并没有变化，其剂量后果仍是很严重的。

砂床过滤器使用后本身造成了一个很强的辐射源，对这样一个大尺寸的源项增设生物屏蔽层是极困难的。据了解，法国建议岭澳核电厂在安全壳内增加一个前置过滤器，滤掉90％以上的放射性物质，可避免砂床过滤器设生物屏蔽层和冷却、消防设施，减轻处理高放废物砂子等难题；由于安全壳卸压过滤系统一旦阻塞失效可导致事故恶化，法国又建议在前置过滤器旁增设旁通管线及阀门，以防止过滤器阻塞。但是这些措施在已经运行的核电站实施存在很大的困难，并且效果很难预测。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种过滤效率高、对环境污染小的新型安全壳过滤排气系统，使绝大多数放射性裂变产物包容在安全壳或者安全壳过滤排气系统之内，防止放射性裂变产物进入环境。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种安全壳过滤排气系统，包括相互串联运行的文丘利水洗器和金属纤维过滤器，文丘利水洗器通过管道与安全壳连接，管道上设有安全壳隔离阀；金属纤维过滤器的位置高于文丘利水洗器，二者之间通过气体排放管道连接；金属纤维过滤器的出口通过管道与核电站的烟囱连接。

进一步，如上所述的安全壳过滤排气系统，其中，所述的文丘利水洗器的压力容器内设有一组与文丘利水洗器的入口相连通的文丘利管，压力容器中盛有重量浓度为0.5％的氢氧化钠(NaOH)溶液和0.2％的硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)溶液组成的除盐水。

更进一步，如上所述的安全壳过滤排气系统，其中，所述的文丘利水洗器的压力容器通过供水管线与供水设备连接。

进一步，如上所述的安全壳过滤排气系统，其中，所述的金属纤维过滤器由具有液滴分离作用的预过滤层及精细过滤层两部分组成。

更进一步，如上所述的安全壳过滤排气系统，其中，在金属纤维过滤器与文丘利水洗器之间设有用于将金属纤维过滤器的冷凝液送回文丘利水洗器的冷凝液管道。

进一步，如上所述的安全壳过滤排气系统，其中，在金属纤维过滤器与烟囱之间的管道上还设有阀门、限流孔板及爆破膜；爆破膜为奥氏体不锈钢材料的薄膜，在压力作用下打开后，过滤气体经烟囱排向大气。