核电站制造技术

本发明专利技术涉及一种核电站(1)，其包括安全容器(2)，该安全容器(2)具有用于容纳可裂变的核燃料的反应堆压力容器(3)、气溶胶过滤级(6，6’)和泄压管道(8)，借助该泄压管道(8)将在气溶胶过滤级(6，6’)中过滤的气体体积流通过安全容器(2)中的套管输出到环境，其中，核电站还包括碘过滤级(7，7’)，借助该碘过滤级(7，7’)，在气溶胶过滤级(6，6’)中已过滤的气体体积流在输出到环境之前可过滤，其中，碘过滤级(7，7’)也布置在安全容器(2)的内部。为改进开头所述类型的核电站，按本发明专利技术规定，气溶胶过滤级(6，6’)和碘过滤级(7，7’)这样相互连接，使得气体体积流在基本上相同的压力水平上从气溶胶过滤级(6，6’)转移到碘过滤级(7，7’)中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种核电站包括安全容器，该安全容器具有：用于容纳可裂变的核燃料的反应堆压力容器、气溶胶过滤级、泄压管道，借助该泄压管道使气溶胶过滤级中过滤的气体体积流通过安全容器中的套管输出到环境，此外，该安全容器还包括碘过滤级，借助该碘过滤级，气溶胶过滤级中已过滤的气体体积流在输出到环境之前可过滤，其中，碘过滤级布置在安全容器的内部。
技术介绍
在核电站工作时，由于故障情况，例如冷却剂故障情况会出现，不再可能从中充分地散热。由于缺乏冷却会导致反应堆压力容器也称作反应堆的过热，导致由此造成的来自反应堆的初级回路的冷却水的蒸发以及导致反应堆地基中的水泥的毁坏。由此产生大量的蒸汽和未冷凝的气体，该气体导致在安全容器中形成压力，该安全容器压力密封地包围反应堆和初级回路的构件。根据现有技术，在高压水反应堆中根据结构方式，在堆芯熔化事故时大致2至5天之后达到2.5至9bar之间的安全容器的故障压力。然后，在安全容器的环境中(取决于自然的无其他外部措施进行的衰变过程)仅还存在原始由堆芯熔化形成的、放射性气溶胶的量的部分。作为在1986年切尔诺贝利(苏联)中发生的故障的后果，为了预防由于安全容器的突然崩溃导致的残留活性不被控制的释放并且为了进一步减少被释放的放射性量，德国所有的核电站都配有泄压过滤装置(通风过滤器)。在日本福岛2011年的反应堆灾难之后，在日本和其他国家都开始给核电站的安全容器配备通风过滤器。尤其对于在堆芯熔化事故中出现的在安全容器内的极端条件，气体温度至250℃和压力至9bar，由当时的卡尔斯鲁厄堆芯研究中心开发了一种过滤器系统(所谓的干燥过滤方法)由此可以将由放射性气溶胶和气态的放射性
的碘或其有机碘化合物造成的环境污染减少数个数量级。干燥过滤方法是完全无源或被动的系统，一般包括：-气溶胶过滤器的金属毛毡过滤器用于挡住由空气携带的放射性气溶胶-特别掺杂的或专用配量的分子筛-吸附剂用于化学吸附气态的放射性碘和其有机化合物。在堆芯熔化事故中，安全容器的压力下的气体-蒸汽-混合物通过因此在通过高效故障过滤器之后才导入到废气排放囱。泄压防止安全容器由于超压而崩溃，过滤器系统保护环境不会遭受空气携带的放射性气溶胶和碘化合物的破坏。从DE2011056889B3中得知在核电站的泄压装置中使用一种气溶胶-过滤器设备，该气溶胶-过滤器设备能够更多地输出热量。DE3815850A1描述一种用于给核电站泄压的方法，其中，首先以金属毛毡过滤器将泄压流去湿和气溶胶过滤，然后通过膨胀干燥泄压流，之后已干燥的泄压流与分子筛直接接触以便碘吸附过滤。由DE3815850A1已知的方法导致的问题是，在故障情况中存在较高的压力以及由于水蒸汽存在较高的空气湿度，其中，水蒸汽使通过分子筛的碘吸附过滤由于水分子在分子筛中的积聚(抑制)而不可能。已干燥的泄压流才可以有效地导引通过分子筛。由于故障情况中存在的在安全容器内部的高压(2至9bar)，泄压流一般通过前置于碘过滤器的节流阀(也称为减压阀或膨胀阀)的干燥仅在安全容器的外部进行，其中，但体积增加了数倍。泄压流在安全容器外部的干燥带来的缺点是：一方面泄压流为干燥的目的体积增加数倍要求相应地大尺寸的过滤器设备，另一方面，放射性气溶胶和气态的放射性碘以及含有其有机化合物泄压流的过滤发生在安全容器的外部，也就是说在控制范围之外。这使得需要附加的屏蔽措施来保护人员和环境不会遭受放射性，尤其是碘的放射性同位素和其有机化合物的影响。此外，由于在泄压流和过滤器设备之间高的温度差存在安全容器之外的过滤器设备中的冷凝风险，由此尤其是放射性的残留冷凝物保留在位于安全容器外部的过滤器设备中。按一种实施变型，在前述的DE3815850A1中或DE3806872A1规定，在气溶胶过滤级旁也设有在安全容器内部的碘过滤级，从而避免了大量的前
述缺点。为确保足够的分离度，在气溶胶过滤级和碘过滤级之间提供节流阀用于降低压力，也就是说膨胀，从而实现了足够大的露点距离，以确保碘吸附机制。但还为了确保在碘过滤级和安全容器外部的环境之间存在压力降，为泄压强制需要的是，另一个节流阀在流动方向上观察布置在碘过滤级之后，该碘过滤级保证在碘过滤级中一定的压力。该第二节流阀必须能与个性化存在的压力比匹配并且需要控制单元。因此还要求，碘过滤级的壳体必须设计得极其稳定，以经受住故障情况中存在的、在碘过滤级的外部范围，也就是说在安全容器内部，和碘过滤级的内部区域之间的压力降。
技术实现思路
现在本专利技术所要解决的技术问题是，改进开头所述类型的核电站，以避免前述的缺点。该技术问题解决的方案是，气溶胶过滤级和碘过滤级这样相互连接，使得气体体积流从气溶胶过滤级到碘过滤级中的转移在基本上相同的压力水平上进行。因此，“在基本上相同”的压力水平的限定引起的原因是，由系统决定地会存在一定的压力损失，例如在管道长度上的自然压力损失。在本申请意义上，在气溶胶过滤级和碘过滤级之间可能的压力偏差仅小于200mbar。按本专利技术省掉在碘过滤级之前的膨胀干燥，亦即在气溶胶过滤级和碘过滤级之间不存在膨胀阀。出于此原因，还省掉了附加的可控的用于维持一个确定的最小压力的节流阀，该节流阀一般在气体体积流的流动方向上设置在碘过滤级之后。按本专利技术，据此通常取消膨胀阀在整个泄压管道中的布置。因此，碘过滤级在故障情况下在高压范围内工作，亦即，在碘过滤级中存在与安全容器中的压力大致相同的压力。当然，从安全容器的内部空间经过气溶胶过滤级、碘过滤级、连接它的管道和泄压管道存在一定的压力降，该压力降能够使气体体积流排出到环境。在泄压流输出到环境之前，它可以从泄压管道例如导入到烟道或首先通入废气排放通道，它又通入烟道。但泄压管道备选地也可以直接地通入环境。以碘过滤级按本专利技术在高压范围内使用的事实，不顾专业领域长期存在的偏见，即碘过滤级中使用的吸附剂仅在具有露点距离即待过滤的气体体积流通过膨胀被干燥时可靠地作用。与之相关还适用的规则是，分离度在露点
距离也增大时变大。但在本申请人的实验装置的范围内，巧合的发现，即使在露点距离为约0K时，也可在现今使用的吸附剂中实现足够大的分离度。而现已发现，吸附剂即使在较高的空气湿度中或在露点条件(它冷凝)下，工作完全正常，从而才可以完全省掉在气溶胶过滤级和碘过滤级之间的泄压流的膨胀。由于取消了在碘过滤级之前的膨胀阀(在待过滤的气体体积流的流动方向上观察)得到下列的优点。与气溶胶过滤级相似地在现行的不超过10bar的超压下使用碘过滤级，由此可得出，相比传统使用的碘过滤级输送与压力几乎成正比更小的气体体积流。由于明显更低的待过滤的气体体积流现在可以明显更小地构造碘过滤级，这尤其在安全容器内部狭窄的条件中变得重要。因此也实现了在可能的安装位置方面的灵活性以及在碘过滤级设计时明显更好的手动可操作性。另一个优点在于，总是存在足够的压力降，这必须为通风的无源系统保证而存在。也在输送气体体积流的管道方面，更少的气体体积流是有利的，因为它可以具有相应更小的管直径。这又意味着在管道铺设方面获得的自由度，因为它需要明显更小的空间。通过取消在碘过滤级之前的膨胀干燥也保证，即使管道不超过几百米和由此引起的压力损失，在泄压管道中也总是保持足以导出气体体积流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核电站(1)，包括‑安全容器(2)，其具有：‑用于容纳可裂变的核燃料的反应堆压力容器(3)‑气溶胶过滤级(6，6’)‑泄压管道(8)，借助所述泄压管道(8)使所述气溶胶过滤级(6，6’)中过滤的气体体积流通过安全容器(2)中的套管输出到环境，‑以及碘过滤级(7，7’)，借助所述碘过滤级(7，7’)使气溶胶过滤级(6，6’)中已过滤的气体体积流在输出到环境之前可过滤，其中，碘过滤级(7，7’)布置在所述安全容器(2)的内部，其特征在于，所述气溶胶过滤级(6，6’)和所述碘过滤级(7，7’)这样相互连接，使得气体体积流从气溶胶过滤级(6，6’)到碘过滤级(7，7’)中的转移在基本上相同的压力水平上进行。

【技术特征摘要】
2014.12.19 DE 102014018810.81.一种核电站(1)，包括-安全容器(2)，其具有：-用于容纳可裂变的核燃料的反应堆压力容器(3)-气溶胶过滤级(6，6’)-泄压管道(8)，借助所述泄压管道(8)使所述气溶胶过滤级(6，6’)中过滤的气体体积流通过安全容器(2)中的套管输出到环境，-以及碘过滤级(7，7’)，借助所述碘过滤级(7，7’)使气溶胶过滤级(6，6’)中已过滤的气体体积流在输出到环境之前可过滤，其中，碘过滤级(7，7’)布置在所述安全容器(2)的内部，其特征在于，所述气溶胶过滤级(6，6’)和所述碘过滤级(7，7’)这样相互连接，使得气体体积流从气溶胶过滤级(6，6’)到碘过滤级(7，7’)中的转移在基本上相同的压力水平上进行。2.按权利要求1所述的核电站，其特征在于，所述气溶胶过滤级(6)和所述碘过滤级(7)通过管道相互连接。3.按权利要求1所述的核电站，其特征在于，所述气溶胶过滤级(6’)和所述碘过滤级(7’)布置在相同的过滤器壳体(50)的内部，从而形成组合的气溶胶-碘-过滤器单元(41)。4.按权利要求3所述的核电站，其特征在于，所述气溶胶过滤级(6’)的出口横截面相当于所述碘过滤级(7’)的入口横截面。5.按权利要求3或4所述的核电站，其特征在于，组合的气溶胶-碘-过滤器单元(41)的在流动方向上延伸的深度(t)在1400mm到2000mm之间，组合的气溶胶-碘-过滤器单元(41)的垂直于流动方向延伸的高度(h)在2500mm到2900mm之间。6.按权利要求1至5之一所述的核电站，其特征在于，所述碘...

【专利技术属性】
技术研发人员：C埃尔卡巴利，H费尔瑟，P豪施，C施温海姆，
申请(专利权)人：卡夫里昂德国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE