[发明专利]核电站放射性废气处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及核电站放射性废气的处理，更具体的说，涉及一种使用活性炭滞留衰变的核电站放射性废气处理系统。

背景技术

核电站堆芯在核裂变反应时会产生放射性核素，如Xe、Kr等，这些裂变产物在包壳破损时会泄漏到反应堆冷却剂中，并随水运动迁移扩散到整个一回路；随着温度、压力的变化，放射性裂变气体会从冷却剂中析出进入气相空间而形成放射性废气，此类废气通常需要处理后才可向环境中排放。

目前，对于上述放射性废气的处理主要采用加压贮存衰变和活性炭滞留衰变两种方式。加压贮存衰变工艺主要包括稳压器卸压箱、反应堆冷却剂疏水箱、容控箱和硼回收系统的除气塔等，贮存于回路冷却剂的容器的覆盖气体、吹扫排气和检修排气等的放射性废气经过收集后送入缓冲罐，待缓冲罐到达一定压力后，下游压缩机自动连锁启动，将废气加压输送至衰变箱中进行贮存，通过对Xe、Kr等短寿命核素进行贮存衰变，降低其放射性水平。衰变后的废气经过取样分析达标后，通过电厂通风系统向环境排放。

但是，上述工艺将上游废气进行加压贮存，被浓缩后的气体放射性活度浓度大大增高，高压贮存加大放射性泄漏的风险，且增加人员辐射防护和屏蔽的难度和成本；其次，因待衰变废气中氢气浓度较高，长时间高压贮存存在氢爆、泄漏等安全风险，同时增加防火防爆、通风、消防等设计难度和成本；该工艺要求配备相应的加压装置，如压缩机、缓冲罐，这不仅增加了成本和能耗，也使系统的运行控制更加复杂；另外，衰变箱体积较大，需占用较多厂房空间。

在活性炭滞留衰变工艺中，上游系统产生的废气进入废气处理系统后，先经过冷却器进行气体冷却，降低废气温度并去除冷凝出的水分，达到预干燥气体的效果。冷凝出的液体在气水分离器中收集。降温后的废气进入活性炭保护床，在此废气中的水分被进一步去除。活性炭保护床下游为活性炭滞留床，在此废气中Xe、Kr等短寿命核素被吸附滞留，衰变降低其放射性水平。经过放射性活度监测达标后，废气通过电厂通风系统向环境排放。

但是，活性炭材料对湿度较为敏感，活性炭在受潮后吸附性能有所降低甚至失效，可能导致废气处理系统及上游系统停运，故废气湿度控制是影响活性炭寿命和系统可用性的关键因素，即使在滞留床上游设有活性炭保护床，对气体冷却器降温后的气体进一步除湿，活性炭仍然会因为吸水容量小而饱和，再生频率较高，并且活性炭对低湿度气体的除湿效果一般。活性炭在失效后需移出设备进行干燥或更换，增加了装卸操作和二次废物的产生量。

同时，气体冷却器下游的气水分离器设有液位控制，排水阀门的启闭与气水分离器内液位信号连锁，液位高时打开下游阀门将水排出，液位低时关闭排水阀门。如阀门故障或人员误操作，容器液体将会被全部排出，则放射性含氢废气可能通过排水管线向系统外泄漏。在系统停运检修期间，需打开排水阀门将液体排空，如果在恢复系统运行前未能及时关闭阀门，同样存在放射性含氢废气泄漏的安全风险。

虽然上述两种处理方式都存在各自的缺陷，但是从系统安全性、操作便利性及空间节省等多方面分析，活性炭滞留衰变工艺均要优于加压贮存衰变工艺，但是活性炭在易失效以及失效后需移出设备进行干燥或更换等问题依然影响着活性炭滞留衰变工艺的使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种使用活性炭滞留衰变的核电站放射性废气处理系统，解决活性炭保护床吸水容量小、更换频繁的问题，同时解决气水分离器容易误操作的问题。

在本发明的核电站放射性废气处理系统中，包括通过管道依次连接的气体冷却器、气水分离器、保护床、滞留床、放射性检测装置，所述放射性废气处理系统还包括有热氮气源，所述保护床为硅胶干燥床，所述硅胶干燥床上设置有热氮气吹扫接口，所述热氮气吹扫接口与所述热氮气源相连。

在本发明的核电站放射性废气处理系统中，所述放射性废气处理系统还包括有水封管，所述水封管的一端与所述气水分离器的排水阀下方相连，所述水封管的另一端排水口相连。

在本发明的核电站放射性废气处理系统中，所述放射性废气处理系统还包括至少一个取气口，所述取气口与连续取样分析系统中气体氧气浓度的氧气浓度测试仪相连。

在本发明的核电站放射性废气处理系统中，所述放射性废气处理系统内维持微正压。

在本发明的核电站放射性废气处理系统中，所述放射性废气处理系统的排放口上设置有止回阀。

在本发明的核电站放射性废气处理系统中，所述水封管为内部充水的U形弯管或者W形弯管。

在本发明的核电站放射性废气处理系统中，在所述水封管上方还设置有注水漏斗。