[实用新型]一种充氦气体颗粒物脱除系统

说明书

技术领域

本实用新型属于核电站安全和环境保护技术领域，尤其涉及一种充氦气体颗粒物脱除系统。

背景技术

在世界能源紧缺的今天，除化石能源，核电是唯一可实现连续供电的能源。在2011年日本福岛发生人类第三次核电站严重事故之后，中国政府确定了“安全高效”发展核电的基本方针。因此，研制并发展有效的应对核电严重事故的措施是一项非常重要的工作。

核电站严重事故时产生的放射性颗粒物是人们最为担心的事项。众所周知，即使是没有放射性的颗粒物对人类都极具危害，PM₁₀、PM_2.5等细颗粒物已经是国际社会积极想办法处理的重要难题，核电站带有放射性的颗粒物更值得人们严重关切。无论现在已经在运行的第二代反应堆，还是正在设计的第三代先进反应堆，无论严重事故的概率如何低和如何先进，都是工程的概率安全性，严重事故不能完全避免，因此放射性细颗粒也不能完全避免。就先进堆而言，AP1000和EPR都有可能发生核电严重事故。即使是第四代超临界水堆，由于超临界水特性颗粒运动也存在特殊问题，影响周围环境安全。高温气冷堆中石墨粉尘的产生也会引发一系列的问题，并可能会影响反应堆的安全与正常运行。第四代堆钠冷快堆中，事故钠颗粒的迁移也会危及系统安全性以及周围人们的安全。因此，有效脱除在核电站的严重事故中可能产生大量放射性裂变颗粒，是关系到核电站的周边环境和人们的生命安全的重大事务。

核电站所产生的细颗粒主要是PM₁₀细颗粒物，不容易沉积。目前，核电站对颗粒物的脱除主要有法国制造的沙堆式过滤器、瑞典的卵石式过滤器以及德国文丘利管式水过滤器，这些措施对核电站严重事故产生的较大碎片过滤效果较好，但对细颗粒脱除效果不佳。细颗粒脱除难题在能源界也是一个难题，除了静电除尘器效果较好外，还没有形成产品的有效措施。而静电除尘器由于其功率较小等问题，无法大规模应用于核电站。二代及二代加核电主要通过喷淋来脱除碘的同时，来脱除细颗粒，甚至在使用自然沉降来处理颗粒的脱除。无论是二代核电站，还是先进反应堆，对于细颗粒物的脱除，都还是一个需要解决的难题。因此，必须寻找脱除细颗粒的新原理和新方法，来满足目前严格的核电安全法规和环保要求。

一种充氦气体颗粒物脱除装置能有效的脱除细颗粒物是一种新型核电先进安全装置，可以保障工作人员和公众健康，也就保护了环境。该装置可以直接应用于各代核反应堆，既可在核电大修时，安装在已经运行的反应堆；也可以与先进反应堆配套使用，具有广泛的实用性和适应性。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有核电技术不足提出一种充氦气体颗粒物脱除系统。利用所引出的夹带颗粒物气体作为高温流体，并基于氦气是惰性气体并且有较大热导率，在所形成的混合气体温度梯度场中，利用细颗粒物热泳沉积效应和湍流效应，对核电站严重事故产生细颗粒进行脱除。

本实用新型采用的技术方案为：

该系统的核心部分为氦气箱，其结构为：由上至下分为上联箱、氦气箱箱体和下联箱三个部分；在氦气箱箱体内设置若干交错分布的颗粒脱除通道和水冷通道，氦气箱箱体的侧壁上部设置氦气充气口，下部设置排气口；在上联箱内设置网格状的进气管道，进气管道具有两个入口和若干个出口，两个入口分别是位于中心的进气口和位于边缘处的氦气回气口，若干个出口分别与颗粒脱除通道连接；上联箱的顶部还设置冷却剂出口；下联箱的底部设置冷却剂入口；

安全壳的顶部通过输气管道与氦气箱的进气口连接，在输气管道上设置并联的自动启动阀门和电动启动阀门；储气箱的出口与氦气箱的氦气充气口连接；氦气箱下部的排气口分两路，一路与氦气分离装置的入口连接，另一路与氦气分离装置的氢气出口连接；氦气分离装置的氦气出口与氦气箱的氦气回气口连接，氦气分离装置的氢气出口分两路，一路与安全壳下部的入口连接，另一路与氢气复合器串联后再与安全壳下部的入口连接；氦气箱的冷却剂出口与冷却水储存箱的上部连接；冷却水储存箱底部的出口分两路，一路直接与氦气箱底部的冷却剂入口连接，另一路串联备用循环水泵后与氦气箱底部的冷却剂入口连接。

所述氦气箱在高温颗粒气体及水冷壁形成的温度梯度场中，由于氦气的高热导率，产生热泳效应和湍流效应脱除细颗粒。

所述水冷通道内的水流方向与颗粒脱除通道内的高温气体流动方向相反。

所述氦气箱箱体的下部设置两个对称分布的清除口，用于清除沉积的细颗粒。

本实用新型的有益效果为：

（1）具有能动和非能动双阀门特点，满足单一故障准则，细颗粒物在该氦气箱内有较高的沉积率。