УСТРОЙСТВО АВАРИЙНОГО СБРОСА И ФИЛЬТРАЦИИ ГАЗА ИЗ ГЕРМЕТИЧНОЙ ОБОЛОЧКИ

Полезная модель относится к областям обработки материалов с радиоактивным заражением, в частности к устройствам для устранения радиоактивного заражения таких материалов, и отделения частиц от газов или паров с целью очистки технологических воздушных сред от газовых примесей и может быть использована в атомной, химической, электронной и других отраслях промышленности.
Известно устройство пассивного действия для очистки аварийного сброса радиоактивной парогазовой смеси в условиях запроектной аварии реактора на АЭС, содержащее префильтр, конденсационный модуль с сепаратором капельной влаги, сорбционный модуль, регенеративный теплообменник и эжектор (патент РФ на полезную модель №9658, МПК G21F 9/00), представляющее собой комбинированную систему локализации различных форм радиойода.
Недостатками известного устройства являются невозможность обеспечения одновременной локализации всех форм и соединений радиойода и других элементов, невысокая рентабельность системы, действующей в настоящее время.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому устройству является известная установка фильтровальная комбинированная для очистки воздуха, содержащая расположенные в технологической последовательности по ходу очищаемого потока воздуха входной патрубок, каплетуманоуловитель, нагревательную секцию, секцию грубой очистки, секцию тонкой очистки, секцию высокоэффективной очистки, адсорбер, секцию высокоэффективной очистки и соединенный с ней выходной патрубок, при этом пористость фильтроматериалов грубой, тонкой и высокоэффективной очистки выполнена с уменьшением по ходу очищаемого потока воздуха и во входных и выходных частях секций установлены сетки (патент РФ на полезную модель №85101, МПК В01D 50/00).
Недостатком известного устройства является недостаточный объем технических средств для ликвидации последствий проектных и запроектных аварий на АЭС, использование внешних источников электроэнергии.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание высокоэффективного устройства для очистки парогазовой смеси, сбрасываемой из гермооболочки при запроектной аварии, связанных с расплавлением активной зоны реактора, и в послеаварийный период, от аэрозолей и йода с целью обеспечения экологической безопасности окружающей среды,
Данные задачи решаются в устройстве аварийного сброса и фильтрации газа, содержащем расположенные в технологической последовательности по ходу очищаемого потока среды входной патрубок, секцию механической фильтрации, секцию высокоэффективной очистки от аэрозольных частиц, секцию локализации летучих соединений йода методом адсорбции и выходной патрубок, в котором устройство дополнительно снабжено секцией распределения газового потока на необходимое количество параллельных потоков с поддержанием допустимого давления и выравниванием в них расходов очищаемой среды и секцией гравитационно-инерционного осаждения, расположенные последовательно за входным патрубком, при этом секция распределения газового потока и секция гравитационно-инерционного осаждения снабжены модулем сбора отходов и нейтрализации тепловыделений, секция гравитационно-инерционного осаждения снабжена устройством выравнивания и регулирования по давлению потока, устройство снабжено входными и выходными патрубками по числу необходимых блоков, в качестве устройства гравитационно-инерционного осаждения использован блок циклонов, модуль сбора отходов и нейтрализации тепловыделений снабжен съемным контейнером, секция механической фильтрации снабжена металлическими мелкоячеистыми сепараторами, в качестве фильтрующего материала секции высокоэффективной очистки от аэрозольных частиц использован стекловолокнистый материал, в качестве сорбента секции локализации летучих соединений йода использован гранулированный сорбент на основе кремниевой кислоты.
Сущность полезной модели состоит в том, что снабжение устройства дополнительной секцией распределения газового потока на необходимое количество параллельных потоков с поддержанием допустимого давления и выравниванием в них расходов очищаемой среды позволяет разделить основной поток на несколько отдельных составляющих потоков, снизить давление и выравнить расходы потока в параллельно стоящих за ним блоках и корректировать их в зависимости от рассогласования по расходу. Поддержание допустимого давления после секции распределения газового потока позволяет сохранять фильтровальные секции в рабочем состоянии на протяжении всего времени работы устройства. Снабжение устройства секцией гравитационно-инерционного осаждения позволяет высокоэффективно осаждать основную массу пылевых частиц и капельной влаги, образующихся при аварии в значительно больших количествах, чем при нормальной эксплуатации, обеспечивая тем самым расчетные условия эксплуатации последующего фильтровального оборудования и его ресурс. Пылевые частицы, аэрозоли и капельная влага, задержанные в секции распределения газового потока и в секции гравитационно-инерционного осаждения, собираются в модулях сбора и нейтрализации тепловыделений, где также предотвращается их дальнейший разогрев. Подогрев смеси от внешнего источника энергии для исключения конденсации влаги перед попаданием потока на фильтрующий материал исключен.
Заявителю не известна конструкция устройства аварийного сброса и фильтрации газа, которому присущи существенные признаки в независимом пункте формулы полезной модели, что подтверждает соответствие заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где представлена блок-схема устройства аварийного сброса и фильтрации газа.
Устройство аварийного сброса и фильтрации газа содержит расположенные в технологической последовательности по ходу потока очищаемой среды входной патрубок 1, секцию распределения газового потока 2 на необходимое количество параллельных потоков, секцию гравитационно-инерционного осаждения 3, при этом секция распределения газового потока 2 и секция гравитационно-инерционного осаждения 3 снабжены модулями 4 и 5 сбора отходов и нейтрализации тепловыделений, секцию механической фильтрации 6, секцию высокоэффективной очистки от аэрозольных частиц 7, секцию локализации летучих соединений радиойода 8 методом адсорбции и выходной патрубок 9. Секция гравитационно-инерционного осаждения 3 снабжена устройством 10 выравнивания и регулирования по давлению потоков на входе в отдельные параллельные блоки. Устройство снабжено входными 11 и выходными 12 патрубками по числу необходимых блоков. Модули 4 и 5 сбора отходов и нейтрализации тепловыделений снабжены съемными контейнерами 13 и 14. Устройство аварийного сброса и фильтрации газа герметично связано с герметичной оболочкой 15 реактора.
Устройство аварийного сброса и фильтрации газа работает следующим образом. При аварийной ситуации после срабатывания штатных предохранительных устройств (разрывная мембрана, клапан - в устройство не входят) паровоздушная смесь из герметичной оболочки 15 поступает через входной патрубок 1 в секцию распределения газового потока 2, где происходит разделение основного потока на необходимое количество параллельных по отдельным блокам, при этом устройство 10 способствует выравниванию и регулированию по давлению потоков на входе в отдельные параллельные блоки. Фильтрующие элементы устройства аварийного сброса и фильтрации газа в процессе включения в работу и во время сброса давления пропускают через себя поток с переменным расходом смеси, имеющий изменяющиеся давление, температуру и влажность. В паровоздушной смеси содержатся пылевые частицы продуктов выгорания материалов конструкций, находящихся в гермообъеме, основная масса которых выделяется из потока в секции гравитационно-инерционного осаждения 3 и секции механической фильтрации 6, при этом сбор отходов и нейтрализация тепловыделений производятся в модулях 4 и 5 секции распределения газового потока 2 и секции гравитационно-инерционного осаждения 3 с последующим выносом в съемных контейнерах 13 и 14. Дальнейшая обработка очищаемой среды до уровня допускаемой к выбросу в атмосферу чистоты производится в секции высокоэффективной очистки от аэрозольных частиц 7 с использованием стекловолокнистого материала и в секции локализации летучих соединений радиойода 8 методом адсорбции, в которой в качестве сорбента применен гранулированный сорбент на основе кремниевой кислоты. Для подсоединения устройства к линии выброса очищенной среды служит выходной патрубок 9.
Предлагаемое техническое решение опробовано в опытной установке УФКС для условий запроектных аварий, включая «тяжелые» аварии с повреждением корпуса реактора и выхода расплава в шахту реактора, которая позволяет осуществить следующие функции:
- предотвращение разрушения или повреждения герметичного ограждения (защитной гермооболочки) от превышения давления в зоне локализации аварий выше проектного значения МПА;
- исключение неконтролируемого выхода (ограничение выбросов) радиоактивных продуктов в окружающую среду;
- обеспечение отвода теплоты из зоны локализации аварий в окружающую среду;
- обеспечение безопасного сброса из зоны локализации аварий парогазовой смеси с повышенным содержанием водорода, включая поставарийный период.
Технический результат при использовании полезной модели - предотвращение разрушения или повреждения герметичной оболочки реактора, исключение неконтролируемого выхода радиоактивных продуктов в окружающую среду.