对流的干式安全壳过滤排放系统技术方案

提供一种用于核反应堆安全壳的干式安全壳过滤排放系统。该干式安全壳过滤排放系统包括外壳以及在外壳内的圆形的和/或长形的气溶胶过滤器，该气溶胶过滤器用于在安全壳的排放过程中从通过外壳的气体中去除污染物气溶胶。该外壳包括：至少一个入口部分，其被构造用于在安全壳的排放过程中将气体引入气溶胶过滤器；以及出口部分，其用于在安全壳的排放过程中被气溶胶过滤器过滤后的气体。该干式安全壳过滤排放系统被配置并构造成当经过出口部分的气流被切断时，对流、辐射以及热传导中的至少一者去除气溶胶过滤器俘获到的气溶胶的衰变热。

Convective Dry Containment Filtration and Discharge System

A dry containment filter discharge system for nuclear reactor containment is provided. The dry containment filtering and discharging system comprises a shell and a circular and/or long aerosol filter in the shell, which is used to remove pollutant aerosols from the gas passing through the shell during the discharging process of the containment shell. The housing comprises at least one inlet portion which is constructed for introducing gas into the aerosol filter in the discharge process of the safety shell, and an outlet portion which is used for the gas filtered by the aerosol filter in the discharge process of the safety shell. The dry containment filter exhaust system is configured and constructed to remove at least one of convection, radiation and heat conduction from the aerosol trapped by the aerosol filter when the air flow passing through the outlet is cut off.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对流的干式安全壳过滤排放系统
本申请要求于2014年7月14日提交的美国临时专利申请No.62/024,348的优先权，该专利申请通过引用合并于此。本公开总体涉及安全壳过滤排放系统，并且更具体地涉及包括金属纤维过滤器和分子筛的干式安全壳过滤排放系统。
技术介绍
在核电站的不太可能发生以及假设的超过设计基准事件或严重事故的情况下，核反应堆安全壳建筑内的压力能够增大至引起泄漏或者甚至安全壳失效的可能。安全壳过滤排放系统(FCVS)允许在保留裂变产物的同时释放过压(over-pressure)。历史上已提供两大类安全壳过滤排放系统——湿式和干式。湿式安全壳过滤排放系统使用水溶液作为俘获放射性的主要方法。至于干式安全壳过滤排放系统，不需要水来俘获放射性。干式安全壳过滤排放系统相比湿式安全壳过滤排放系统具有更简单的设计并且压力下降更小。然而，历史上干式安全壳过滤排放系统存在衰变热限制以及可能阻塞的问题。
技术实现思路
提供一种用于核反应堆安全壳的干式安全壳过滤排放系统。该干式安全壳过滤排放系统包括外壳以及在外壳内的圆形的和/或长形的气溶胶过滤器，该气溶胶过滤器用于在安全壳的排放过程中从通过外壳的气体中去除污染物气溶胶。该外壳包括：至少一个入口部分，其被构造用于在安全壳的排放过程中引导气体进入气溶胶过滤器；以及出口部分，其用于在安全壳的排放过程中被气溶胶过滤器过滤后的气体。该干式安全壳过滤排放系统可被配置和构造成：当经过出口部分的气流被切断时，对流、辐射以及热传导中的至少一者去除气溶胶过滤器俘获到的气溶胶的衰变热。根据本专利技术的一方面的安全壳过滤排放系统，将被用于安全壳的外部，可以包括入口部分和出口部分。该入口部分包括延伸进入碗状结构并在入口管的对面具有管板的管或管道。该出口部分具有相似的设计。管板能够具有允许更好的排热的内部烟囱。或者，能够使用集管代替管板。多个管在入口管板/集管与出口管板/集管之间延伸。这些压力管中的每个压力管都可以包括气溶胶过滤器，优选地为金属纤维过滤器(MFF)，以及碘过滤器，优选地为分子筛(MS)。该压力管被定位为间隔开的排列，允许气流从中间流过。这允许辐射、热传导和/或对流以去除衰变热并且防止金属纤维过滤器和分子筛达到不安全温度。此外，可以在过滤器外部与压力管内表面之间设置气隙。该气隙的大小设置为确保最佳热传递的实现，同时足够大到确保进入过滤器的生产流不过冷(sub-cooled)。除了气隙相当于金属纤维过滤器直径的三分之一之外，本专利技术设计成热表面(排出热)的面积小于冷表面(接收热)的面积。根据本专利技术的另一方面的安全壳过滤排放系统，将被用于安全壳内部，可以包括：气溶胶过滤器，其用于在安全壳的排放过程中从流经的气体中去除污染物质；下方入口部分，其用于在安全壳的排放过程中将气体向上引入气溶胶过滤器的下方部分；上方入口部分，其用于在安全壳的排放过程中将气体向下引入气溶胶过滤器的上方部分；以及出口部分，其用于在安全壳的排放过程中气溶胶过滤器过滤后的气体。下方入口部分与上方入口部分被配置成：当经过出口部分的气流被切断时，气体经下方入口部分向上流入、经过气溶胶过滤器的下方部分和上方部分并且经上方入口部分流出，以通过烟囱效应允许对气溶胶过滤器俘获到的气溶胶的衰变热强制对流冷却。附图说明下面参考附图描述本专利技术，其中：图1示出了根据本专利技术的实施方式的干式安全壳过滤排放系统的截面图；图2A至图2D示出了图1中所示的压力管的更多细节图；图3示出了根据本专利技术的另一实施方式的干式安全壳过滤排放系统的入口部分的局部截面图；图4A至图4C示出了根据本专利技术的另一实施方式的干式安全壳过滤排放系统；图5A和图5B示出了根据本专利技术的另一实施方式的干式安全壳过滤排放系统；图6A和图6B示出了根据本专利技术的另一实施方式的干式安全壳过滤排放系统的截面侧视图；图6C示出了图6A中在A-A处的截面图；和图7A和图7B示出了核反应堆安全壳的一个示例，以说明根据本专利技术的实施方式的安全壳过滤排放系统的载置。具体实施方式本专利技术的一些实施方式针对的是具有压力管设计的干式安全壳过滤排放系统。典型的干式安全壳过滤排放系统由于聚集到的产生被称为“衰变热”的热量的放射性而到达高温。这种衰变热能够使过滤器表面的温度升高至270℃或者更高，该温度大于CsOH的熔化温度，CsOH为在严重事故中产生的一种气溶胶。因此，熔化的气溶胶能够覆盖过滤器并且阻挡气流(称为滤饼熔化)。此外，典型的干式安全壳过滤排放系统能够达到的温度高达550℃，远高于氢气的自燃温度，该温度能够导致火灾或爆炸。此外，典型的干式安全壳过滤排放系统设计将冷却管道载置于流出气体的流中。这能够使气体过冷，使其潮湿，并且有损过滤器和分子筛的效率。典型的干式安全壳过滤排放系统的另一顾虑为无法就地清理过滤器。因此，这些已知的安全壳过滤排放系统对气溶胶的承载有限制。本专利技术的实施方式能够提供改进的干式安全壳过滤排放系统，其能够克服这些缺点中的一个或多个。在一些实施方式中，安全壳过滤排放系统包括压力管的设计，该设计可以更有效地排热。此外，该压力管设计的实施方式可以不在流动路径内冷却，因此不会有损过滤器的效率。此外，能够在金属纤维过滤器中加入负压脉冲，这能够防止阻塞以及允许操作进入堆芯熔融物与混凝土的相互作用(moltenconcrete-coriuminteraction)中，该处积垢能够非常高。在另一实施方式中，安全壳过滤排放系统包括用于在安全壳过滤排放系统不排放时对流地去除衰变热的烟囱设计。图1示出了根据本专利技术的实施方式的干式安全壳过滤排放系统10的截面图。安全壳过滤排放系统10包括外壳11，该外壳11具有入口部分12、出口部分14以及压力管28。入口部分12包括延伸进入碗状歧管18的入口管或管道16，该碗状歧管18保持在入口管道16的对面的管板20。出口部分14具有相似的设计，包括延伸进入碗状歧管24的出口管或管道22，该碗状歧管24保持在出口管道22的对面的管板26。多个压力管28在入口管板20与出口管板26之间延伸并且共同限定在轴向上被管板20和管板26夹在中间的圆筒状的外形。每个压力管28内收纳有圆筒状金属纤维过滤器30形式的长圆形的气溶胶过滤器，以及分子筛32形式的碘过滤器。在优选实施方式中，金属纤维过滤器30位于每个压力管28的入口侧34，并且分子筛32位于每个压力管28的出口侧36。压力管28以间隔开排列的方式定位，以使空气从间隔38之间流过并且与周围空气39对流热传递。间隔开排列允许辐射以及对流热传递以去除衰变热50并且防止金属纤维过滤器30和分子筛32达到不安全的温度。安全壳过滤排放系统10还包括示例性示出的空气源60，当例如经由设置于出口管道22的可控阀62切断经过出口部分14的气流时，该空气源60用于为从金属纤维过滤器30中去除衰变热提供空气。空气源60提供经过压力管28的对流气流以去除金属纤维过滤器30俘获到的放射性气溶胶的衰变热。空气源60可以被连接到形成于歧管18处的入口部分12的冷却入口64，该冷却入口64可以通过可控阀66打开和关闭。出口部分14也可以包括设置于歧管24的冷却出口68，该冷却出口68可以通过可控阀70打开和关闭。当管道22的出口被阀62关闭时，开口6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于核反应堆安全壳的干式安全壳过滤排放系统，其包括：外壳；以及在所述外壳内的圆形的和/或长形的多个气溶胶过滤器，该气溶胶过滤器用于在安全壳的排放过程中从通过所述外壳的气体中去除污染物气溶胶，所述外壳包括：至少一个入口部分，其被构造用于在安全壳的排放过程中将气体引入所述多个气溶胶过滤器；以及出口部分，其用于将在安全壳的排放过程中被所述多个气溶胶过滤器过滤后的气体排出，所述干式安全壳过滤排放系统被配置并构造成当经过所述出口部分的气流被切断时，对流、辐射以及热传导中的至少一者去除所述多个气溶胶过滤器俘获到的气溶胶的衰变热，所述至少一个入口部分相对于所述多个气溶胶过滤器配置，使得当通过所述出口部分的气体流被切断时气体流过所述至少一个入口部分，以去除所述多个气溶胶过滤器中俘获到的气溶胶的衰变热，所述至少一个入口部分包括入口管道和入口管板，所述出口部分包括出口管道和出口管板，所述干式安全壳过滤排放系统还包括在所述入口管板与所述出口管板之间延伸的多个管，所述多个管中的每个管都包括位于该管内的所述多个气溶胶过滤器中的至少一个，用于俘获通过所述系统的气流中的污染物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.14 US 62/024,3481.一种用于核反应堆安全壳的干式安全壳过滤排放系统，其包括：外壳；以及在所述外壳内的圆形的和/或长形的多个气溶胶过滤器，该气溶胶过滤器用于在安全壳的排放过程中从通过所述外壳的气体中去除污染物气溶胶，所述外壳包括：至少一个入口部分，其被构造用于在安全壳的排放过程中将气体引入所述多个气溶胶过滤器；以及出口部分，其用于将在安全壳的排放过程中被所述多个气溶胶过滤器过滤后的气体排出，所述干式安全壳过滤排放系统被配置并构造成当经过所述出口部分的气流被切断时，对流、辐射以及热传导中的至少一者去除所述多个气溶胶过滤器俘获到的气溶胶的衰变热，所述至少一个入口部分相对于所述多个气溶胶过滤器配置，使得当通过所述出口部分的气体流被切断时气体流过所述至少一个入口部分，以去除所述多个气溶胶过滤器中俘获到的气溶胶的衰变热，所述至少一个入口部分包括入口管道和入口管板，所述出口部分包括出口管道和出口管板，所述干式安全壳过滤排放系统还包括在所述入口管板与所述出口管板之间延伸的多个管，所述多个管中的每个管都包括位于该管内的所述多个气溶胶过滤器中的至少一个，用于俘获通过所述系统的气流中的污染物。2.根据权利要求1所述的干式安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述多个管中的每个管还包括位于该管内的筛，用于俘获通过所述系统的气流中的污染物。3.根据权利要求1所述的干式安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述多个管具有大约10英寸至大约2英寸的公称直径。4.根据权利要求1所述的干式安全壳过滤排放系统，其特征在于，在所述多个管中的至少一个管中，所述多个气溶胶过滤器相对于所述至少一个管以间隔开的关系定位，使得在所述过滤器的外表面与所述至少一个管的内表面之间形成间隙，并且用于热传递的冷表面与热表面的表面积比大于1。5.根据权利要求1所述的干式安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述干式安全壳过滤排放系统还包括碘过滤器，该碘过滤器在气流方向上配置于所述多个气溶胶过滤器与所述出口部分之间。6.根据权利要求5所述的干式安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述干式安全壳过滤排放系统为被构造成置于所述核反应堆安全壳的外部或安全壳内部空间内的整体结构。7.根据权利要求1所述的干式安全壳过滤排放系统，其特征在于，所述多个气溶胶过滤器为圆形的金属纤维过滤器。8.一种用于核反应堆安全壳的干式安全壳过滤排放系统，其包括：外壳；以及在所述外壳内的圆形的和/或长形的多个气溶胶过滤器，该气溶胶过滤器用于在安全壳的排放过程中从通过所述外壳的气体中去除污染物气溶胶，所述外壳包括：至少一个入口部分，其被构造用于在安全壳的排放过程中将气体引入所述多个气溶胶过滤器；以及出口部分，其用于将在安全壳的排放过程中被所述多个气溶胶过滤器过滤后的气体排出，所述干式安全壳过滤排放系统被配置并构造成当经过所述出口部分的气流被切断时，对流、辐射以及热传导中的至少一者去除所述多个气溶胶过滤器俘获到的气溶胶的衰变热，所述至少一个入口部分相对于所述多个气溶胶过滤器配置，使得当通过所述出口部分的气体流被切断时气体流过所述至少一个入口部分，以去除所述多个气溶胶过滤器中俘获到的气溶胶的衰变热，所述至少一个入口部分包括入口管道和入口集管，所述出口部分包括出口管道和出口集管，所述干式安全壳过滤排放系统还包括在所述入口集管与所述出口集管之间延伸的多个管，所述多个管中的每个管都包括位于该管内的所述多个气溶胶过滤器中的至少一个，用于俘获通过所述系统的气流中的污染物。9.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·H·库珀，
申请(专利权)人：阿拉法股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US