[发明专利]一种用于核电厂安全壳过滤排放系统的载银沸石过滤器

说明书

本发明属于过滤装置技术领域，具体涉及一种用于核电厂安全壳过滤排放系统的载银沸石过滤器。该过滤器包括承压罐体、气流挡板、载银沸石过滤单元、集气联箱和出气管；其中，承压罐体顶部上表面设有进气管，承压罐体底部的下表面设有出气管，气流挡板悬挂在承压罐体上部，载银沸石过滤单元上端固定在承压罐体中部，下端与集气联箱连接，集气联箱下端固定连接在承压罐体底部。本发明采用多过滤单元紧凑式布置方式，在满足甲基碘吸附能力的前提下具有最小的设备空间体积，能够实现高温、高压、高湿环境下对气态甲基碘具有高效稳定的过滤效率。

技术领域

本发明属于过滤装置技术领域，具体涉及一种用于核电厂安全壳过滤排放系统的载银沸石过滤器。

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们的重视，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，并闪蒸为蒸汽，反应堆正常运行时以及发生事故时所产生放射性物质进入安全壳内的气空间内，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过滤排放系统，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。

严重事故条件下堆芯释放出来的裂变产物主要包括气溶胶、单质碘和气态甲基碘。大量研究文献表明，过滤排放系统对气溶胶和单质碘具有出色的过滤能力，但是对甲基碘气体的过滤能力不足，主要原因是甲基碘与水溶液的化学反应速率较低，并且与液相的接触时间不足，导致甲基碘在流经过滤排放系统过程中只有很少一部分份额被滞留下来。

有关核电厂对于气态甲基碘过滤方法及设备的研究开始于上个世纪60年代。阿海珐公司设计了一种非能动的滑压运行过滤排放系统，其采用湿式水洗过滤的方式，对核电站事故后的安全壳内的放射性物质进行过滤，但该系统对于气态甲基碘的过滤效率不足50％。在美国专利号为US8142665B2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。目前所进行的关于除去核设施废气中放射性碘的试验，比如KI，TEDA(三亚乙基二胺)和银的浸渍剂都可以提高放射性碘的去除效率。活性炭也已经成功运用到核电站，但是在高温系统中，TEDA浸渍的活性炭并不能作为主要吸附剂，其主要原因是活性炭的燃点较低并且与氮气互相抵抗，因此不可以将此方法用作高温条件下。若要在高温条件下除去放射性碘，就必须使用让放射性碘形成稳定的碘化合物的无机吸附剂。核电厂用的活性炭碘吸附器主要包括碘吸附器I型(折叠式)、碘吸附器II型(抽屉式)以及碘吸附器III型(深床式)，在非核工业上典型的活性炭吸附器还包括圆柱型(草帽式)。其中折叠式和抽屉式过滤器结构相对复杂，且不易于高压条件下密封，深床式过滤器为整体式结构，不利于实际安装和检修更换。

银离子在高温条件下与甲基碘的化学反应速率较快，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。

因此需要提供一种用于核电厂安全壳过滤排放系统的载银沸石过滤器，以解决现有技术存在的不足。

发明内容