一种安全壳外与安全壳内、能动与非能动结合的消氢系统技术方案

本实用新型专利技术属于反应堆设计技术，具体涉及一种安全壳外与安全壳内、能动与非能动结合的消氢系统。该系统包括安全壳氢气监测子系统、非能动安全壳消氢子系统和能动氢复合器子系统，通过安全壳内与安全壳外、非能动与能动相结合的消氢手段，增加了消氢措施的多样性，解决了现有消氢手段的设计缺陷，提高了消氢系统的可靠性，将消氢系统失效风险降至最低，从而在事故情况下将安全壳内的氢浓度控制在安全范围之内，避免发生氢气爆炸。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于反应堆设计技术，具体涉及一种安全壳外与安全壳内、能动与非能动结合的消氢系统。
技术介绍
在核电厂发生设计基准事故或严重事故后，可能产生大量氢气积聚在安全壳内，并可能与安全壳中的氧气发生反应而导致爆燃和爆炸，使安全壳内产生高温和超压，从而危及安全壳的完整性和造成安全壳的放射性泄漏超过规定值，还可能引起事故后所必需的系统和部件的损坏。日本福岛事故进一步证实了氢爆极大的危害和采取消氢措施的必要性。因此，在核电厂设计中，必须提供安全壳内的消氢手段。目前核电厂设计中采用的消氢手段主要有能动的消氢手段和非能动的消氢手段。能动消氢手段主要有两种:移动式氢复合器和氢气点火器。移动式氢复合器布置在安全壳外，在安全壳上预留有带隔离阀的接口。在事故工况下，当监测到安全壳内的氢气浓度达到设定值后，操作人员将移动式氢复合器接入，安全壳内的含氢气体通过风机和抽气管进入移动式氢复合器，经复合器除氢后再通过排气管送回安全壳内，以此达到消氢目的。氢气点火器是通过模拟计算事故工况下氢气的分布情况，将点火器布置在安全壳内的不同区域。在事故工况下，当监测到安全壳内的氢气浓度达到设定值后，点火器自动启动，将相对较低浓度的氢气通过主动点火燃烧来消除，防止氢气积累达到高的燃爆浓度。非能动的消氢手段主要是通过布置在安全壳内的非能动氢复合器来实现的。通过模拟计算事故工况下氢气的分布情况，非能动氢复合器被布置在安全壳内最有可能出现氢气聚集的区域。非能动氢复合器的运行不需要供电、监测和其他支持，在事故工况下，当安全壳内的氢气浓度达到一定值时，非能动氢复合器自动运行将氢气催化复合，从而达到消除氢气的目的。目前核电厂采用的单一消氢手段都难以排除事故时失效的风险。对于安全壳外能动的移动式氢复合器，事故时需要与安全壳预留的接口连接，可能由于操作人员不可达和能动设备的失效而不可用。对于安装在安全壳内的固定式的点火器和非能动氢复合器，可能由于安全壳内发生的内部事件导致失效；同时，点火器和非能动氢复合器的布置需要通过模拟计算事故工况下氢气的分布来确定布置位置，由于计算的不确定性，在事故工况下，某些区域可能出现氢气的积累而无法消除，而且在这种情况下如果没有额外的消氢手段，氢气可能聚集进而引发氢爆的危险。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术中单一消氢手段的设计缺陷，提供一种新的核电厂消氢系统，将安全壳外能动的消氢手段和安全壳内非能动的消氢手段相结合，增加消氢系统的多样性，提高事故工况下消氢系统的可靠性。本技术的技术方案如下:一种安全壳外与安全壳内、能动与非能动相结合的消氢系统，包括安全壳氢气监测子系统、非能动安全壳消氢子系统和能动氢复合器子系统，所述的安全壳氢气监测子系统包括设置在安全壳内部上方的氢浓度测量仪，氢浓度测量仪通过管道和电缆与设置在主控制室的氢浓度显示仪表相连接；所述的非能动安全壳消氢子系统包括设置在安全壳内部的非能动氢复合器；所述的能动氢复合器子系统包括设置在安全壳外部的与安全壳连接的空气循环管道，在空气循环管道上连接氢复合器，氢复合器与用于远距离手动启动、关闭的控制盘相连接，氢复合器固定安装在安全壳外(比如燃料厂房)。进一步，上述非能动安全壳消氢子系统设置一台非能动氢复合器用于设计基准事故，满足设计基准事故下IX100%的消氢能力。进一步，上述能动氢复合器子系统的氢复合器包括一台用于从安全壳吸入含氢空气的风机，一台加热催化反应器，一台气体冷却器。进一步，上述能动氢复合器子系统的空气循环管道上设有若干个接口，可根据需要并联多套氢复合器。该子系统既用于设计基准事故也用于严重事故。更进一步，上述能动氢复合器固定安装在安全壳外(比如燃料厂房)，可远程操控。本技术的有益效果如下:本技术提供了一种新的消氢系统设计思路，通过安全壳内与安全壳外、非能动与能动相结合的消氢手段，增加了消氢措施的多样性，解决了现有消氢手段的设计缺陷，提高了消氢系统的可靠性，将消氢系统失效风险降至最低，从而在事故情况下将安全壳内的氢浓度控制在安全范围之内，避免发生氢气爆炸。附图说明图1为本技术的系统结构及控制原理示意图。具体实施方式本技术所提供的安全壳外与安全壳内、能动与非能动相结合的消氢系统由安全壳氢气监测子系统、非能动安全壳消氢子系统和能动氢复合器子系统组成，每个子系统均与现有设计存在区别，是在现有设计基础上进行了改进和优化，以保证该组合消氢的可靠性和设计的最优化。安全壳氢气监测子系统用以监测事故工况下(包括设计基准事故和严重事故)安全壳内的氢气浓度，该系统在发生事故后由操纵员在控制室手动启动，之后连续运行以监测安全壳内的氢气浓度，为操纵员启动和关闭能动氢复合器提供信号。该系统由氢浓度测量仪表、管道、阀门和电缆等组成。目前，国内核电厂还没有实现在安全壳内设置氢浓度测量仪监测严重事故下氢气浓度。本专利中氢浓度测量仪表及相关管道、阀门和电缆均满足设计基准事故和严重事故下可靠性要求，可在事故情况下连续监测安全壳内的氢气浓度。非能动安全壳消氢子系统由完全独立的非能动催化氢复合器组成，通过模拟计算事故工况下安全壳内的氢气产生量和分布情况，在安全壳内布置一定数量的非能动氢复合器，在设计基准事故和严重事故下限制安全壳内的氢气浓度在爆炸限值以下。当安全壳内的氢浓度达到一定数值时，氢复合器自动工作，将安全壳内的氢浓度控制在安全范围之内，系统运行不依赖于供电和氢浓度监测以及其他支持。非能动安全壳消氢子系统在现有核电厂设计基础上对非能动氢复合器的布置和数量进行了优化:设置一台非能动氢复合器用于设计基准事故下的消氢，该台氢复合器满足1X100%的消氢能力；现有核电厂一般设置两台非能动氢复合器用于设计基准事故下的消氢。根据氢浓度的产生量来确定用于严重事故下的非能动氢复合器数量，满足1X100%的消氢能力；与现有核电厂设置相比，减少了非能动氢复合器数量，优化了布置。安全壳外能动氢复合器子系统包括全套的强迫循环的氢复合器系统，安装固定在安全壳外(比如燃料厂房)。该系统留有接口，可根据设计要求并联若干套能动氢复合器，满足消氢能力要求。在事故工况下(包括设计基准事故和严重事故)，当操作员接到安全壳内氢浓度报警信号后，将能动氢复合器子系统与安全壳连通，安全壳内的含氢空气通过风机和抽气管进入氢复合器，经处理后再通过排气管送回到安全壳内，如此循环除氢，从而使安全壳内的氢浓度控制在安全范围之内。该系统由能动氢复合器、电源及控制盘、阀门、管道、电线及仪表组成。能动氢复合器子系统与现有核电厂移动式氢复合器的设计(包括设备要求与配置)是不一样的:(I)该系统固定安装在安全壳外，事故情况下不用操作人员到现场连接，可在远程连通与启闭；而现有核电厂移动式氢复合器在事故情况下，需要操作员将其移动到连接位置并手动连接，在事故情况下往往难以实现。(2)该系统留有接口，可根据需要并联多套设备；现有核电厂的移动式氢复合器没有该接口。(3)该系统设计满足设计基准事故和严重事故消氢要求，而现有核电厂的移动式氢复合器只能用于设计基准事故。下面结合附图和实施例对本技术进行详细的描述。实施例如图1所示，本技术所提供的安全壳外与安全壳内、能动与非能动相结合的消氢系统，包括安全壳氢气监测子系统、非能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安全壳外与安全壳内、能动与非能动相结合的消氢系统，其特征在于：包括安全壳氢气监测子系统、非能动安全壳消氢子系统和能动氢复合器子系统，所述的安全壳氢气监测子系统包括设置在安全壳（1）内部上方的氢浓度测量仪（2），氢浓度测量仪（2）通过管道和电缆与设置在主控制室（3）的氢浓度显示仪表相连接；所述的非能动安全壳消氢子系统包括设置在安全壳内部的非能动氢复合器（4）；所述的能动氢复合器子系统包括设置在安全壳外部的与安全壳连接的空气循环管道（5），在空气循环管道（5）上连接氢复合器（6），氢复合器（6）与用于远距离手动启动、关闭的控制盘相连接，氢复合器（6）固定安装在安全壳（1）外。

【技术特征摘要】
及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。权利要求1.一种安全壳外与安全壳内、能动与非能动相结合的消氢系统，其特征在于:包括安全壳氢气监测子系统、非能动安全壳消氢子系统和能动氢复合器子系统，所述的安全壳氢气监测子系统包括设置在安全壳(I)内部上方的氢浓度测量仪(2 )，氢浓度测量仪(2 )通过管道和电缆与设置在主控制室(3)的氢浓度显示仪表相连接；所述的非能动安全壳消氢子系统包括设置在安全壳内部的非能动氢复合器(4);所述的能动氢复合器子系统包括设置在安全壳外部的与安全壳连接的空气循环管道(5)，在空气循环管道(5)上连接氢复合器(6)，氢复合器(6)与用于远距离手动启动、关闭的控制盘相连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：于勇，赵侠，宋代勇，黄伟峰，谌登华，赵德鹏，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：