一種防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于核電廠設計技術，具體涉及一種防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統及方法。
【背景技術】
[0002]目前核電廠采用雙層安全殼的外殼有兩個主要功能:一方面，外殼保護內殼免受外部事件的影響，比如飛射物、飛機撞擊等；另一方面，與內殼一起形成安全殼環形空間，設置了環形空間通風系統保持其持續的負壓狀態，可用于控制內殼泄漏的物質向環境釋放。但是，外殼承壓能力差，且密封性一般比內殼差一個數量級以上，事故情況下并不能作為放射性氣體包容空間。
[0003]在發生嚴重事故時，如果內殼失效了氣體排放到環形空間，則環形空間通風系統將無法維持其負壓，放射性氣體直接由外殼排放到了環境中；如果啟動安全殼過濾排放系統防止內殼超壓，雖然氣溶膠和碘等小部分放射性物質被過濾掉，但占大部分的放射性惰性氣體仍將被排放到環境中。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統及方法，用于核電廠超設計基準事故和嚴重事故工況下最終保障安全殼的功能一包容放射性物質。
[0005]本發明的技術方案如下:一種防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統，包括貫穿安全殼內殼的卸壓管路，所述卸壓管路位于內殼內部的一端設有進氣口，卸壓管路的排氣口位于內殼與外殼之間的環形空間內，在位于所述內殼內的卸壓管路上依次設有文丘里水洗過濾器和金屬過濾器，在位于所述環形空間內的卸壓管路上設有隔離閥和爆破閥；在所述環形空間內設有與廢物處理系統連接的接口 ；在所述環形空間的底部設有廢液收集坑。
[0006]進一步，如上所述的防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統，其中，在位于所述外殼外部的接口管道上設有閥門。
[0007]進一步，如上所述的防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統，其中，在所述環形空間內設有放射性探測儀、壓力探測儀、溫度探測儀。
[0008]進一步，如上所述的防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統，其中，所述的文丘里水洗過濾器、金屬過濾器以及隔離閥、爆破閥均在貼近內殼壁面的位置設置。
[0009]進一步，如上所述的防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統，其中，所述外殼具有一定承壓能力和密封性，能滿足內殼的卸壓需求。
[0010]一種采用上述系統防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的方法，在嚴重事故下，內殼壓力持續上升，當內殼壓力上升到管理限值時，打開隔離閥，爆破閥達到開啟限值時自動開啟，內殼氣態產物通過文丘里水洗器過濾器和金屬過濾器過濾后排放到環形空間，由環形空間進行包容，避免了大規模放射性向環境的釋放；根據嚴重事故管理規程要求，當內殼壓力下降到設計壓力以下的壓力設定值時，則關閉隔離閥；放射性廢液流入廢液收集坑內；事故后，通過環形空間與廢物處理系統之間設置的接口，將放射性氣體和放射性廢液排入廢物處理系統進行處理，當廢物處理系統無法處理時，將放射性氣體和放射性廢液返回內殼待處理。
[0011]如果內殼已經失效，放射性氣體排放到了環形空間，則外殼可作為一道屏障，在一定程度防止放射性直接釋放到環境中。
[0012]本發明的有益效果如下:采用本發明所提供的方法和系統，可以在發生嚴重事故的情況下，將內殼的放射性氣體非能動地(無需任何外部動力)經過過濾排放到環形空間中，降低了內殼的壓力，同時減小了內殼承受的內外部壓差，有效地提高了內殼的承壓能力，并且通過文丘里水洗過濾器以及金屬過濾器有效地去除了放射性氣溶膠以及元素碘等放射性物質，保證了安全殼的完整性和放射性包容功能。通過經濟合理地提高外殼的承壓能力和密封性，保證了環形空間成為內殼空間在嚴重事故工況下的補充和冗余，滿足縱深防御的原則，提高了事故下安全殼對于放射性物質大量釋放的最終包容能力，確保了公眾的安全。綜上所述，本發明可在嚴重事故下有效保障安全殼的放射性物質包容功能，防止大規模放射性向環境釋放。
【附圖說明】
[0013]圖1為防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
[0015]本發明充分利用雙層安全殼的內外殼之間環形空間的自由容積作為內殼空間的補充和冗余，合理可行地加強外殼的密封屏蔽作用，保證了安全殼作為防止放射性釋放最后一道屏障的完整性和可靠性。
[0016]如圖1所不，一種防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統，包括具有相應承壓能力的外殼1，內殼2 ;以及外殼I與內殼2之間的環形空間14，一卸壓管路13貫穿安全殼內殼2，所述卸壓管路13位于內殼2內部的一端設有進氣口 3，卸壓管路13的排氣口 8位于內殼2與外殼I之間的環形空間14內，在位于所述內殼2內的卸壓管路13上依次設有文丘里水洗過濾器4和金屬過濾器5，在位于所述環形空間14內的卸壓管路13上設有隔離閥6和爆破閥7;在外殼I上設有接口管道，接口管道的一端為位于所述環形空間14內的接口 10，另一端貫穿于外殼I與廢物處理系統11連接，在位于所述外殼I外部的接口管道上設有閥門12 ;在所述環形空間14的底部設有廢液收集坑9。
[0017]上述技術方案在貼近內殼2的壁面設置了進風口，內殼依次設置了文丘里水洗過濾器4、金屬過濾器5 ;環形空間內設置了隔離閥6、爆破閥7以及排氣口 8。所有系統管線及設備盡量貼近內殼(內/外)壁面，縮短連接管道的長度，保證系統在事故工況下(例如地震)的有效性和功能性。
[0018]環形空間內設置了溫度、壓力及放射性探測儀表，監測信號傳遞給主控室操縱員進行監控，并適當的時候采取措施。
[0019]環形空間與電廠廢物處理系統設置了接口，可在事故后對環形空間的放射性廢物進行處理或返回內殼待處理。設置了廢液收集地坑，用來收集冷凝下來的液體。
[0020]由于該系統用于應對超設計基準事故，不必滿足單一故障準則。系統配置卸壓管線和過濾設備，盡量減少內殼的貫穿件數量，保證內殼作為包容放射性屏障的有效性和可靠性。一方面，根據嚴重事故下內殼卸壓需求，經濟合理地提高外殼的承壓能力和環形空間大小，比如采用預應力鋼筋混凝土等；另一方面，提高外殼的密封性，比如貫穿部件做好密封設計、外殼內壁增加密封涂料等。
[0021]上述防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統運行方式如下:
[0022]在嚴重事故下，內殼2壓力持續上升，如果僅能依靠排氣卸壓，當內殼壓力上升到管理限值時，打開隔離閥6，爆破閥7達到開啟限值時自動開啟，內殼氣態產物通過文丘里水洗器過濾器4和金屬過濾器5過濾后排放到環形空間14，由環形空間14進行包容，避免了大規模放射性向環境的釋放。這樣，既降低了內殼2壓力，又由于環形空間14壓力上升而降低了內殼2承受的內外壓差，從而提高了內殼2的承壓能力(絕對壓力)。根據嚴重事故管理規程要求，當內殼2壓力下降到設計壓力以下某一壓力時，則關閉隔離閥6。如果內殼2已經失效，氣體排放到了環形空間14，則外殼I就成了一道的密封屏障，防止放射性直接釋放到環境中。環形空間14與廢物處理系統11設有接口，地板設有廢液收集地坑。在事故后，可通過廢物處理系統11對環形空間14的放射性物質進行處理或當廢物處理系統無法處理時，將放射性氣體和放射性廢液返回內殼待處理。
[0023]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其同等技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統，其特征在于:包括貫穿安全殼內殼⑵的卸壓管路(13)，所述卸壓管路(13)位于內殼(2)內部的一端設有進氣口(3)，卸壓管路(13)的排氣口⑶位于內殼(2)與外殼⑴之間的環形空間(14)內，在位于所述內殼(2)內的卸壓管路(13)上依次設有文丘里水洗過濾器(4)和金屬過濾器(5)，在位于所述環形空間(14)內的卸壓管路(13)上設有隔離閥(6)和爆破閥(7);在所述環形空間(14)內設有與廢物處理系統(11)連接的接口(10);在所述環形空間(14)的底部設有廢液收集坑(9)。
2.如權利要求1所述的防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統，其特征在于:在位于所述外殼(I)外部的接口管道上設有閥門(12)。
3.如權利要求1所述的防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統，其特征在于:在所述環形空間(14)內設有放射性探測儀、壓力探測儀、溫度探測儀。
4.如權利要求1所述的防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統，其特征在于:所述的文丘里水洗過濾器(4)、金屬過濾器(5)以及隔離閥(6)、爆破閥(7)均在貼近內殼⑵壁面的位置設置。
5.如權利要求1所述的防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統，其特征在于:所述外殼(I)具有一定承壓能力和密封性，能滿足內殼的卸壓需求。
6.一種米用權利要求1-5中任意一項所述的系統防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的方法，其特征在于:在嚴重事故下，內殼壓力持續上升，當內殼壓力上升到管理限值時，打開隔離閥，爆破閥達到開啟限值時自動開啟，內殼氣態產物通過文丘里水洗器過濾器和金屬過濾器過濾后排放到環形空間，由環形空間進行包容，避免了大規模放射性向環境的釋放；根據嚴重事故管理規程要求，當內殼壓力下降到設計壓力以下的壓力設定值時，則關閉隔離閥；放射性廢液流入廢液收集坑內；事故后，通過環形空間與廢物處理系統之間設置的接口，將放射性氣體和放射性廢液排入廢物處理系統進行處理，當廢物處理系統無法處理時，將放射性氣體和放射性廢液返回內殼待處理； 如果內殼已經失效，放射性氣體排放到了環形空間，則外殼可作為一道屏障，在一定程度防止放射性直接釋放到環境中。
【專利摘要】本發明屬于核電廠設計技術，具體涉及一種防止雙層安全殼的內殼失效及放射性釋放的系統及方法。該系統包括貫穿安全殼內殼的卸壓管路，所述卸壓管路位于內殼內部的一端設有進氣口，卸壓管路的排氣口位于內殼與外殼之間的環形空間內，在位于所述內殼內的卸壓管路上依次設有文丘里水洗過濾器和金屬過濾器，在位于所述環形空間內的卸壓管路上設有隔離閥和爆破閥；在所述環形空間上設有與廢物處理系統連接的接口；在所述環形空間的底部設有廢液收集坑。采用本發明所述的系統能在嚴重事故下有效保障安全殼的放射性物質包容功能，防止大規模放射性向環境釋放。
【IPC分類】G21F9-22, G21C13-028, G21C13-10, G21C13-02
【公開號】CN104681107
【申請號】CN201510075276
【發明人】黃偉峰, 于勇, 宋代勇, 趙強, 劉詩華, 趙樹峰, 顧洲, 諶登華
【申請人】中國核電工程有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月12日