[发明专利]一种基于乏燃料水池的安全壳过滤排放装置

说明书

本发明的目的在于提供一种基于乏燃料水池的安全壳过滤排放装置，包括乏燃料水池、喷嘴组件、套筒组件、外罩组件，喷嘴组件、套筒组件、外罩组件均位于乏燃料水池里，喷嘴组件包括喷嘴法兰、喷嘴，喷嘴固定在喷嘴法兰上，喷嘴法兰上设置阻力孔，套筒组件包括筒体、套筒法兰，筒体中部设置连接翼，外罩组件包括外罩主体，外罩主体下端部设置外罩法兰，套筒法兰与喷嘴法兰相固定，筒体的上端部从外罩主体下端部伸入至外罩主体内部，连接翼连接外罩法兰，喷嘴通过进气管连接安全壳，外罩主体的上端通过排气管连接排气烟筒，安全壳和排气烟筒均位于乏燃料水池之外。本发明能够有效限制压力振荡、抑制升温速率、提高气溶胶过滤效率。

技术领域

本发明涉及的是一种核安全设施，具体地说是安全壳排放装置。

背景技术

核电厂安全壳是防止放射性物质释放到环境的最后一道安全屏障，也是确保周围环境安全的最后一条防线，而在反应堆发生严重事故后，一回路内高温高压的冷却剂会进入安全壳内导致安全壳内的温度和压力上升，并且可能威胁安全壳的完整性。一旦安全壳完整性被破坏，大量的放射性产物会随气体进入周围环境，造成环境的放射性污染，因此必须采取有效措施消除安全壳的超压风险。目前解决这一问题的主要方式是在核电厂安装过滤排放系统，当安全壳内压力达到一定水平时，利用过滤排放系统通过主动排放的方式降低安全壳内的压力，同时过滤去除排放气体中的放射性物质，消除安全壳的剩余超压风险。

目前的过滤排放装置常分为干式和湿式两大类，例如在专利《对流的干式安全壳过滤排放系统》授权日2019年3月12日，授权号CN 106716547 B中提出了一种干式过滤排放系统，该系统利用金属纤维和分子筛对放射性气体进行过滤；而湿式过滤装置采用水洗方式去除排放气体中的放射性物质，如专利《双堆核电厂安全壳过滤排放系统》公开日2012年10月3日，公开号CN 102708932A。当前核电厂常用湿式和干式过滤器串联的方式进行过滤排放，这样的设计方案较为成熟可以有效去除其中的放射性物质，例如中国专利申请文本《一种安全壳过滤排放系统》公开日2012年10月10日，公开号CN 102723114 A和《一种内置式安全壳过滤排放系统》授权2020年4月7日，授权号CN 108492892 B。与此同时为了节省过滤排放装置的空间体积，有学者提出了结构更为紧凑的一体式过滤排放装置，例如《一体式安全壳过滤排放系统》授权日2019年06月14日，授权号CN 107240425 B。虽然过滤排放系统发展已经逐步成熟，但是现有的过滤排放装置结构复杂且在核电厂建造时需要留有相应的空间，这就增加了核电站的建造与维护成本与核电利用的经济性相违背。因此为了简化系统设计提高经济性，有学者提出利用现有水体积作为排放热阱，通过将安全壳内的气体排入现有水体，依靠现有热阱进行水洗过滤去除排放气体中的放射性物质实现过滤排放功能。这样一方面可以实现过滤排放功能降低安全壳内压力消除其中的放射性物质，另一方面可以实现设备共用节省核电厂的空间减轻系统设备负担。基于该理念有学者针对小型船用反应堆提出过滤排放装置的设计方案，如专利《一种基于水上小型堆的安全壳过滤排放系统》授权日2019年7月30日，授权公告号CN 108154939 B，该方案指出在船上的密封隔间内安装文丘里喷嘴，将其作为水洗过滤的容器进而在密封隔间内去除气体中的放射性物质。

针对陆上核电站而言，利用现有水体积进行水洗过滤去除其中的放射性物质也是合理的排放方案。参与陆上核电站过滤的水体积需要具备以下特点：1.巨大的储能和放射性吸收能力来实现放射性物质的滞留；2.一定的液位深度保证充足的过滤效率。根据以上要求，现有核电站水体积中乏燃料水池成为符合相应的技术特点的最佳选择。但现有过滤排放方案并不适用在乏燃料水池直接排放，因为如果直接将文丘里喷嘴安装在乏燃料水池内，则排放过程中的压力振荡、温度变化等热工行为可能会给乏池造成影响，最终导致水池内的热工特性超过其安全限值，影响乏燃料水池的安全特性。

发明内容

本发明的目的在于提供可以在乏燃料水池内进行过滤排放有效去除其中的放射性物质，并且维持乏燃料水池内的热工水力状态相对恒定的一种基于乏燃料水池的安全壳过滤排放装置。

本发明的目的是这样实现的：