СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ВЫБРОСОВ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГАЗОВ, ВОДЯНОГО ПАРА С ДИСПЕРСНЫМ МАТЕРИАЛОМ И РАДИОАКТИВНОЙ ПЫЛЬЮ ПРИ АВАРИИ АТОМНЫХ РЕАКТОРОВ Российский патент 2016 года по МПК G05B13/00 

Изобретение относится к области управления и регулирования экологической безопасностью при аварийных ситуациях на предприятиях атомной промышленности, а именно при авариях атомных реакторов на АЭС с разрушением реактора.

На существующих атомных электростанциях в случае аварий предусмотрена система охлаждения и заливка их водой.

Однако данная система малоэффективна, кроме этого вызывает дополнительно радиационное загрязнение водоемов, рек, морей и океанов (см. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. Учебное и справочное пособие. - М.: Финансы и статистика, 2000. - 672 с.: ил.).

Прототипом данного изобретения является система автоматического управления и регулирования промышленной и экологической безопасностью выбросов высокотемпературных паров и газов с дисперсным материалом (сажей) в аппаратах после предохранительных клапанов в аварийной ситуации (патент на изобретение №2518868, опубл. 10.06.2014, Бюл. №16), имеющая:

а) устройство для сбора газов с сажей - приемную трубу;

б) сажеотделитель для отделения дисперсного материала из газового потока.

Однако эта система полностью не обеспечивает безопасность радиационных выбросов, так как в сажеуловителях применяется вода, не обладающая дезактивирующими свойствами.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы системы очистки при выбросах высокотемпературных газов, водяного пара с дисперсным материалом с радиоактивной пылью.

Указанная задача решается тем, что в системе автоматического управления и регулирования экологической безопасностью выбросов радиоактивных высокотемпературных газов водяного пара с дисперсным материалом и радиоактивной пылью при аварии атомных реакторов согласно изобретению имеется:

1. Блок контроля за аварийной ситуацией с регулирующим клапаном на линии сброса из металлического кожуха безопасности радиоактивных высокотемпературных газов, водяного пара, пыли в конденсатор-дезактиватор первой ступени; устройство для сбора высокотемпературных радиоактивных газов, водяного пара, дисперсного материала и радиоактивной пыли - металлический кожух безопасности сварной конструкции, обрамляющий реактор, причем металлический кожух своей верхней конусной частью через отвод подсоединен к центральной трубе конденсатора-дезактиватора первой ступени; после конденсатора-дезактиватора первой ступени система содержит дополнительно конденсатор-дезактиватор второй ступени.

2. Конденсатор-дезактиватор первой ступени и конденсатор-дезактиватор второй ступени заполнены дезактивирующим раствором, состоящим из 4% водного раствора марганцевокислого калия и 0,5% водного раствора серной кислоты.

3. Конденсатор-дезактиватор первой ступени представляет собой трубу из материала Х18Н10Т, диаметром 500 мм, высотой 1000 мм, имеющую внизу эллиптическое днище и три штуцера: один для воздушника диаметром 200 мм, второй для подачи дезактивирующей смеси диаметром 100 мм и третий диаметром 250 мм для сброса через регулирующий клапан отработанной дезактивирующей смеси в грязенакопитель, дополнительно имеет уровнемер для измерения уровня дезактивирующей смеси LGS (HL) и регулирующий клапан сброса отработанной дезактивирующей смеси в грязенакопитель.

4. В конденсаторе-дезактиваторе первой ступени имеется шнековый завихритель, находящийся в сетке-кожухе, выполненной в виде цилиндрической металлической сетки с ячейками 5-8 мм.

5. Шнековый завихритель прикреплен к ребрам жесткости сетки-кожуха, к центральному стержню конденсатора-дезактиватора первой ступени, выполнен из металлической ленты сечением 2×100 мм, имеет угол атаки 30°.

6. Конденсатор-дезактиватор второй ступени представляет собой трубу (материал Х18Н10Т) диаметром 400 мм.

7. Конденсатор-дезактиватор второй ступени имеет центральную перфорированную трубу и три штуцера: один диаметром 100 мм для подачи дезактивирующей смеси в аппарат; второй диаметром 150 мм для воздушника; третий диаметром 200 мм для сброса через регулирующий клапан отработанной дезактивирующей смеси в грязенакопитель, дополнительно имеет уровнемер LGS (HL).

8. Центральная труба конденсатора-дезактиватора второй ступени имеет перфорацию с отверстиями диаметром 2-3 мм на длину погружения трубы в слой жидкости дезактивирующего раствора конденсатора-дезактиватора второй ступени.

9. В системе установлена дополнительная металлическая из материала Х18Н10Т заглубленная горизонтальная цилиндрическая емкость объемом 60 м³ для сбора отработавшей дезактивирующей смеси из грязенакопителей первой и второй ступени, жидкости после барабанного вакуум-фильтра, шнека и всех сбросов с оборудования, входящего в систему.

На фигуре представлена схема системы автоматического управления и регулирования экологической безопасности выбросов радиоактивных высокотемпературных газов, водяного пара с дисперсным материалом и радиоактивной пылью при аварии атомного реактора.

Система содержит блок 1 контроля над аварийной ситуацией с регулирующим клапаном 2 на линии сброса из металлического кожуха. Система имеет устройство для сбора выбросов после аварии атомного реактора: высокотемпературных радиоактивных газов, водяного пара, дисперсного материала и радиоактивной пыли - металлический кожух 3 безопасности, который обрамляет атомный реактор 4 и имеет регулирующий клапан 2 на линии сброса в конденсатор-дезактиватор 5 первой ступени. Конденсатор-дезактиватор 5 первой ступени и конденсатор-дезактиватор 6 второй ступени заполняются дезактивирующей смесью: водным раствором 4% марганцовокислого калия и водным раствором 0,5% серной кислоты, которая готовится в специальной емкости 7 и насосом 8 подается в конденсаторы-дезактиваторы 5, 6 первой и второй ступени. Система имеет барабанный вакуум-фильтр 9 для отделения дисперсного материала и радиоактивной пыли с последующим сбором их шнеком 10 для утилизации в прорезиненные мешки 11.

В случае аварии атомного реактора 4 высокотемпературные радиоактивные газы из металлического кожуха 3 безопасности через регулирующий клапан 2 по отводной трубе поступают в конденсатор-дезактиватор 5 первой ступени на шнековый завихритель 12, где дисперсный материал и радиоактивная пыль отбрасываются центробежной силой к сетке-кожуху 13, а так как с наружной стороны сетка-кожух 13 смачивается дезактивирующей смесью в конденсаторе-дезактиваторе 5 первой ступени, то дисперсный материал и радиоактивная смесь набухают и скользят вниз аппарата. Далее через регулирующий клапан 14 в грязенакопитель 15 первой ступени, а из нее насосом 16 на барабанный вакуум-фильтр 9 для отделения дисперсной фазы ножом-пластиной 17 с последующей подачей шнеком на упаковку в просвинцованные резиновые мешки 11, которые загружаются в бронированные контейнеры для утилизации за пределы АЭС.

Газовый поток, освобожденный от дисперсного материала, проходит через слои дезактивирующего раствора, дезактивируется, конденсируется и выходит через воздушник 18 в центральную трубу 19 конденсатора-дезактиватора 6 второй ступени. Газы и водяной пар проходят через перфорированную часть центральной трубы 19, погруженную в дезактивирующую смесь, где они дезактивируются и конденсируются. Отработанный дезактивирующий раствор сбрасывается в грязенакопитель 20 второй ступени и далее в общий грязенакопитель 21. В системе имеется дополнительная металлическая (материал Х18Н10Т) заглубленная горизонтальная цилиндрическая емкость объемом 60 м³ (на фигуре условно не показана) с насосом для ее автоматической откачки; в эту емкость также собирается жидкость после барабанного вакуум-фильтра 9, шнека 10 и все сбросы с оборудования, входящего в предлагаемую систему. Емкость после ее заполнения автоматически откачивается насосом в металлические контейнеры для ее утилизации за пределы АЭС.

Применение предложенной системы на атомных электростанциях повысит безопасность их работы и исключит в случае аварии реактора выбросы в атмосферу дисперсного материала, радиоактивной пыли, высокотемпературного радиоактивного газа и водяного пара.

Изобретение относится к системам радиационной безопасности АЭС. Система содержит блок контроля за аварийной ситуацией с регулирующим клапаном и цилиндрический металлический кожух для сбора высокотемпературных радиоактивных газов и водяного пара, дисперсного материала и радиоактивной пыли, обрамляющий реактор. Кожух своей верхней конусной частью через отвод подсоединяется к центральной трубе конденсатора-дезактиватора первой ступени. Система содержит после кожуха две ступени дезактивации: конденсаторы-дезактиваторы первой и второй ступени, исключающие выбросы после реактора в атмосферу, которые заполняются через регулирующие клапаны дезактивирующим раствором Конденсатор-дезактиватор первой ступени служит для дезактивации дисперсного материала и радиоактивной пыли, а конденсатор-дезактиватор второй ступени - для дезактивации и конденсации высокотемпературного радиоактивного газа, водяного пара, который барботируется через слой дезактивирующей жидкости. Технический результат - повышение надежности работы системы при аварии атомного реактора. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система автоматического управления и регулирования экологической безопасностью выбросов радиоактивных, высокотемпературных газов, водяного пара с дисперсным материалом и радиоактивной пылью при аварии атомных реакторов, содержащая блок контроля за аварийной ситуацией с регулирующим клапаном на линии сброса из металлического кожуха безопасности радиоактивных высокотемпературных газов, водяного пара, пыли в конденсатор-дезактиватор первой ступени; устройство для сбора высокотемпературных радиоактивных газов, водяного пара, дисперсного материала и радиоактивной пыли - металлический кожух безопасности сварной конструкции, обрамляющий реактор, причем металлический кожух своей верхней конусной частью через отвод подсоединен к центральной трубе конденсатора-дезактиватора первой ступени; после конденсатора-дезактиватора первой ступени система содержит дополнительно конденсатор-дезактиватор второй ступени.

2. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что конденсатор-дезактиватор первой ступени и конденсатор-дезактиватор второй ступени заполнены дезактивирующим раствором, состоящим из 4% водного раствора марганцевокислого калия и 0,5% водного раствора серной кислоты.

3. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что конденсатор-дезактиватор первой ступени представляет собой трубу из материала Х18Н10Т, диаметром 500 мм, высотой 1000 мм, имеющую внизу эллиптическое днище и три штуцера: один для воздушника диаметром 200 мм, второй для подачи дезактивирующей смеси диаметром 100 мм и третий диаметром 250 мм для сброса через регулирующий клапан отработанной дезактивирующей смеси в грязенакопитель, дополнительно имеет уровнемер для измерения уровня дезактивирующей смеси LGS (HL) и регулирующий клапан сброса отработанной дезактивирующей смеси в грязенакопитель.

4. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что в конденсаторе-дезактиваторе первой ступени имеется шнековый завихритель, находящийся в сетке-кожухе, выполненной в виде цилиндрической металлической сетки с ячейками 5-8 мм.

5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что шнековый завихритель прикреплен к ребрам жесткости сетки-кожуха к центральному стержню конденсатора-дезактиватора первой ступени, выполнен из металлической ленты сечением 2×100 мм, имеет угол атаки 30°.

6. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что конденсатор-дезактиватор второй ступени представляет собой трубу (материал Х18Н10Т) диаметром 400 мм.

7. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что конденсатор-дезактиватор второй ступени имеет центральную перфорированную трубу и три штуцера: один диаметром 100 мм для подачи дезактивирующей смеси в аппарат; второй диаметром 150 мм для воздушника; третий диаметром 200 мм для сброса через регулирующий клапан отработанной дезактивирующей смеси в грязенакопитель, дополнительно имеет уровнемер LGS (HL).

8. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что центральная труба конденсатора-дезактиватора второй ступени имеет перфорацию с отверстиями диаметром 2-3 мм на длину погружения трубы в слой жидкости дезактивирующего раствора конденсатора-дезактиватора второй ступени.

9. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что в системе установлена дополнительная металлическая из материала Х18Н10Т заглубленная горизонтальная цилиндрическая емкость объемом 60 м³ для сбора отработавшей дезактивирующей смеси из грязенакопителей первой и второй ступени, жидкости после барабанного вакуум-фильтра, шнека и всех сбросов с оборудования, входящего в систему.