[发明专利]用于核技术设备的泄压和活度约束系统

说明书

本发明涉及一种用于核技术设备，尤其是核电站的泄压和活度约束系统。本发明还涉及一种相应的操作方法。

当在核电站中出现故障或事故的情况下，需根据每个故障的情况以及在必要时采取的应对措施计算安全护套内可能出现的显著的压力升高。为了要避免可能由此产生的安全护套或反应堆外壳自身的损坏，或者被布置在其中的系统部件的损坏，可将核电站设计为在必要时通过释放反应堆外壳-大气压(排气)来为反应堆外壳泄压。其中，可在核技术设备的安全护套上连接一个泄压管道。

而当发生严重故障时，在反应堆外壳-大气中通常包含放射性材料，例如包含惰性气体、碘或者气溶胶(Aerosol)，其在排气过程中可能被释放到核电站的周围环境中。

尤其在比较严重的故障发生时伴随可能出现的核心熔毁可能会出现反应堆外壳内夹带空气的活度物质(气溶胶)的浓度变得特别高，使得当存在较高程度的不密封性或者在产生不可靠的过压情况时，能够释放显著量的该类型的气溶胶或活度物质到核技术设施的周围环境中。这种夹带空气的活度因可能携带的例如碘或钙同位素的很长的半衰期而可能导致持续比较长时间的地质污染。

为了要避免这样的情况发生，为反应堆外壳-大气的排气而预定的泄压系统通常设有过滤装置或者约束装置，其将防止携带于反应堆外壳-大气中的夹杂空气的活度物质释放到周围环境中。借助用于排气流的清洁系统和过滤系统，将在气溶胶及碘成分方面，尤其在有机碘方面，真正达到99.5％且更高的约束率。

然而，反应堆外壳大气压还包含例如氙和氪这样的放射性惰性气体，目前还无法在泄压时以充分的措施来约束这些惰性气体，并且无法根据天气情况，尤其根据用于采取故障应对措施的电站的地势来接近这些惰性气体。

因此，本发明的任务在于消除所述弊端并且提供一种装置及对应的方法，借助其能够以简单且成本有利的方式实现在核技术设施的反应堆外壳排气时对这些惰性气体可靠地加以约束，使得将避免对周围环境产生不期望的负面影响。

在装置方面,该任务根据本发明通过权利要求1的特征来解决。

因而，用于核技术设施的泄压和活度约束系统设置有被安全护套包围的反应堆外壳，用于在故障或事故发生时泄压的泄压管道被连接到该反应堆外壳上，其中沿泄压流的流动方向观察，以下部件被串联接合至该泄压管道中：

·用于(优选无焰式地)将包含在泄压流中的氢和氧转化为水蒸汽的催化复合装置；

·用于从泄压流中分离出气溶胶(Aerosolabscheidung)的湿洗器或者作为替代的干燥过滤器；

·具有至少两个平行分支的管道部段，所述分支各具有一个用于延迟/约束包含在泄压流中的惰性气体的吸附柱。

此外，

·在该吸附柱上连接有冲洗和反馈系统；

·借助相应的(截止)阀能够将至少一个吸附柱从泄压流脱离接合，以启动冲洗操作，在该冲洗操作过程中，借助冲洗介质将被收集在该吸附柱中的惰性气体冲回至反应堆外壳中；

·该冲洗和反馈系统被设计为被动系统，该系统由包含在反应堆外壳中或者泄压流中的衰变热来驱动。

总之，根据本发明的构思基本上包括过滤式地反应堆外壳泄压，以便分离夹杂气溶胶的活度以及布置在下游的、通过再循环至反应堆外壳中而延迟惰性气体的被动过程。其中，优选设置两个呈成对配置的吸附柱并设置切换的可能性，以便在排气操作的过程中实现对这些吸附柱的反冲洗。

由此产生的优势尤其在于，除了气溶胶和有机碘的夹杂气体的活度之外还对惰性气体加以约束。即，拥有活度的惰性气体被循环至反应堆外壳中。换句话说:明显的特征在于在延迟的同时进行泄压并且将惰性气体再引入反应堆外壳中，在该反应堆外壳处确保能够可靠地使这些惰性气体衰变。借助该方法能够自动将例如氪85之类的长效稀有气体同位素从排气流中分离出来。相反，例如为氮、氧和水蒸汽的无害气体则在被过滤后经由排烟道排放到周围环境中并导致反应堆外壳的泄压。

惰性气体分离过程所需的工艺流程条件在吸附柱中被动地产生，并且优选借助经由喷射泵过加热的水蒸汽并且在充分利用湿洗器中积聚的裂变产物的衰变热的情况下产生。因此，该衰变热优选被从构造为文丘里清洗器的湿洗器中导出并用于为冲回和在吸附柱中产生负压所提供的蒸汽产生过程。由此，文丘里容器中的储水被冷却并因此能够在不采取此类措施的情况下被更长时间地加以利用。

该装置的其它有利的设计以及与方法相关的特性由从属权利要求中以及从详细的附图-说明中得出。

下面借助示图更详细地说明本发明的多个不同的实施方式。其中在分别以极大程度简化的且示意性的示图中示出了：