[发明专利]一体式安全壳过滤排放系统

说明书

本发明的目的在于提供一体式安全壳过滤排放系统，湿式过滤系统作为第一级过滤器主要包含射流式气泡发生系统和静态混合组件，通过水洗的方式去除气流中绝大部分的放射性气溶胶和单质碘；经过湿式过滤后的气体在金属纤维过滤器中进行二次过滤，去除粒径更小的气溶胶和夹带的液滴。气体最后进入银沸石过滤器，去除气体中的放射性甲基碘气体。利用排放气体的能量对银沸石过滤系统进行预热和保温，同时利用排放气温度随压力的变化关系，保证混合气体进入银沸石过滤器后水蒸汽不会发生凝结现象，确保甲基碘气体的高效过滤效率。本发明对放射性物质具有稳定的高效过滤效率，尤其改善了气态甲基碘气体的过滤效率，结构紧凑，对空间的要求小。

技术领域

本发明涉及的是一种核电厂事故处理装置，具体地说是安全壳超压保护和放射性物质滞留处理装置。

背景技术

随着世界能源短缺和环境污染问题的日益加重，新型清洁能源越来越受到人的重视，其中核电作为一种清洁高效的能源在世界范围内得到广泛应用。为了防止放射性泄漏，核电厂设有三道安全屏障，其中核电厂安全壳是防止放射性产物释放到环境的最后一道安全屏障。在日本福岛事故以后，核电厂严重事故后期的安全壳超压问题受到广泛关注，当反应堆发生超设计基准的严重事故时，一回路冷却剂释放到安全壳内，并闪蒸为蒸气，同时，熔融的堆芯还会与底部混凝土反应不断生成不凝性气体造成安全壳内压力不断升高，最终可能超过安全壳的压力承载限值而破坏安全壳的完整性，造成发射性物质的泄漏，污染环境。为了防止这种情况的发生，核电厂安装了安全壳泄压过滤系统，通过主动排放的方式降低安全壳内的压力，同时通过系统上的过滤装置，对排放气体中的放射性物质进行过滤，主要包括放射性气溶胶、单质碘和甲基碘气体，最大程度的减少释放到环境中的放射性剂量。

国内外关于安全壳泄压过滤系统的研发设计起始于20世纪60年代，最早是由法国研发设计的砂床过滤器，其工作原理是利用砂石的吸附和滞留作用过滤气体中的放射性物质。但是该系统只对固态的气溶胶颗粒有较好的滞留效果，对单质碘只起到延迟作用而不能有效去除，对于气态甲基碘则没有去除效果，且砂床长期放置存在砂石板结问题，因此砂床过滤器需定期进行通风维护。德国设计制造了一种金属纤维过滤器，采用不锈钢纤维组成多层滤网，利用金属纤维的吸附与滞留作用除去气体中的放射性物质，金属纤维层同样对固态气溶胶有较好的滞留效率，对单质碘只起到延迟效果，不能有效去除，对于气态甲基碘则没有去除效果，且通气后放射性物质主要存在于金属纤维层中，造成后续处理困难。为了提高对元素碘的去除效率，西门子公司设计了一种非能动的滑压运行过滤排放系统，该系统采用湿式过滤系统与金属纤维过滤器相结合的设计方式，安全壳排放的气体首先在湿式过滤系统中除去绝大部分的气溶胶和单质碘，粒径更小的气溶胶以及气流中携带的雾滴在金属纤维过滤单元中被过滤掉。该过滤器对亚微米级气溶胶和单质碘均有很高的过滤效率，但是对于气态甲基碘的过滤效率约为50％。在现有的反应堆安全壳过滤系统中普遍采用了湿式与干式相结合的过滤方式，例如在专利号为CN204242599U和CN102723114A的专利中，均提到了采用文丘里洗涤器和金属纤维过滤器来进行过滤，但是两种专利中均没有给出系统的过滤效率，尤其是对甲基碘气体的过滤效率。在美国专利号为US 8142665 B2的专利中提到，通过在溶液中添加相转移催化剂甲基三辛基氯化铵(Aliquat336)的方法，来提高溶液对甲基碘气体的去除效率，但是由于Aliquat336本身具有易燃和结块的特性，很难实现工程上的应用。现有的大多数系统去除甲基碘的能力都很有限。银离子通过化学反应能够有效的去除甲基碘气体，因此将银离子通过置换反应与多孔沸石结合形成的银沸石材料对甲基碘气体有很好的去除效果。但是银沸石与甲基碘的化学反应条件较为苛刻，一方面需要较高的温度环境，另一方面对湿度要求较高，当载气中含有蒸汽时，蒸汽凝结将会造成多孔介质失效，因此蒸汽要求处于过热状态，避免冷凝。正是由于上述的使用条件的限制，所以银沸石过滤器一直未在工程上得到应用。

发明内容

本发明的目的在于提供有效解决银沸石失效问题的一体式安全壳过滤排放系统。

本发明的目的是这样实现的：