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核电站减压方法、核电站减压系统以及相应的核电站

摘要

本发明涉及用于核电站(2)减压的方法和相应装置,该核电站包括封罩放射性载体的安全壳(4)和用于泄压流的出口(10,10'),泄压流通过配设有过滤系统的泄流管道(12,12')从安全壳(4)被导入大气,该过滤系统包括具有过滤室入口(124)、过滤室出口(128)和位于其间的吸附过滤器(18)的过滤室(16),该泄压流首先在高压部段(70)中导向流动,随后在节流机构(72)处被膨胀减压,随后至少部分被导送经过带有吸附过滤器(18)的过滤室(16),最后被吹出到大气中。为了能实现对泄压流所含放射性载体的很高效的有效截留,本发明规定,通过该节流机构(72)被减压的泄压流就在其即将进入过滤室(16)之前被引导经过过热部段(80),该泄压流在过热部段中通过来自在高压部段(70)内的尚未减压的泄压流的直接传热或间接传热被加热到这样的温度,该温度比存在于那里的露点温度高至少10℃,优选高20℃~50℃。

著录项

  • 公开/公告号CN103081022A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2013-05-01

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 阿海珐NP有限公司;

    申请/专利号CN201180040942.7

  • 申请日2011-07-18

  • 分类号G21C9/004(20060101);

  • 代理机构11127 北京三友知识产权代理有限公司;

  • 代理人党晓林;王小东

  • 地址 德国埃朗根

  • 入库时间 2024-02-19 19:20:08

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2015-08-26

    授权

    授权

  • 2013-09-18

    著录事项变更 IPC(主分类):G21C9/004 变更前: 变更后: 申请日:20110718

    著录事项变更

  • 2013-06-05

    实质审查的生效 IPC(主分类):G21C9/004 申请日:20110718

    实质审查的生效

  • 2013-05-01

    公开

    公开

说明书

本发明涉及核电站减压方法,核电站具有封罩放射性载体的安全壳和用于泄压流 的出口,其中,泄压流通过配设有过滤系统的泄流管道从安全壳被排导入大气,该过 滤系统包括具有过滤室入口、过滤室出口和位于两者间的吸附过滤器的过滤室,并且 泄压流首先在高压部段中导送,随后在节流机构处被膨胀减压,接着被至少部分导流 经过带吸附过滤器的过滤室,最后排入大气。

本发明还涉及用于核电站的相应的减压系统,核电站具有封罩放射性载体的安全 壳和用于泄压流的出口,其中配设有过滤系统的泄流管道被连接至该出口,该过滤系 统包括具有过滤室入口、过滤室出口和位于两者间的吸附过滤器的过滤室,并且泄流 管道包括高压部段,在高压部段的末端,节流机构被接入该泄流管道,该泄流管道在 节流机构的下游通入该过滤室入口,并且该过滤室出口与通入大气的排气口相连通。

最后,本发明涉及具有这样的减压系统的核电站。

为了截留在事故状况尤其是堆芯熔毁的难以置信情况下出现的放射性气体或蒸 汽,一般用比较坚固的、相对于外界气密封闭的、由混凝土、钢筋混凝土或钢构成的 安全壳来封罩核电站,安全壳也被称为保护外壳。通常,这样的安全壳被设计用于也 能经受住内部高压,比如像在氢氧气体爆炸或冷却剂蒸气从冷却剂回路释放出时所出 现的内部高压。

但是,对在显著增高的事故压力下的保护外壳性能的研究表明,有可能在不利情 况下会因为出现泄漏位置而相对释放出污染较严重的气体至环境中。为了尽量减少这 种未经过滤的泄漏气体,可执行尽量减压至微正压或甚至环境压力是很有利的。这尤 其对保护外壳有着重要的意义,对于保护外壳而言,在这样的正压阶段内因建筑的缘 故而出现开裂是很有可能的,例如像在混凝土保护外壳中或在敏感的密封区域如闸门 处等那样。

因此,在许多核电站中已装设了用于在事故情况下限制正压和保护外壳(过滤)减 压的不同的系统。这些装置允许悬浮微粒和有时还有元素碘的截留。迄今尚无法做到 在无外界能量供给的被动运行中有效截留来自泄压流的有机碘。但近年来对事故研究 的认识表明,在这样的事件中,尤其是所排出的有机碘部分可能主要给居民增加辐射 负担并因而与危险相关。在本发明的范围内,有机碘尤指呈低碳数有机化合物形式的 碘例如甲基碘等。

例如在根据国际公开文本WO90/16071的上述方法和相应设备中,经泄流管道 从安全壳流出且处于较高压力的泄压流在其减压和膨胀干燥后通过也被称为节流阀 门的节流阀被引导流过带吸附过滤器的过滤室。这种吸附过滤器也被称为分子筛分机 或简称分子筛并且比较好地吸附截留下泄压流中的元素碘,此时如此选择工作条件, 在分子筛中没有出现泄压流的冷凝析出。而在湿式运行中可能出现敏感易损的过滤器 面的损坏或不可逆的“堵塞”。

为避免于此,根据WO90/16071,如此确保尤其包含硝酸银覆层的碘吸附过滤器 有足够高的工作温度,较热的泄压流在泄压管道的高压部段里即在节流机构的上游在 过滤室旁被引导流过(或也流过穿过多个过滤元件的加热管)并同时传热预热该过滤 室。该装置可以与前置的粗过滤器和精过滤器、气体除湿用金属纤维筛和还有自由排 气式文丘里涤气器组合。在低压部段内获得的泄压流露点差基本上由(理论)节流温度 来定并且在这里取决于建筑结构地只等于大约5℃。根据近年来的研究,有机碘的截 留如上所述还是不能令人满意的,肯定不是按照未使用外界能量的经济运行的工作方 式。

另外,尤其在沉积阶段中(无流通)因沉积的放射性物质衰变而出现显著的补热 量。这可能导致分子筛相对变热,在这里,已经在约210℃工作温度出现微晶体因硝 酸银覆层熔融而损坏,因而,丧失了沉积作用并发生了放射性物质的释放。

在安全壳内通过(经过滤)吹出处于正压的气体或蒸汽至大气来泄压的过程也被 称为通风。与此相应,泄压流也被称为通风流或类似名称。

在设计和可能有的放射性物质释放方面,迄今投入运行的设备与第三代(3代)新 型反应堆有明显区别,这是因为在第三代中已经在设计中考虑了堆芯熔毁。已加装的 装置例如像涤气器或砂床过滤器组合本身无法解决要新评估的有机碘截留问题和所 力求的尽量减压,尤其是因为在涤气器内所需要的高驱动压力和用于液相物质交换的 小反应面以及碘在湿式运行的砂床或分子筛中的很差的沉积效果。也在现有设备中改 善这些装置对于达到更严格的核电站安全标准有着重要的意义。

空气所携带的所有悬浮微粒和碘放射性物质的沉积也会允许第三代设备的成本 显著降低,这是因为不可截留的惰性气体放射性物质在白天时段衰变,因而可以实现 中期减压而不会有相关的释放。这实现了保护外壳和相应的安全系统的简化设计,结 果,实现了成本显著降低。

因此,本发明基于以下任务,提供一种上述类型的核电站减压方法,其设计用于 非常高效且有效地截留泄压流所含的放射性载体、尤其是含碘有机化合物。另外,应 提供一种非常适用于执行该方法的用于核电站的减压系统。

就方法而言,根据权利要求1如此完成该任务,通过节流机构被减压的泄压流就 在其即将进入过滤室之前被引导流经过热部段,它在过热部段内通过来自高压部段内 的尚未被减压的泄压流的直接传热或间接传热被加热至这样的温度,该温度比存在于 那里的露点温度高至少10℃,优选高20℃~50℃。

令人吃惊地发现,气流的强放射性物质可以在对安全封罩减压时通过设于节流机 构后面的、利用从正压区到大气区的传热的、非常高效的被动再生气体过热和随后的 吸附过滤器被高效截留。如以下还将详述地,减压后的泄压流在低压部段内的过热此 时可一方面通过以废气为加热热载体由泄流管道高压部段的直接传热来进行(第一主 要变型:干燥加热)。另一方面,可以进行通过就流动而言接设于高压部段中的湿式 过滤器/涤气器的洗液循环回路的间接多级传热(第二主要变型“流动”加热),其中以洗 液为加热用热媒载体,该洗液本身在水箱内被废气加热。这两个变型也能相互组合。

也被称为节流阀或膨胀阀的节流机构造成泄压流第一次膨胀干燥,在这里,也可 能因为尚包含气体水分和不理想的节流作用而视工作阶段而定地严重低于理论节流 温度。于是,在设于节流机构后面的过热部段中,尽量与膨胀干燥效率无关地进行重 要的泄压流过热,借此在不利的工作条件下也可靠避免了在对水分敏感的碘吸附过滤 器区域内的冷凝。

由于有效利用了存在于泄流管道高压部段内的多余热量来一方面预热该过滤室 且另一方面就在减压后的泄压流即将进入过滤室之前直接加热该泄压流,所以可以根 据利用自身介质加热的再生热量回收原理省掉了如呈电加热器形式的外界能量的使 用。为此,该方法不仅高效,而且能效比很高。

泄压流有利地在过热部段里被加热到这样的温度,该温度在假定的设计故障条件 下比存在于那里的露点温度高至少10℃,优选高20℃~50℃。露点或露点温度是指 这样的温度,在该温度,在泄压流内出现冷凝水和雾化水的平衡状态,换句话说,刚 好开始冷凝液的形成。如事实令人吃惊地证明,在超过10℃、优选超过20℃的露点 差时,也在仅部分被清洁的含大量蒸汽的泄压流中,有机碘的沉积率尤其在使用非水 溶性银覆层时会激增,并且例如在基于沸石这样的吸附材料下达到了高达99.99%的 典型值。

虽然对具有(水溶性)硝酸银覆层的高效分子筛来说,高于露点的例如5℃的较低 过热或许已足以有效地以高截留率截留下有机碘。但事实表明,这样的工艺在现有技 术所公开的设备中明显取决于要尽量达到的理论节流温度且取决于避免将严重减弱 过热的任何气体残余含水量。在考虑此新认识的情况下,以固有的微弱过热无法有效 可靠地使例如上述WO90/16071所公开的常见结构类型的这种设备运行工作。在这 里,本发明的设想首次实现了有效的补救措施。

优选在减压系统的满负荷运行时,达到高于露点温度的至少20℃、特别优选至 少50℃的上述温度增高。这包括在按照设计的故障发生后的初始减压运行,此时保 护外壳内的压力是最高的且一般(根据反应堆和保护外壳类型)为约3~8巴。此时, 达到一般大约3~10kg/s排气物质流。于是,在吸附过滤器内的露点温度一般根据蒸 汽含量为约80℃~100℃,从而完成过热后的排气温度在进入吸附过滤器时优选为大 约100℃~170℃。在排气物质流约为满负荷运行时的相应值的25%的未满负荷运行 中,升温优选总是还为至少10℃。

在此情况下,碘吸附过滤装置能以特别有效紧凑的方式利用平顺的过热和相反的 滞留时间(在高过热时的短滞留时间和在较低过热时的长滞留时间)运行,直到接近大 气压,而无需辅助能量。在此情况下,如果保护外壳压力高,则节流后产生大体积流, 虽然最终是短暂的吸附过滤器滞留时间,但因为现在在吸附器处有高的气体过热,因 而获得最佳的反应条件和同时更大的扩散。在保护外壳压力低时,例如在例如为5 巴绝对值的初始最高压力的1/4时,在节流至近似大气压之后,产生气体过热减弱的 小体积流,但因为现在有大约(4倍)更长的吸附过滤器滞留时间,所以虽然有不利的 吸附条件,但也允许有效的碘吸附。因为现在还进一步延长的吸附过滤器滞留时间, 可以实现有效的吸附过滤也可直至完全减压和仅为50℃~100℃的保护外壳温度时。

在该方法的第一主要变型中,泄压流在高压部段内至少部分输送经过过滤室且此 时通过几乎直接来自热废气(干燥)的传热来加热该过滤室。就是说,就设备方面而言, 泄流管道的高压部段至少在局部经过过滤室并通过换热器面被热耦合到该过滤室,从 而该过滤室通过在高压部段内较热的泄压流被加热。

在特别优选的实施方式中,泄压流在高压部段内在经过过滤室之前被输送经过装 有洗液的水箱(涤气器),水箱优选具有文丘里涤气器类型的进流喷嘴。就是说,这在 设备方面意味着水箱在被泄压流环流的过滤室的上游被接入泄流管道的高压部段。该 水箱造成对泄压流所含的悬浮微粒的精细过滤,优选以超过99%的效率,以将在发生 故障时一般存在于安全壳内的悬浮微粒浓度从高达几克/立方米减少至例如几毫克/立 方米的非临界范围。通过悬浮微粒的有效湿式过滤,避免在就流动而言后置的换热器 面上的有关沉积。因此做到了,保证有效且始终良好的传热以过热在节流机构处被减 压的泄压流和加热该吸附过滤器。

此外,用于使泄压流流入水箱的进流喷嘴优选按照文丘里喷射器原理工作:流过 喷嘴管狭窄部位(喉口)的气流经过设于缩窄部位处的例如呈环缝形的进流孔带走位 于周围水箱里的洗液,结果,发生了在气流和被吸入的或者说所携带的洗液滴之间的 按照(最细)喷雾形式的非常强烈的混合。此时,气流携带的悬浮微粒和其它微粒移入 洗液滴中。在离开喷嘴后,洗液和气流尤其是因为重力作用又分离,并且被如此清理 且没有了悬浮微粒的气流经相应的通往后置的换热器和吸附过滤器单元的排气管道 离开水箱。该排气管道为此适当地在所谓池区的上方(就是说位于在工作中存在的洗 液液面的上方和排出分离区域的上方)连接至该水箱。

作为替代或补充,当然也可设置常规的指向或没入洗液的进流喷嘴。此外,可以 在水箱池区内设置合适的流动安装部件、涡流发生器、混合器、阻挡器等,其扩大与 废气和洗液(暂时)混合相关的两者之间的界面或内表面。

进流喷嘴以及泄流管道优选如此设于进流喷嘴上游并如此设定尺寸,即,泄压流 以超过100米/秒的流速经进流喷嘴被输入水箱。在高速文丘里分离情况下,尤其应 在文丘里管的缩窄部位或者说喉口部位(在所述部位存在洗液进流孔)调节出这样的 速度。

水箱内的洗液有利地通过添加碱液优选是氢氧化钠溶液和/或优选呈含水大苏打 溶液形式的大苏打被化学处理。由此,实现了通风流所含的放射性物质且主要是元素 碘的截留率的相对提高。为此目的,给水箱分配了相应的加料机构和喷射器,借此或 许也可以加入其它的化学物质。

另外,在洗液中有利地混入尤其呈胺类形式的表面反应加速剂,其促进通风流所 携带的悬浮微粒沉积/结合到洗液之中/之上。

在水箱和换热器-吸附过滤器单元之间,还有另外的过滤元件被接设入泄流管道 的高压部段,尤其是起到精细过滤器作用的金属纤维过滤器或塞式过滤器,用于还进 一步防止泄压流中的悬浮微粒量经过该换热器面。这样的过滤元件也可在结构上被整 合到该水箱中,于是适当地布置在池区上方。如果这样的过滤器设计用于(优选)干燥 运行,则在它们之前适当地接设液体分离器或者说气流除湿用分离器。

在该方法的一个替代变型中,从反应堆尤其是沸水反应堆的冷凝室排出泄压流并 且从那里使得该泄压流在没有中间接设(外)水箱情况下流经过滤室和/或过热部段以 将其加热。就是说,就设备而言,泄流管道在入流侧连接至冷凝室。

与此相关,冷凝室通常是指通过气密的分隔壁与其余的保护外壳内室(所谓的压 力室)分隔开的且有时填充有液体(冷凝液)的部分腔室,其通过没入液体中且被称为冷 凝管的溢流管与其余的保护外壳内室相连。此时,在核反应堆正常运行中,该溢流管 通过液滴被堵闭。当发生故障且值得注意地释放出蒸汽和不可冷凝气体并且在压力室 内形成相应压力时,气体/蒸汽混合物可通过溢流管进入该冷凝室,在这里,绝大部 分的蒸汽量随后冷凝。未冷凝的部分聚集在冷凝室内的液面上方并且根据在此描述的 本发明变型从那里经泄流管道作为泄压流从冷凝室和安全壳流出。

术语“冷凝室”应与此相关地也包含具有相似工作方式的其它冷凝池,例如具有俄 国结构形式或其它结构形式的水-水-能量-反应堆(WWER)的冷凝槽系。

因为冷凝室本身在一定程度上对泄压流起到涤气器和悬浮微粒过滤器的作用,因 此可以在优选的实施方式中放弃单独的、设于保护外壳之外的上述类型的水箱。

为了良好的传热,最好以小于5米的紧邻方式实现形成过热部段的再生换热器和 装有吸附过滤器的过滤室的布置,或者它们被有利地集成在一个部分中。在此情况下, 可以将这些组成部件在压力容器内设于不同的腔室里,以尽量减小热损和成本并保证 最佳的过热条件和反应条件。

优选在上述方法第一主要变型中将吸附过滤器布置在包围中央室的环形腔内,环 形腔具有已经整合至其中的利用换热管的气体过热结构。环形腔例如具有装有吸附剂 的孔管板筛。借助纤维过滤器的吸附剂磨损节流机构可以设置在吸附过滤器后面。或 者,可以设置尽量无压力的且中间接设有再生换热器元件的平面过滤室结构。在此情 况下,可以通过组装多个模块来实现模块结构。吸附单元的加热在这里就在即将流过 之前进行,有利的是,这些过滤室还有时通过介质被外加热。

在特别有利的实施方式中,泄压流至少部分被引导经过中央室,该中央室由过滤 室包围或与之相邻,其中被较强压缩的泄压流在高压部段内被引导经过设于中央室里 的或伸入中央室的换热元件尤其是换热管,并且减压后的且体积较大的泄压流在过热 部段中在换热元件外侧被引导经过中央室。就是说,在节流机构上游尚处于高压的热 泄压流(或许也只是其分流)将其大部分热向外散发给围绕换热管流动的已减压的泄 压流,进而也间接散发给还更靠外的过滤室,以便预热吸附过滤元件。

这在设备方面意味着过滤室适当地包围中央室或与中央室相邻,其中一个或多个 可被流过的换热元件设置在中央室里或伸入中央室,并且如此设计在泄流管道内的导 流,即,泄压流在高压部段内被引导穿过换热元件并在过热部段内在换热元件外侧被 引导经过中央室。此时适当的是,一个或多个流通孔设置在中央室和过滤室之间,所 述流通孔形成过滤室入口。

为了特别有效的传热,这些换热元件最好呈换热管形式并适当地在其外表面有按 照规律间隔设置的、环绕的或纵向延伸的多个翅片或凸起。也可以在换热管的内表面 设置相应的结构或安装部件以生成涡旋或形成涡流。

有利的是,过热部段内的泄压流与高压部段内的泄压流相向流动或交叉相向流动 地导向流动。就设备而言,这例如意味着,构成过热部段的换热管以相应的取向(比 如作为基本竖向的管或曲折弯曲的管)设置在该中央室内或伸入中央室。

通过以具有耐辐射涂层的斥污光滑表面或光滑不锈钢表面的形式构成加热面,或 通过附加处理例如像抛光、电镀及通过将冷凝液分配系统集成到换热器区例如像底面 或沟槽系统和/或喷射系统中,长时间有效支持有效的传热。

为实现更强烈的预热,可以通过附加的换热器(管或环形腔)尤其是在水箱前从泄 流管道取出高压泄压流的一股分流,并且为了加热而将其直接输送通过经过吸附过滤 器或者送至就流动而言设于其前的区域。由此做到了,尤其在保护外壳气氛显著过热 的情况下,在吸附剂处获得工作温度的进一步提高并且还进一步改善有机碘截留。

有利地在高压部段内调节出在10米/秒~50米/秒范围内的泄压流流速。在过热 部段中,优选调节出在10米/秒~70米/秒范围内的泄压流流速。节流机构的自由流 动横截面被适当地如此调整,即在高压部段内的压力是在过热部段内的压力的2倍至 5倍。这样,尤其是在高压部段存在(文丘里)洗涤机构时,优选在吸附过滤器处的分 子筛压力(该分子筛压力近似处于大气压级)的2~5倍情况下,执行在那里在约7~1 巴压力下实现的泄压流湿式过滤。

如上所述,含悬浮微粒的排气在高压部段中有利地被引导穿过换热管,该换热管 有利地设置在类似通道的结构(中央室)中用于产生尤其是超过10米/秒的气体高速 度。在未经处理的气体侧的传热元件(翅片)优选以大于1mm且特别优选大于5mm的 间距且基本竖向取向地设计。通过选择相应尺寸过大的悬浮微粒气体侧的交换面,此 时附加的备用加热面超过100%,超过500%(关于无污垢时的值)是非常耐用且工作安 全的,可以保证可靠的工作运行。在换热器单元中,此时也还可以有目的地进行悬浮 微粒和碘的部分过滤。

含悬浮微粒的气体导流经过换热管以平滑管换热器形式构成且流速很高例如从 大于10米/秒至50米/秒的情况下实现,从而可以避免在管内的相关沉淀。在经过减 压的大气压侧,在物流量最高的阶段中也调节出很高的从大于10米/秒至70米/秒的 气体速度,从而获得高的传热值并实现结构很紧凑的部件。

高速再生热量回收优选可以在按照对流原理或交叉对流原理以翅片管换热器或 板式换热器构成换热器时来实现。为了在物流量低的情况下获得有效传热,在管之内 /之处设置优选相应的安装结构或结构化的管表面(翅片等)以产生涡旋流动条件和/或 带有涡流的流动条件。此时做到了以结构很紧凑的单元获得在高保护外壳压力和物流 量下超过0.5的回热数(),其随后可以在低保护外壳压力和较小物流量 情况下被提高到0.8。

适当的是,换热器-吸附过滤器单元的中央室在底部区域内与用于运行中所形成 的冷凝液的冷凝液集槽相连通。通过喷射或提供氢氧化钠或者说氢氧化钠溶液(NaOH) 和/或大苏打(Na2S2O3)和/或二氧化钙(CaO2)至冷凝液中,比如在冷凝液集槽区域内, 或者通过喷洒入中央室中,可以附加地实现在再生换热器的低压部段内的碘沉积的相 关加强。另外,可以通过这种方式促进含氯气体的过滤或者说截留。

在特别优选的减压系统实施方式中,在安全壳内,作为替代或补充也在安全壳外, 设有用于泄压流悬浮微粒的粗过滤的预过滤器(干燥预过滤器)。有利的是,与预过滤 器并行地接设有可借助可控阀关闭的旁通管道,从而泄压流可以根据需要在部分或完 全绕过预过滤器的情况下从安全壳被输送至位于外面的过滤系统。

就是说,在安全壳排气时,可以引导含有强烈放射性物质的气流流过该预过滤器, 在预过滤器中例如借助金属低位过滤塞或金属纤维过滤器实现基本上过滤掉直径超 过1μm的粗大悬浮微粒(截留率优选超过90%)和直径小于1μm的少量精细悬浮微粒 部分的部分过滤(截留率最好大于50%)。预过滤优选在吸附过滤器(分子筛)处的压力 的2~5倍在例如7~1巴的范围内时执行。

为了限制在预过滤器上可能有的压力损失且尤其是当在进流喷嘴上有后置的(文 丘里)清洗机构比如文丘里喷嘴的情况下能调节出比较高的进流速度,根据需要规定 绕过预过滤器的旁通运行方式。旁通的开启优选自动进行和被动进行(就是说不使用 外界能量),通过加入一个高压限制机构例如像保险片或弹簧加载的溢流阀机构。开 启机构可例如被如此调节,即,当预过滤器上的压力损失超过大于0.5巴的值时,开 放旁通管道。通过在旁通管道关闭时借助预过滤器截留来自事故初始高浓度阶段的大 部分的悬浮微粒,于是可以在随后的事故阶段内在旁通管道开启时实现再生换热器装 置的有效运行,但没有预过滤器。

相关的设备部件如此有利地设定尺寸且如此选择减压运行时的工作参数,即,由 或许现有的预过滤器和再生换热器在高压部段内造成的压力损失总体小于在释放入 大气之前可供使用的总体压力损失的30%,以保证用于再生加热的高温度水平。

在一个有利的实施变型中,设有辅助加热器尤其是电加热器或者利用来自其它设 备的工艺蒸汽来工作的加热器,用于加热泄流管道内的泄压流,它可以适当地与再生 换热器内和过热部段内的工作条件无关地被调节或控制。该加热器可以大致设置在节 流机构的下游。作为替代或补充,这样的加热元件也可以在节流机构上游设置在泄流 管道的高压部段内。例如布置在水箱(如果有)是有利的,比如说在洗液池内或其上方, 例如在排出区域内或在可能有的分离器/辅助过滤器的区域内。

这样的泄压流辅助加热也可以通过预先借助泄压流或通过独立辅助能源被加热 的第二蓄热器来实现。这些机构也可以被用于“越过”起动运行。

在另一个符合目的的变型中,在节流机构和过热部段之间,气体干燥器或者干燥 冷却器被接入该泄流管道,气体干燥器或者干燥冷却器造成泄压流在进入过热部段之 前的附加干燥和露点降低。这样的干燥冷却器的冷却效率适当地是小于再生换热器的 冷却效率的25%,优选小于10%。

由此,在保护外壳压力和温度已经低的工作情况下,例如只有低的过热潜势就像 在起动时那样,在中间接设的冷却机构中,露点因部分冷凝和散热至环境或具有相应 热容的待加热物质而降低。在后面的过热部段中,现在可以通过将泄压流加热到近似 高压工作温度而保证显著的露点差。

还可以在节流机构和吸附过滤器之间将(附加)清洗机构接入该泄流管道,该清洗 机构设计用于截留含氯气体和/或亚硝气体,因而该泄压流在节流机构处减压后并在 经过吸附过滤器之前在清洗机构中被相应清理。

在有利的实施方式中,包括电驱动装置和内燃机驱动装置的排气扇被接设入该泄 流管道或者说根据需要可被接通,从而尤其在减压系统长期工作运行中(即当最初在 发生故障后存在的高保护外壳内压已被尽量消减的情况),泄压流通过排气扇从安全 壳经包含位于其中的过滤器的泄流管道被“主动”抽排。换句话说,可通过接通排气扇 使过滤系统也按照长时间故障后运行方式主动工作运行,或者也目的明确地被用于保 持保护外壳的负压,以便因而完全避免未经过滤的保护外壳对外泄漏。

通过上述措施,尤其通过气体干燥和由此造成的露点差增大,现在可以可靠避免 吸附过滤器的大的内部反应面(在吸附器的宏观孔区和微孔区内)被含水蒸汽占据, 因而通过表面吸附和或许有的吸附材料的化学吸附而特别有效地实现碘截留。

在有利的实施方式中,尤其是在利用相应的涤气器的在高压部段内的现有湿式过 滤时,在泄流管道中接设用于绕过该过滤室的旁通管道。此时,流过该旁通管道的泄 压流部分可以有利地通过合适的调节机构来调节。由此,允许这样的减压系统运行方 式,此时泄压流的(可调的)分流通过旁通管道在绕过过滤室和设于其中的碘吸附过滤 器情况下直接被吹出到大气中。为了压力调整,适当地将合适的减压阀接设入该旁通 管道。

由此一来,在流通量很高的情况下,例如在事故早期阶段中(有大量气体和少量 有机碘侵袭且在此阶段为主的元素碘基本上沉积在前置涤气器中),实现总放射性物 质的有效截留,而不必使碘吸附过滤器的负担过重。在暂时开始的相关的有机碘生成 和现在气体侵袭较少的随后阶段里,有利地在基本上或完全关闭的旁通管道情况下进 行“将碘吸附过滤器牵扯在内”的全流过滤,以便继续保证总放射性的大量截留。

吸附剂材料或者说吸着剂优选设计成具有大于50平方米/克的内表面并由无机材 料构成。通过现在持续起效的过热方法,因而本身可以使用含有对水分敏感的(水溶) 硝酸银衬垫或掺杂物的吸附剂材料。

例如,银浸润陶瓷品如硅胶的使用允许长期实现超过99.9%的很有效的碘分离。 分子筛例如也可以基于沸石或用其它的优选无机的载体来制造并且铺垫或掺杂有硝 酸银(AgNO3),硝酸银在碘侵蚀时例如被转化成碘化银。但是,这只有在可以在所有 工作阶段中保证充分的泄压流过热时才是有利的。此时也可以有利地高效实现在污染 气体例如含氮氧化物气体等中的有机碘的截留。

作为耐用的过滤材料,可以使用人造沸石,其中例如通过离子交换,银和/或重 金属阳离子已被加入三维晶格。也可以采用无粘合剂的且优选具有开放结构的沸石的 组合。这样的无粘合剂分子筛例如八面沸石结构类型,仍然是工作可靠的,即使在例 如超过200℃的强烈过热的蒸汽气氛中和短时的水蒸汽吸附条件(湿式运行)下。短时 的湿式运行不会导致例如银掺杂沸石的损坏。同样可容忍少量的碱液渗入。而且,通 过水分吸附实现了(附加的)暂时气体过热。

特别优选的是,吸附过滤器包含有基于沸石的吸附剂材料,呈由含有非水溶掺杂 物且尤其是银掺杂物的沸石和含水溶掺杂物如硝酸银掺杂物的无机吸附剂材料所构 成的混合物形式。在此情况下,在短暂的潮湿阶段中也有利地实现只在或者至少主要 在沸石上的水蒸汽吸收,在这里,暂时出现的吸附热释放是工艺需要的,因而现在可 以可靠避免水溶物质例如像硝酸银的溶解。这种作为由例如含有银掺杂物的沸石以及 含有硝酸银掺杂物的分子筛所构成的混合物的组合和/或也施涂在一个共同载体上, 因双重沉淀机理而证明是很有效和工作可靠的。

另外,作为适用于非常有效经济的碘截留的吸附剂材料,也可采用或许含附加掺 杂物的磷腈分子筛、磷腈沸石尤其是环三磷腈沸石、通道型晶体。

在优选实施方式中,该过滤室可以除了碘吸附过滤器外还具有其它的过滤机构和 节流机构,比如用于截留含氯气体和/或亚硝气体和/或含油复合物。为此,例如可以 设置砂床过滤器以及或许喷入或置入适当的化学物质。

此外,在此情况下,可以在特定运行阶段中通过有目的地在上述的沸石上部分吸 附水蒸汽(因吸附而水分增加例如小于2重量%)来获得进一步短暂的气体过热,进而 保证所期望的有机碘连续截留。这尤其在起动运行中是有意义的(所谓的起动吸附)。 另外,为了限制水分侵袭时的温度,也可以采取以下措施,有目的地限制吸附剂的催 化活性,例如通过扩散层或者混合掺杂(比如掺杂银和/或重金属阳离子)和或许含有非 催化性添加物。

已如上所述,可以有利地在减压系统的起动运行中在工作温度尚较低时在吸附过 滤器中进行至少部分蒸汽吸附并且吸附热被用于泄压流的过热和吸附过滤器的过热。 但是,这只有当吸附过滤器对水分足够不敏感时才有意义,就是说例如吸附过滤器是 基于含有不可溶解的掺杂物的沸石构成的。

在基于设置用于湿式过滤高压部段内的泄压流的水箱而构建的方法第二主要变 型中,洗液从水箱被输送经过一个循环管道,该循环管道至少在局部与该过滤室热接 触并且通过来自循环的洗液的传热来加热过滤室。就是说,在设备方面,用于洗液循 环的循环管道与水箱相连,其中,该循环管道延伸经过过滤室并且与过滤室热接触, 从而热从循环的洗液传至过滤室。

这意味着,在泄流管道高压部段中由通风流所携带的热量在水箱内被大部分传递 至洗液,洗液随后循环流过该过滤室或在过滤室处循环流过,在此处进行再次传热以 加热装有吸附过滤器的过滤室和/或就在通过节流机构被减压的泄压流进入吸附过滤 器之前过热该泄压流。

特别优选的是,通过节流机构被减压的泄压流在过热部段内与该循环管道热接触 并且通过来自循环的洗液的传热被加热。为此,泄流管道的过热部段通过换热器面被 热耦合至该循环管道,从而在那里进行热从循环的洗液传导至泄压流。

在优选实施方式中,洗液经过循环管道的流动通过在水箱内由泄压流传递至洗液 的脉冲来驱动。为此,至少其中一个进流喷嘴以适当的方式取向,比如对准循环管道 的入口,从而流过它的泄压流的传递给洗液的冲量驱动洗液循环流经该循环管道。但 作为替代或补充,也可以设置相应的机动泵用于驱动或支持循环流。

循环管道有利地具有通入水箱的洗液入口和相对于洗液入口位于更高位置的且 也通入水箱的洗液出口。通过这种方式,从水箱取出的洗液在流过循环管道后又在就 地理而言更高的位置上被送回水箱。

洗液优选在这样的位置从水箱被排出,在该位置的泄压流气泡含量非常高,即例 如在进流喷嘴的排出区域内。

在优选实施方式中设有中央室,过滤室包围该中央室或者与之相邻,其中,循环 的洗液被引导穿过设于中央室内和伸入中央室的换热元件尤其是换热管,而且该泄压 流在过热部段中在换热元件外侧被引导经过该中央室。就是说,流过换热管的洗液将 其大部分含热量散发给从外侧流过管的低压泄压流,低压泄压流此时在过滤室入口前 被过热。另外,通过这种方式被过热的低减压流在进入过滤室前将其所含热量的较少 一部分交付给更靠外的过滤室,其由此在一定程度上被预热。

还有利的是,低压泄压流在中央室内与流过换热元件的洗液相向流动或交叉相向 流动地输送流过。

还可以有利地规定,泄压流以从上向下的竖向主流方向流过该中央室,并且洗液 以从下向上的竖向主流方向流过该换热元件。

优选调节出在循环管道内的超过1米/秒、优选超过3米/秒的洗液流速,从而可 以尽量避免从洗液沉淀出并且获得非常有效的传热。

换句话说,作为载热体的洗液通过高速排气通入的冲量被驱动。在此情况下,洗 液在排气通入附近从水箱被排出并被引导经过换热器-吸附过滤器单元的换热器内的 管,并且随后又回被送入水箱池中。就是通过有目的地取出含有较多排气的流体混合 物(含气泡)并上升导流经过换热器装置,因其密度与在水箱池内的(无气泡)洗液的密度 相比较低,尤其在就地理位置而言更高位的回流入管重,驱动力更加强劲。通过在含 有气泡和蒸汽气泡的最热涤气器区域内的取出并通过在传热中冷凝该蒸汽气泡,可以 进一步提高温度级并进一步降低换热时的度数。回送入水箱优选在沉积区域上方进行。

还要注意,以上关于方法/装置的第一主要变型所作的阐述就在吸附过滤器处的 过滤器材料以及温度状况、在引导排气的管道中的压力状况和流速、水箱和设于其中 的进流喷嘴的设计以及可选设置部件如气体干燥器、风扇、辅助过滤器等等而言也无 需其他措施就适用于第二主要变型,因而在此不必详细复述。

该方法和对应减压装置的第一和第二主要变型也可相互组合,确切说尤其是就以 下意义而言,装有吸附过滤器的过滤室的加热和/或在过热部段内的被减压的泄压流 不仅可以直接通过在高压部段内的泄压流(干燥)来实现,也可以间接通过洗液(流动/ 湿式)来实现。例如,所述结构可以是这样的,加热至少在某些运行情况下同时按照 两种方式(即不仅干燥,而且流动)来进行,而在其它工作情况下比如取决于洗液在水 箱内的液面高度仅按照两种方式中的一种方式来进行。在该设想的一个改进方案中设 有用于主动且有目的地从一个模式切换到另一个模式的机构。

正好在上述各种加热方式的组合中,但也在其它情况下,水箱和换热器-吸附过 滤器单元且或许只是其一部分比如说换热器可以在结构上合并或者说整合为一个共 同的部件。对此,将在具体的附图说明中说明一个例子。

关于该装置,通过具有权利要求20的特征的减压系统来完成之前所提出的任务。

据此,本发明规定,在节流机构和过滤室入口之间的泄流管道具有过热部段,过 热部段通过换热器面热耦合到高压部段,其中,该换热器面的尺寸如此设定,在设计 故障条件下出现的泄压流在过热部段内被加热到这样的温度,该温度比存在于那里的 露点温度高至少10℃,优选高20~50℃。

该装置的其它有利实施方式已经如上所述或者按照意思从相应方法步骤的说明 中凸现。

本发明所获得的优点尤其在于,通过有目的地在泄压流进入碘吸附过滤器的吸附 剂的宏观孔区和微孔区之前过热该泄压流,可靠阻止水蒸汽占据相应的反应表面和被 毛细冷凝液堵塞。通过从高压区回收热量地被动再生设计该过热过程,该方法也可被 用在待减压核电站内彻底供电中断(核电站关闭)时。另外,通过超过10℃且优选超过 20℃的例如在大于120℃至170℃和更高温度级内重要的高气体过热例如(在排气过程 初始阶段中的高流通量和高气体过热时),显著提高了碘吸附过滤器内的反应速度。 通过现在实际不受限制可供使用的很大的内反应表面并通过改善的扩散而做到了,即 便针对有机碘化合物,也实现了被动高效碘吸附过滤,截留率超过97%且优选超过 99%。来自碘吸附过滤器的碘的“再”悬浮(回释)可以通过碘的化学结合并通过持续加 热碘吸附过滤器来尽量避免。

通过在高压区域内的泄压流的高效湿式过滤,或许也结合了其它过滤手段尤其是 金属预过滤器和/或基于砂床或砂砾床的干燥过滤器,借此首次可以将在保护外壳破 损时出现的放射性气体或蒸汽(为了最终限制保护外壳内的压力)在有机碘被过滤截 留超过99%至达到99.9%的情况下排放到环境。此时,即使在排气运行许多天时,也 在过滤系统内可靠截留下空气携带的其它放射性物质和悬浮微粒。

以下,将结合附图来详细说明本发明的多个实施例。附图分别以非常简化示意的 视图示出了:

图1用于核电站的本发明减压系统的主要组成部件的原理流程图,

图2示出根据图1的减压系统的组合式再生换热器和吸附过滤器单元的纵截面图,

图3是多个并排设立的图2的再生换热器和吸附过滤器单元的透视图,

图4示出根据图1的减压系统的一个替代变型,和

图5示出根据图2的组合式再生换热器和吸附过滤器单元的一个替代变型,该组 合式再生换热器和吸附过滤器单元集成有水箱。

在所有的附图中,相同或作用相同的零部件带有相同的附图标记。

图1仅示出局部的核电站2具有也被称为保护壳体、且包括坚硬的钢筋混凝土壳 罩的外侧安全壳4。安全壳4包围着内室6。在内室6中设有核电站2的主要核部件 比如说装有反应堆芯的反应堆压力容器以及其它的核和非核的设备部件(未示出)。安 全壳4的钢筋混凝土壳罩在其内表面装有钢铠套。安全壳4形成内室6相对于外界的 气密封闭,并在受到放射性污染的气体或蒸汽释放至内室6的低概率事故时截留和封 存该气体或蒸汽。

安全壳4设计用于经受例如像在破损()时有大量蒸汽释放情况下 所出现的、在内室6中的例如3~8巴的较高内部压力并同时在经过较长时间后都保 持密封。不过,为了进一步提高反应堆安全性和也为了在事故后又能巡查内室6,设 有减压系统8,可借此将内室6所容纳的气体和蒸汽过滤、清理和尽量无放射性地排 出至环境,从而可以实现内室6中的可控减压。相应的过程也被称为通风。

减压系统8在此设计用于特别有效且能量有利地截留废气所含的放射性载体,尤 其是元素碘和低碳数含碘有机化合物(所谓的有机碘)。为此目的,减压系统8包括被 连接至出口10或至安全壳4的贯通部的泄流管道12,先后接入该泄流管道的主要包 括水箱14以及更下游的设于过滤室16内的吸附过滤器18,即碘吸附过滤器。经过 过滤的泄压流在更下游通过烟囱20或烟道(统称为流出口)被排出到周围大气。泄压 流的流向相应地由箭头表示。

如图1所示,泄流管道12也可以包括位于安全壳4内的内部管道段22,在其中 可选地接设有预过滤器24尤其是金属预过滤器,用于截留粗大悬浮微粒。为了根据 需要绕过预过滤器24,设有与之并行连接的旁通管道26,该旁通管道可根据需要用 控制阀28来通断。

一个或多个接入泄流管道12的、在核电站2正常运行中关闭的截止阀30可以如 图1所示设置在安全壳4外,作为替代或补充,也可设置在安全壳4内。为了在内室 6中压力升高的事故情况下启动减压过程,打开各截止阀30,这优选自动实现而不使 用外界能量,比如通过取决于压力的触发机构。

为了在吸附过滤器18处调节出就过滤目的而言尽量最佳的工作状况,规定了一 系列技术措施:

一方面,处于较高压力的来自安全壳4内室6的泄压流(通风流)在水箱14里被 引导流过洗液32,由此被清理,尤其是没有了粗大悬浮微粒。

为此目的,洗液32在减压系统8的准备就绪状态中预先以最低充填高度34容纳 于水箱14中。为化学处理洗液32且尤其为改善过滤截留性能,可以通过在此仅示意 示出的加料机构36将合适的试剂例如大苏打溶液加入洗液32。

在通风运行中,在所谓的减压情况下,泄压流经泄流管道12的管道段38被输送 至水箱14,在那里经过配流件40并随后经过多个就流动而言并行的进流喷嘴42流 出。进流喷嘴42位于水箱14的所谓洗液池44(简称池)内的最低充填高度34下方并 在这里呈文丘里喷嘴(Venturi-düse)形式。为此,各进流喷嘴42具有局部缩窄的文 丘里管46,在这里,在被称为喉口的缩窄部位设有用于周围的洗液32的环缝馈送机 构(未示出)。在排气运行中流过文丘里管46的泄压流因此带走在喉口流入的洗液32。 因此,从进流喷嘴42的朝上的流出口48排出彼此涡旋融合的洗液-排气混合物,在 这里,通风流所含的杂质和悬浮微粒大部分沉积在洗液32中。

在位于洗液池44上方的排出区域50里,洗液-排气混合物的液体部分和气体部 分又根据重力而分离。或许增加了来自通风流的冷凝液并富含悬浮微粒和杂质(颗粒, 可溶性气体)的洗液32向下沉入洗液池44。多余的洗液32或者冷凝液根据需要通过 与水箱14底面相连的且配设有截止阀52的排液管54被排出,从而水箱14内的液面 不超过规定的最高充填高度56。通过清洗作业被清理且还是处于高压的排气在排气 已穿过设于排出区域50上方和最高充填高度56上方的水分分离器58和或许有的其 它过滤元件60之后,向上经过流出口62从水箱14流出并进入泄流管道12的后面的 管道段64。

另一方面,装有吸附过滤器18的过滤室16在排气运行中通过相应的换热器面 66、68由来自管道段64的、事先在水箱14内被清理的泄压流被自动地预热,该泄 压流还大致(就数量级而言肯定)处于安全壳4内室6中的压力水平并且是比较热的。 只有在泄流管道12的高压部段70内散发热和传递热之后,泄压流才在进一步位于下 游的节流阀、简称节流机构72中被减压到近似(肯定就数量级而言)的环境压力并同 时被干燥。在节流机构72上游的泄流管道12部分形成高压部段70,而下游部分构 成低压部段74。

紧接在通过节流机构72的膨胀干燥后,泄压流被引导经过(可选的)附加气体干 燥器76,其具有配套的冷凝液分离器和冷凝液收集容器78。进一步在下游,在泄流 管道12的低压部段74内的泄压流如此在高压部段70旁经过,即,在过热部段80 的相应换热器面68上进行从在高压部段70内的气流至在低压部段74内的气流的传 热。仅当在由此造成的过热后,被减压的泄压流才被引导经过带有吸附过滤器18的 过滤室16。

就是说,在高压部段70内尚未减压的泄压流所含的热能被双重利用:一方面, 通过换热器面66、68对过滤室16(其中装有吸附过滤器18)进行加热;另一方面,在 减压后的泄压流马上就要流入过滤室16之前,通过换热器面68使得该泄压流被过热。 在此,通过导流导热部件的合适尺寸设定和设计、以及或许通过节流机构72的节流 横截面以及其它工作参数的适当调节,保证了泄压流在过热部段80内(即马上就要进 入过滤室16之前)被加热到这样的温度,该温度比存在于那里的露点温度高至少 10℃,在减压系统8满负荷运行时甚至高至少20℃。通过这两个措施的组合,可靠 避免了在过滤室16内的泄压流冷凝,这种冷凝会导致吸附过滤器18的效率降低,甚 至吸附过滤器18的长期损坏。

图2更为详细地示出了包含换热器面66、68的换热器-吸附过滤器单元82的具 体实施方式。过滤室16呈环形腔的形式,其呈环形且尤其同轴地包围例如圆柱形或 长方体形的中央室84。换热器-吸附过滤器单元82的纵轴线是竖向取向的。过滤室 16和中央室84通过良好导热的分隔壁86至少在下部区域内被相互气密分隔开。过 滤室16本身通过环设于其中的过滤元件88被分为靠内的、朝内由分隔壁86界定的 入流腔90和靠外的出流腔92。作为环腔结构的替代方式,也可以设置简单的箱形结 构,在此,例如在长方体形的中央室84的一侧连接有通过笔直的分隔壁86分隔开的 方体形过滤室16。当然,也可以给中央室84配备多个相互分隔的过滤室16,它们就 低压部段74内的被减压的泄压流而言在流动上是并联设置的。

泄流管道12的沿泄压流流向看从水箱14延伸出的管道段64与设于中央室84 的内室94内的换热管系统相连,该换热管系统由就流动而言并联的且在其外表面(或 许也在其内表面上)具有翅片96的换热管98组成(在端部区域内以半透视图示出换热 管98,在其间仅用简单的线来表示)。为此,泄流管道12在管道段64末端通过设于 中央室84顶盖100内且在其外侧被气密封闭的壳体缺口102伸入中央室84并且或许 通过分支件104与换热管98相连。或者,也可设置板式换热器或其它换热元件。这 些换热管98在中央室84的内室94内蜿蜒延伸,从上向下直至底部区域106,它们 在底部区域重新合并至一个集管108。延伸经过中央室壳体112的另一个壳体缺口110 的管道114在下游侧连接至集管108,该管道114汇合至泄流管道12的通往节流机 构72的管道段116。

泄流管道12的从节流机构72延伸出的管道段118在可选设置的气体干燥器76 之后返回到中央室84。中央室84因而在底部区域内具有中央室入口120,来自节流 机构72或气体干燥器76的管道段118与该中央室入口相连(也见图1)。在中央室84 的上端,靠近顶盖100设有多个贯穿分隔壁86的贯通口122,它们从中央室84的内 室94通入过滤室16的入流室90,因此共同形成过滤室入口124。通过在过滤元件 88的下游设于过滤室壳体126外表面例如在其底部区域或在其它部位上的过滤室出 口128,过滤室16的流出腔92与泄流管道12的通往烟囱20的管道段130相连(在图 2中设有两个就流动而言并行的且具有相应的管道接头的流出口,这些管道接头可进 一步在下游通过未示出的方式又合并)。

通过这种方式,在管道段64中来自水箱14的且处于高压的较热的泄压流经过壳 体缺口102进入中央室84并且以基本上竖向从上向下的主流方向流过设在那里的换 热器管98。随后,排气经过管道段116被输送至节流机构72,被膨胀干燥,随后被 引导经过气体干燥器76。通过管道段118,经过减压的气流又流入中央室84。该气 流与在换热管98内的高压泄压流相向流动或交叉相向流动地基本上从下向上在换热 管98旁流过,以便最后经过滤室入口124的贯通口122进入过滤室16,在过滤室内 进行期望的有机碘过滤和截留。

在流过换热管98时,实现了热从换热管98内的灼热的高压泄压流传递至在周围 相向流动地流过换热器管98旁的且通过节流机构72被减压干燥的低压泄压流。这样, 换热管98的管壁形成了由中央室84的内腔94构成的过热部段80的换热器面68, 在该过热部段内进行如上所述的被减压的泄压流的过热,随后该泄压流在过热状态中 经过由贯通口122形成的过滤室入口124流入过滤室16的入流腔90,接着流过该过 滤元件88,最后经流出腔92、过滤室出口128和管道段130经过过滤地到达烟囱20。 同时,通过起到换热器面66作用的良好导热的分隔壁86一般以较小规模进行从被如 此加热的低压泄压流至过滤室16的热传递,该过滤室由此也被相应加热。

为了改善传热,换热管98也可以在其内部被适当结构化,例如带有翅片或者具 有产生涡旋或涡流的其它内部安装部件。

根据图1的减压系统8还设计用于根据需要使在高压部段70内的泄压流分流能 在换热器-吸附过滤器单元82旁流过(即,没有流过换热管98、节流机构72、中央室 84和过滤室16)。因而这种旁通分流无助于在过热部段80中的低压泄压流的过热和 过滤室16的加热。为此目的,在水箱14下游且换热管98上游的分支点142,一个 旁通管道144连接至泄流管道12的管道段64,该旁通管道在过滤室出口128下游的 汇合点148又通入泄流管道12,即通入管道段130。为了调节分流比例,可以设置合 适的调整控制机构(未示出)。另外,为了调整该压力级,减压阀150接设于旁通管道 144中。

在流过换热管98时形成的冷凝液132可根据需要通过从管道段116的管道114 分支出的排凝管134被排走并且例如被送至冷凝液存集容器。排凝管134可以与来自 水箱14的排液管54并合,如图1所示。

吸附过滤器18的过滤元件88最好由吸附碘和有机碘的材料制成,例如由无粘合 剂的沸石,其具有开放的结构就是说开放多孔体系且具有在湿润工作时不溶解的银掺 杂物。如果可以在减压系统8的所有工作状况下可靠排除水分入侵吸附过滤器18(比 如通过在过热部段80内的过热功率的相应设计),则也可以作为替代方式设置(或者 至少混入)含有硝酸银杂质或硝酸银衬垫的沸石作为过滤器材料,其对有机碘的截留 性能在泄压流露点差足够大时令人吃惊地被证明是非常高的。

为了可靠地掌控特殊工作状况,如起动时,可选地将利用外部能源来驱动(例如 电动)的辅助加热器136热耦合到泄流管道12。它在这里在图2中例如设置在换热器- 吸附过滤器单元82的中央室84之内/之上,作为替代或补充,设置在过滤室16里, 尤其在其入流腔90里。当然也可想到其它的安装地点。

另外,例如可以在安全壳4出口10和水箱14之间的管道段38中设置真空限制 装置138。由此,通过根据需要将空气吸入安全壳4来避免或者说从量上限制例如在 完成排气和现存蒸汽的随后部分冷凝后(例如通过接通喷射系统或其它冷却系统)在 安全壳4内形成真空。

为主动抽走位于安全壳4内的气体-蒸汽混合物,可选地可以例如在水箱14上游 但优选在吸附过滤器18下游将排气扇140接设入泄流管道12,或者根据需要可接通 排气扇,它由外部能源来供应驱动能。排气扇140有利地如此设计,即,与进流喷嘴 42的较小喷射交叉和较低喷嘴速度(<50米/秒)相结合,在此仅进行粗略悬浮微粒预洗 除,但随后可以在小于最大流动量1/4的情况下在后续的过滤机构中调节出最佳速度。 对此可行的是,使安全壳的内室6相对于周围环境处于负压并保持(低),因此完全避 免了对外泄漏。

在同样也在图1所示的替代实施变型中,在沸水反应堆情况下省掉(设立于安全 壳4外的)水箱14。取而代之,在安全壳4内就在位于那里的冷凝室152中对从安全 壳4流出的泄压流进行湿式过滤。冷凝室152通过气密耐压的分隔壁154与安全壳4 内的其余内室6分隔开。两个空间区域之间的流体连通只通过一个或多个溢流管156 来实现,所述溢流管没入位于冷凝室52中的冷凝液158里。就是说,各溢流管156 的流出口160位于冷凝液158的最低充填高度162的下方。(在此虚线画出的)泄流管 道12'在此情况下被连接至冷凝室出口164,其设置在最高充填高度上方在高于冷凝 液158的集气室170里。在在此所示的例子中,冷凝室出口164与安全壳4的出口 10'重合。泄流管道12'从出口10'被直接送往换热器-吸附过滤器单元82,无需中间接 设涤气器。

最后要说明的是,减压系统8可具有多个就流动而言并行的、结构相同或相似的 分支。也可能的是,只有泄流管道12的一些部段通过相同的部件的并联来倍增。此 时可能有意义的是,多个如图2所示的换热器-吸附过滤器单元82按照模块系统形式 直接紧挨着且相互热耦合地设立,确切地说优选交替布置例如箱形中央室84和相应 的过滤室16。这如图3所示。

在减压系统8的如图4所示的变型中,来自安全壳4的泄压流首先在水箱14中 被清理,进一步在下游在节流机构72处被减压,或许在气体干燥器76中被干燥,随 后被引导流过过热部段80,在过热部段中进行再生加热,最后被引导流过带吸附过 滤器18的过滤室16,随后经过烟囱20被排入环境。如在上述变型中那样,通过紧 接在过滤室入口前的泄压流过热,保证了在满复合运行时的至少10℃、优选至少20℃ 的比较大的露点差异,以阻止在吸附过滤器18内的冷凝并且获得非常有效的含碘放 射性载体的截留。

与上述的变型不同,在根据图4的系统中,用于过热该低压泄压流并加热该过滤 室16所需的热能不是直接由高压泄压流传递来的。相反,在这里,预盛纳于水箱14 里的、本身通过流入的高压泄压流被加热的洗液32用作热输送和加热介质。

为此目的,在洗液池44的下部区域内(即例如明显低于最低充填高度34),循 环管道182的入口端180被连接至水箱14。循环管道182的出口端184在地理位置 上高于入口端180地被连接至水箱14,大致如在此所示的那样,刚刚低于最低充填 高度34或者在排出区域50内略微高一些。循环管道182在排气运行中,在由经进流 喷嘴42流入水箱14的通风流的流动冲量的驱动下,在流向186上被(含气泡的)洗液 排气混合物流过。因此,在一个较低位置上从水箱14排出混有排气的洗液32,并且 在中间接设的上升段188后在较高位置以洗液循环回路形式又循环回到水箱。为了非 常好地利用驱动冲量,此时使至少其中一个进流喷嘴42对准循环管道182的入口端 180,即在此(斜)向下对准。此时根据自然循环原理,通过在(纯)洗液32和(含气泡的) 洗液-排气混合物之间的密度差来支持该循环。

在循环管道182的上升段188中,循环的且混有废气的洗液32从下向上被引导 流过多个就流动而言并行的换热管98(或其它换热元件),这些换热管几乎竖向设置在 换热器-吸附过滤器单元82的中央室84里。在泄流管道12的管道段192中经节流机 构72和气体干燥器76来自水箱14的且湿式过滤被清理的泄压流又按照与循环经过 换热管98的洗液32相向流动的方式(即从上向下地)在外侧在换热管98旁导流过中 央室84。泄压流流过中央室84,随后它通过设于在中央室84和过滤室16之间的分 隔壁86的下部区域内的形成过滤室入口124的贯通口122流入包括吸附过滤器18 的过滤室16(过滤室入口124一般比在这里如图4单纯示意所示更靠下地位于分隔壁 86的底面附近)。

与结合图1和图2所述的变型相似,换热管98管壁和分隔壁86因此形成换热器 面66和68,一方面用于从循环的洗液32至低压泄压流的传热,另一方面用于至过 滤室16的传热。被低压泄压流流过的中央室84部分此时构成过热部段80,该部分 就流动而言紧接在过滤室16的前面。

最后在图5中示出了减压系统8的另一个变型的局部。它包括组合式涤气器-换 热器-吸附过滤器单元200。在设计上人们可以想到,为此,根据图1的减压系统8 的水箱14和换热器-吸附过滤器单元82设置并整合在同一个外壳202里。

确切说,图5的纵截面图所示的涤气器-换热器-吸附过滤器单元200包括设于壳 体202下部内的至少以洗液32填充至最低充填高度204的清洗区206。通过经壳体 缺口伸出的管道208和就流动而言随后的配流件40,从核电站安全壳排出的泄压流 被送往多个就流动而言并联的进流喷嘴42。当流出到洗液池44时,通风流接受湿法 过滤,完全与如图1所示的水箱14相似。

在完成洗液-排气混合物分离后,处于高压且经过清理而没有粗大悬浮微粒的通 风流经过中央室210和进一步向上流过后面的流道或通道212和214(它们的一部分 在外置的环形过滤室16旁经过并与之热接触),朝上流向壳体202的顶盖区216,在 那里转向并经流道218流入水分分离器58和过滤元件60。为强化预热,可通过附加 的加热器228排出高压减压流的一股分流并且在绕过就流动而言处于下游的换热管 98(见下方)的情况下,被直接输送经过吸附过滤器18或者就流动而言前置的区域。 在各过滤元件60的下游侧,泄压流通过流道220在节流机构72的下游方向上被输送 并在那里被减压。在随后的低压部段中,经过减压的排气首先通过多个就流动而言并 排的换热管98继续向下流动,在转向段222通过导流件的适当构型被迫调转方向并 且经过后面的、就流动而言串列的且就几何形状而言与向下延伸的换热管98平行设 置的换热管98又向上流向构成过滤室入口124的贯通口128,进入过滤室16。该过 滤室具有与根据图1或图2的装置中的过滤室16相似的结构。通过过滤室出口128, 在吸附过滤器18内被过滤的泄压流流出到通往烟囱(在此未示出)的管道。

通过在过滤室16旁经过的用于高压泄压流的流道214,实现过滤室16的加热。 在流道214和过滤室16之间的导热的分隔壁86此时构成换热器面66。另外,换热 管98的管壁构成在“流过中央室210的比较热的高压泄压流”与“在进入过滤室16之 前被过热到至少10℃优选高于20℃的露点差异的在换热管98内的低压泄压流”两者 之间的换热器面68。换热管98因此体现为用于事先在节流机构72处被减压的泄压 流的过热部段80。

因而在如图5所示的工况下,洗液32的液面224大致在最低充填高度204区域 中,进而位于转向段222和位于其上的换热管98的下面。即,这些换热管98只是或 至少主要通过在外侧流过它们的且事先在洗液池44里被清洁的高压泄压流来“干燥” 加热。而当充填高度较大且因而液面224在换热管98区域内进一步靠上时,也可以 通过本身由经进流喷嘴42流入的排气被加热的洗液32来部分或甚至完全“湿润”加热 换热管98。可容许的最高充填高度226就在水分分离器58或者是过滤器60的下方 附近。

附图标记列表

2核电站;4安全壳;6内室;8减压系统;10,10'出口;12,12'泄流管道;14水箱; 16过滤室;18吸附过滤器;20烟囱;22管道段;24预过滤器;26旁通管道;28控 制阀;30截止阀;32洗液;34最低充填高度;36加料机构;38管道段;40配流件; 42进流喷嘴;44洗液池;46文丘里管;48流出口;50排出区域;52截止阀;54排 液管;56最高充填高度;58水分分离器;60过滤元件;62流出口;64管道段;66 换热器面;68换热器面;70高压部段;72节流机构;74低压部段;76气体干燥器; 78冷凝液收集容器;80过热部段;82换热器-吸附过滤器单元;84中央室;86分隔 壁;88过滤元件;90入流腔;92排流腔;94内室;96翅片;98换热器管;100顶 盖;102壳体缺口;104分支件;106底部区域;108集管;110壳体缺口;112中央 室壳体;114管道;116管道段;118管道段;120中央室入口;122贯通口;124过 滤室入口;126过滤室壳体;128过滤室出口;130管道段;132冷凝液;134排凝管; 136辅助加热器;138真空限制装置;140排气扇;142分支点;144旁通管道;148 通入点;150减压阀;152冷凝室;154分隔壁;156溢流管;158冷凝液;160流出 口;162最低充填高度;164冷凝室出口;170集气室;180入口端;182循环管道; 184出口端;186流向;188上升段;192管道段;200涤气器-换热器-吸附过滤器单 元;202壳体;204最低充填高度;206清洗区;208管道;210中央腔;212流道; 214流道;216顶盖区;218流道;220流道;222转向段;224液面;226最高充填 高度;228加热器。

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