СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ БЛОКА ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 1994 года по МПК G21D1/02 

Изобретение относится к атомной энергетике, в частности к конструкциям контура охлаждения каналов системы управления и защиты реакторов типа РБМК и других типов для вентиляции баков сбора протечек и дренажей, содержащих радиолизные газы.

Ближайшим техническим решением (прототипом) является система вентиляции баков вспомогательных систем ядерного реактора, содержащая циркуляционный и сливной баки, cоединительные трубопроводы, трубопровод удаления газовой среды и вентиляционную трубу.

Недостатком данной системы является сложность конструкции возможность радиоактивных выбросов в окружающую среду.

Целью изобретения является снижение радиоактивных выбросов путем применения многократной принудительной циркуляции по замкнутому контуру.

Цель достигается тем, что система вентиляции баков вспомогательных систем ядерного реактора, содержащая циркуляционный и сливной баки, соединительные трубопроводы, трубопровод удаления газовой среды и вентиляционную трубу, при этом дополнительно содержит влагоотделитель, два контактных аппарата, два холодильника, три ротационные газодувки, камеру выдержки, вентиляционный короб, трапную систему и сосуд-гидрозатвор, причем влагоотделитель установлен на выходе циркуляционного бака и через упорную арматуру соединен с двумя контактными аппаратами, выходы которых соединены с входами двух холодильников, выходы которых через запорную арматуру соединены с входом трех ротационных газодувок, соединенных через запорную арматуру со сливным баком, выход которого по перемычке соединен с циркуляционным баком, кроме того, холодильники через запорную арматуру, камеру выдержки и вентиляционный короб соединены с вентиляционной трубой, а выходы влагоотделителя и холодильников по конденсату соединены с трапной системой через сосуд-гидрозатвор.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен общий вид системы вентиляции баков контура охлаждения системы управления и защиты реакторов типа РБМК-1000, РБМК-1500.

Система вентиляции баков контура охлаждения системы управления и защиты реакторов типа РБМК-1000, РБМК-1500 содержит циркуляционный бак 1, сливной бак 2, влагоотделитель 3, два контактных аппарата 4, два холодильника 5, три ротационные газодувки 6, соединительные трубопроводы 7, запорную арматуру 8, камеру 9 выдержки, сосуд-гидрозатвор 10, вентиляционный короб 11, вентиляционную трубу 12. Баки соединены перемычкой 13.

Система вентиляции баков контура охлаждения системы управления и защиты реакторов типа РБМК-1000, РБМК-1500 работает следующим образом.

В номинальном режиме через циркуляционный 1 и сливной 2 баки проходит технологическая вода после охлаждения исполнительных механизмов системы управления и защиты, содержащая растворенные радиолизные газы. Кроме того, в сливной бак 2 сбрасывается газоводяная смесь после охлаждения исполнительных механизмов каналов быстрой аварийной защиты (БАЗ). Проходящая через баки технологическая вода и сбрасываемая газоводяная смесь содержит аргон-41, образующийся в активной зоне реактора из аргона-40, который, в свою очередь, как компонент воздуха содержится в технологической воде. До использования данного изобретения насыщение технологической воды воздухом, и соответственно, аргоном-40 происходило в баках при продувке их воздухом с целью разбавления до безопасной концентрации и дальнейшей сдувки радиолизного водорода и кислорода. Вентиляция циркуляционного 1 и сливного 2 баков осуществлялась принудительно через трубопроводы сжатого воздуха с расходом воздуха 150-300 м3/ч, со сдувкой через вентиляционный короб 11 и вентиляционную трубу 12 в окружающую среду.

При этом вместе с радиолизными газами в атмосферу сдувался и радиоактивный аргон-41; а продувка баков воздухом приводила к насыщению технологической воды аргоном-40, что, в свою очередь, производило к поступлению новой "порции" аргона-40 в активную зону реактора. Кроме того, насыщение технологической воды контура кислородом воздуха приводит к снижению рН (увеличению кислотности).

Согласно данному изобретению, продувка баков воздухом исключается. Газ с расходом 300 м³/ч забирается из циркуляционного бака 1 и поступает во влагоотделитель 3. Во влагоотделителе 3 поток газа очищается от капелек воды, конденсат водяного пара сливается в трапную систему через сосуд-гидрозатвор 10. Отделенный от влаги газ поступает в контактный аппарат 4 одной из технологических ниток (вторая нитка может находиться в резерве или ремонте), в котором сначала подогревается в электроподогревателях, а затем поступает на катализатор, где окисляется радиолитическим и атмосферным кислородом. После контактного аппарата 4 газ с температурой 80^оС поступает в холодильник 5. Холодильник 5 выполнены две функции: охлаждает газ для предотвращения перегрева газодувок и конденсирует водяные пары, образующиеся при сгорании водорода. Конденсат отводится в сосуд-гидрозатвор 10. Далее газ поступает во всасывающий коллектор газодувок 6 на всас работающей газодувки 6 и через напорный коллектор по трубопроводу поступает в газовый объем сливного бака 2. Из сливного бака 2 в циркуляционный бак 1 газ перетекает по перемычке 13.

В замкнутую систему вентиляции поступает азот с расходом 6-7 м³/ч из газоводяной смеси каналов быстрой аварийной защиты, поэтому необходимо часть газов с тем же расходом сбрасывать из системы. Для этих целей предназначен трубопровод связи выходного трубопровода холодильника 5 и камеры 9 выдержки с запорной арматурой 8. Камера 9 выдержки предназначена для подавления активности дебалансного газа, сбрасываемого из системы вентиляции баков. Из камеры 9 выдержки газ отводится по соединительному трубопроводу 7 в вентиляционный короб 11 и в вентиляционную трубу 12.

Объем камеры 9 выдержки около 140 м³. При этом реализуется зависимость:
A = K×lnG1+ × 10³; , где А - активность выброса аргона-41 в окружающую среду, Ки/ч;
К - постоянная выброса после камеры выдержки (10^-4 Ки/л);
G_д - расход дебалансного газа, сбрасываемого в окружающую среду после камеры выдержки, м³/м;
G_в - расход сжатого воздуха на продувку баков СУЗ, м³/ч;
G_баз - расход азота на продувку исполнительных механизмов каналов БАЗ, м³/ч;
10³ - переводной коэффициент размерностей.

В данном изобретении при отсутствии продувки баков воздухом (G_в = 0), математическое выражение принимает вид
A = K×lnG_д×1×10³.

Началась опытно-промышленная эксплуатация системы вентиляции баков, результаты ее представлены в таблице.

Из приведенных данных следует, что выброс радиоактивного аргона-41 в окружающую среду практически полностью исключен. Это подтверждается анализами проб активности газов, взятых из системы вентиляционной трубы. Причем анализ нуклидного состава выбросов показывает отсутствие изотопов аргона в пределах чувствительности измерительного прибора (1 х 10^-12Ки/л). Содержание водорода в атмосфере баков контура понизилось за счет работы контактного аппарата 3, а значение рН технологической воды возросло (снизилась кислотность) за счет замещения воздушной атмосферы баков на азотную.

Эксплуатация системы вентиляции баков СУЗ показала надежность ее работы, простоту и доступность в обслуживании. Кроме того, незначительное снижение кислотности среды (воды контура охлаждения СУЗ) за счет уменьшения содержания кислорода, растворенного в воде вследствие замещения воздушной атмосферы баков на азотную, приводит в свою очередь к улучшению условия эксплуатации металла системы контура охлаждения СУЗ, увеличивает время эксплуатации фильтров, используемых для поддержания качества воды в заданных нормируемых пределах, т. е. увеличение фильтроцикла. Снижаются выбросы трития в атмосферу вследствие его окисления кислородом в контактном аппарате и сливе образовавшейся при этом тяжелой воды через сосуд-гидрозатвор в систему специальной очистки воды.

Сущность изобретения: система вентиляции баков вспомогательных систем ядерного реактора содержит циркуляционный и сливной баки, соединенные перемычкой. На выходе циркуляционного бака установлен влагоотделитель, выход которого по конденсату соединен с трапной системой через сосуд-гидрозатвор. Влагоотделитель через запорную арматуру соединен с двумя контактными аппаратами, выходы которых соединены с входами двух холодильников. За холодильниками установлены ротационные газодувки, соединенные через запорную арматуру со сливным баком. Кроме того, холодильники через запорную арматуру, камеру выдержки и вентиляционный короб соединены с вентиляционной трубой. При работе системы происходит многократная принудительная циркуляция газов по замкнутому контуру, что приводит к снижению радиоактивных выбросов в окружающую среду. 1 ил. , 1 табл.

СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ БАКОВ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА, содержащая циркуляционный и сливной баки, соединительные трубопроводы, трубопровод удаления газовой среды и вентиляционную трубу, отличающаяся тем, что дополнительно содержит влагоотделитель, два контактных аппарата, два холодильника, три ротационные газодувки, камеру выдержки, вентиляционный короб, трапную систему и сосуд-гидрозатвор, причем влагоотделитель установлен на выходе циркуляционного бака и через запорную арматуру соединен с двумя контактными аппаратами, выходы которых соединены с входами двух холодильников, выходы которых через запорную арматуру соединен с входами трех ротационных газодувок, соединенных через запорную арматуру со сливным баком, выход которого по перемычке соединен с циркуляционным баком, кроме того, холодильники через запорную арматуру, камеру выдержки и вентиляционный короб соединен с вентиляционной трубой, а выходы влагоотделителя и холодильников по конденсату соединены с трапной системой через сосуд-гидрозатвор.