可用于在核环境中提供呼吸气体的系统技术方案

一种可用于核环境中的系统提供了与部署系统流体连通的液化的可呼吸气体的储器。该部署系统使用来自储器的可呼吸气体的流来操作燃气涡轮机，该燃气涡轮机运行与其机械连接的发电机，以产生存储在电池组中的电力。然后，可呼吸气体的流从涡轮机流出，并在换热器和出口之间分流，所述换热器与主控制室的内部区域处于热交换关系，所述出口向控制室提供可呼吸气体。流的流过换热器的那部分冷却主控制室。流的向主控制室提供可呼吸气体的另一部分也循环主控制室内的气氛。

A system for providing breathing gas in a nuclear environment.

A system that can be used in a nuclear environment provides a reservoir of liquefied respirable gas connected to the deployment system. The deployment system uses a flow of breathable gas from the reservoir to operate a gas turbine, which operates a generator connected to its mechanical connection to generate electricity stored in the battery pack. Then the flow of the breathable gas flows out of the turbine and distributs between the heat exchanger and the outlet. The heat exchanger is in a heat exchange relationship with the internal area of the main control room, which provides a breathable gas to the control room. The flow flows through the part of the heat exchanger's main cooling control room. The flow provides another part of the main control room for breathing gas, and also circulate the atmosphere in the main control room.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可用于在核环境中提供呼吸气体的系统
所公开和要求保护的构思整体涉及核环境，并且更具体地涉及一种可用于在核环境中在紧急情况或其他情况下向例如主控室的位置的内部区域提供可呼吸气体和冷却的系统。
技术介绍
众所周知，核电厂和其他核环境为了某些目的而采用核裂变或核聚变。由于在这种核环境中存在潜在的危险，因此实施了许多控制系统和保护系统。例如，在核电站中，核环境通常包括一个主控室，在所述主控室中控制核反应堆和支持设备以及系统。虽然这种核环境一般对其预定目的有效，但它们并不是不受限制。例如，核环境的主控室通常由负责操作诸如核环境的控制系统和保护系统的各种系统的人员负责。在发生紧急情况(例如失去冷却剂)或其他紧急情况的事件时，主控室有时会失去电力供应。这是不希望的，原因在于电力馈送提供电力来运行控制系统和保护系统，并且还为用于控制主控室内的环境所需的空调系统供电。尽管已提出使用备用柴油发电机应对超设计基准事故(BDBA)，但这种基于柴油发电机的解决方案通常既需要时间又需要人力。在主柴油发电机可能不可用的罕见情况下，主控室会迅速变热并且其可呼吸空气的质量也会迅速恶化。也使用电池，但通常电池只用于操作与安全相关的设备。空气质量的这种恶化可能包括氧气耗尽、二氧化碳水平增加以及气载放射性粒子进入，所有这些都是不希望的。尽管已经提出备用电池来应对柴油发电机不可用的情况，但是这样的备用电池系统具有有限的容量，通常为24小时，这可能不足以让人员执行所有的与安全相关的操作。如果在备用电池达到其操作能力(大约二十二小时)结束时尚未完成在紧急情况下需要完成的各种紧急操作程序和其他程序，则自动降压系统(ADS)将进行用洪水充满反应堆安全外壳。这样的洪水是不可取的，因为之后需要进行大量的清理工作。因此希望得到改进。
技术实现思路
可用于核环境的改进系统提供了与部署系统流体连通的液化可呼吸气体的储器。该部署系统使用来自储器的可呼吸气体来操作燃气涡轮机，该燃气涡轮机运行与之机械连接的发电机，以产生存储在电池组中的电力。然后，可呼吸气体流从涡轮机流出，并在与主控室的内部区域处于换热关系的换热器与向控制室提供可呼吸气体的出口之间分流。流过换热器的流的那部分冷却主控室。向主控室提供可呼吸气体的流的另一部分还使得控制室内的气氛循环。因此，所公开和要求保护的构思的一个方面提供一种系统，该系统使用液化可呼吸气体的储器，该液化可呼吸气体除了向主控室提供包括氧的可呼吸气体，还用于产生电力和/或冷却主控室。所公开和要求保护的构思的另一个方面是提供一种改进的系统，其为控制核环境的控制设备提供持续的电力来源。因此，所公开和要求保护的构思的一个方面是提供一种改进的系统，该系统被构造用于与核环境的内部区域结合使用，该内部区域至少部分地被封闭。该系统通常可以被描述为包括：储器，在储器中储存可呼吸气体，所述可呼吸气体的储存条件为温度低于储器外部的环境温度以及压力大于储器外部的环境压力中的至少一者，所述储器被构造成响应于命令而输出所述可呼吸气体流；控制设备，所述控制设备与所述储器连接并被构造成在预定情况下向所述储器提供所述命令；以及部署系统，所述部署系统被构造成接收流。该部署系统通常可以被描述为包括以下中的至少一者：换热器，该换热器通常可以被描述为包括多条流动通道，该多条流动通道与该储器流体连通并且与该内部区域处于换热关系中，所述多条流动通道被构造为接收通过其中的流的至少一部分并且将内部区域内的热量传递给它；以及发电设备，所述发电设备一般可以被描述为包括机械连接在一起的涡轮机和发电机，涡轮机与储器流体连通并被构造成接收通过其中的流的至少一部分并且可从中操作以使发电机产生电力。附图说明当结合附图阅读时，可以从以下描述中获得对所公开和要求保护的构思的进一步理解，在附图中：图1是根据所公开和要求保护的构思的改进系统的示意图；和图2是图1系统的控制器的示意图。在整个说明书中相似的附图标记表示相似的部件。.具体实施方式根据所公开和要求保护的构思的改进系统4在图1中示意性地显示为可用于诸如核电站或其他核环境的核环境8中。核环境8包括主控室12，该主控室具有至少部分封闭的内部区域。虽然在此没有明确描述，但应该理解的是，主控室12包括过滤器和单向压力阀，该单向压力阀使得主控室12能够稍微加压，即，保持在至少略微超过存在于主控室12外部的环境压力的压力下，以避免气载放射性粒子进入。核环境8包括控制设备16和与其相对应的设备，该控制设备16包括各种控制系统和安全系统。控制设备16整体上分布在整个核环境8中而且包括控制器20，该控制器20至少部分地位于主控室12内并且可操作以控制控制设备16的各种系统。控制设备16还包括位于辅助室28中的远程控制器24，该辅助室28与主控室12分隔开并且具有至少部分被封闭(诸如以主控室的方式封闭)的内部区域。控制设备16另外包括在图1中被描绘为位于设备室40内的示例性的电池组32和示例性的设备组36。设备室40具有内部区域，并且在所描绘的示例性实施例中至少部分被封闭。应理解的是，图1旨在描述电池组32的至少一部分和/或设备组36的至少一些设备布置在设备室40内的事实，并且还应理解的是，其他控制设备可能位于核环境内的其他地方8。可以说本专利技术的系统4包括储存罐设备44，储存罐设备44包括液态空气的储器或处于液化状态的可呼吸气体配剂的储器48。在这方面，应理解的是，由于空气的各种组分在不同的温度和压力下各自达到其自身的液态，因此空气已经液化，所以“液态空气”本身不存在。由此，表述“液态空气”及其变型应广义地指呈液体形式的气体混合物，并且在其气体形式中，可作为空气由人类呼吸。储器48因此包括储存在其中的液态空气，液态空气呈19％-23.5％为液化氧气且其余为液化氮气的形式。在所描述的示例性实施例中，储器48包括以数字52A、52B和52C指示的三个液态空气储存罐，注意到的是，在此液态空气储存罐可以单独地或共同地用数字52表示。液态空气储存罐52是在壁之间具有绝热性并位于核环境8中某处的双壁储存罐，其可能位于任何建筑物之外，并可能暴露于这些元件中。液态空气储存罐52在其中以液体形式储存可呼吸气体，以在诸如紧急事件或其他此类事件的预定事件期间进行存储和可能的供应。液态空气储存罐52在其中在约-250℉的温度和150-200psig的压力下、以液化状态保持可呼吸气体。这与将其中的压缩空气保持在环境温度和大概4,000psi下的常规压缩空气储存罐相反。因此，液态空气储存罐52在其中以低于液态空气储存罐52外部的环境温度的温度且以高于液态空气储存罐52外部的环境压力的压力、以液体形式存储可呼吸气体。由于液态空气储存罐52本身并未冷藏，而是依靠绝热来保持可呼吸气体寒冷，因此其中的液态内含物的一部分变成气态，由此必须被排出。这导致内含物中的某些损失，可能每天损失内含物的0.4％。必须偶尔更换这种已经变成气态且已排出的可吸入气体。而且，由于排出的气体通常为大约95％的氮气，所以液态空气储存罐52内部的液化氧气和液化氮气之间的平衡可随时间而改变。由此，储存罐设备44还包括填充罐52D，该填充罐可通过填充管线56与补给车60连接，该补给车向填充罐52D提供液化氧气和液化氮气的特定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种构造成用于与核环境(8)的内部区域(12)结合使用的系统(4)，所述内部区域至少部分地被封闭，所述系统包括：储器(48)，在储器中储存有可呼吸气体，所述可呼吸气体的储存条件为温度低于所述储器外部的环境温度以及压力大于所述储器外部的环境压力中的至少一者，所述储器被构造成响应于命令而输出可呼吸气体的流；控制设备(16)，所述控制设备与所述储器连接并且被构造成在预定情况下向所述储器提供所述命令；部署系统(84)，所述部署系统被构造成接收所述流，所述部署系统包括以下中的至少一者：换热器(92)，所述换热器包括多条流动通道(190)，所述多条流动通道与所述储器流体连通并且与所述内部区域处于换热关系，所述多条流动通道被构造为通过其接收所述流的至少一部分并且将热量从所述内部区域内传递给所述流的所述至少一部分；以及发电设备(88)，所述发电设备包括机械连接在一起的涡轮机(130)和发电机(134)，所述涡轮机与所述储器流体连通，并且被构造成通过其接收所述流的至少一部分并且能够从中操作以使所述发电机产生电力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.10 US 14/965,1201.一种构造成用于与核环境(8)的内部区域(12)结合使用的系统(4)，所述内部区域至少部分地被封闭，所述系统包括：储器(48)，在储器中储存有可呼吸气体，所述可呼吸气体的储存条件为温度低于所述储器外部的环境温度以及压力大于所述储器外部的环境压力中的至少一者，所述储器被构造成响应于命令而输出可呼吸气体的流；控制设备(16)，所述控制设备与所述储器连接并且被构造成在预定情况下向所述储器提供所述命令；部署系统(84)，所述部署系统被构造成接收所述流，所述部署系统包括以下中的至少一者：换热器(92)，所述换热器包括多条流动通道(190)，所述多条流动通道与所述储器流体连通并且与所述内部区域处于换热关系，所述多条流动通道被构造为通过其接收所述流的至少一部分并且将热量从所述内部区域内传递给所述流的所述至少一部分；以及发电设备(88)，所述发电设备包括机械连接在一起的涡轮机(130)和发电机(134)，所述涡轮机与所述储器流体连通，并且被构造成通过其接收所述流的至少一部分并且能够从中操作以使所述发电机产生电力。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述部署系统包括所述换热器并且还包括输送系统(96)，所述输送系统具有与所述内部区域流体连通的出口(182A，182B)，所述出口与所述储器流体连通并且被构造成将所述流的至少一部分输送到所述内部区域，以向所述内部区域提供可呼吸气体，所述部署系统还包括阀(154)，所述阀与所述储器流体连通并且被构造成响应于从所述控制设备接收的多个指令而操作，所述阀构造成接收所述流并且响应于所述多个指令在所述出口和所述换热器之间分流。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述部署系统还包括所述发电设备，所述阀与所述涡轮机流体连通并且位于所述涡轮机的下游。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制设备包括至少部分地位于所述核环境的另一内部区域(28)内的远程控制器(24)，所述另一内部区域至少部分地被封闭，并且其中，所述换热器被构造成将所述流的所述至少一部分输出到所述另一内部区域内，以向所述另一内部区域提供可呼吸气体。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述部署系统包括所述发电设备并且还包括具有与所述内部区域流体连通的出口(182A，182B)的输送系统(96)，所述出口与所述内部区域流体连通，所述出口与所述涡轮机流体连通并且位于所述涡轮机的下游，所述出口被构造成向所述内部区域输送所述流的至少一部分，以向所述内部区域提供可呼吸气体。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述部署系统还包括旁路管段(142)，所述旁路管段包括阀(146)和流动元件(150)，所述阀与所述涡轮机流体连通并且位于所述涡轮机和所述储器之间，所述流动元件在所述阀和所述出口之间流体连通，所述阀被构造为响应于从所...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·阿拉法特，J·戴德勒，A·托伦斯，J·H·斯科贝尔，J·C·德菲，
申请(专利权)人：西屋电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US