КОМБИНИРОВАННЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ РАДИОАКТИВНОЙ ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИ

Полезная модель относится к области атомной энергетики и может быть использована в системах вентиляции на АЭС для локализации летучих форм радиоактивного йода и радиоактивных аэрозолей с целью предотвращения радиоактивного заражения окружающей среды.
Проблема надежной защиты окружающей среды на АЭС является одним из важных факторов, сдерживающих развитие атомной энергетики. В настоящее время в системах вентиляции на АЭС для локализации летучих форм радиоактивного йода используются фильтры типа АУ-1500 на основе активированного угля марок СКТ-3 и СКТ-3И. [1]. Одним из основных недостатков таких фильтров является их высокая пожароопасность. Поэтому в условиях аварий, связанных с разгерметизацией большого количества ТВЭЛов и выходом в атмосферу защитной оболочки АЭС летучих продуктов деления, накопленных в ядерном топливе, существует высокая вероятность воспламенения активированного угля внутри фильтров АУ-1500 в результате их разогрева после локализации на них заметного количества короткоживущих радионуклидов йода. В связи с этим проблема снижения пожароопасности фильтров АУ-1500 является актуальной.
Данная задача может быть решена путем совместного использования новых неорганических материалов и угля марки СКТ-3И в составе иодных фильтров-адсорберов. Однако данные адсорберы не предназначены для локализации радиоактивных аэрозолей.
С целью одновременной очистки от радиоактивных аэрозолей, и соединений радиоактивного йода на АЭС используются комбинированные фильтровальные установки [2] или специальные фильтры, содержащие аэрозольные и сорбционные модули [3]. Во всех описанных выше системах аэрозольные и сорбционные модули разнесены между собой, при этом для локализации летучих соединений радиоактивного йода используются сорбенты на основе импрегнированного активированного угля [4]. Основной недостаток устройств заключается в том, что во всех системах сохраняется проблема пожароопасности сорбционных модулей.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является комбинированный двухступенчатый фильтр-адсорбер ФАИ-3000-2, предназначенный для комплексной очистки воздуха от радиоактивных аэрозолей и радиоактивного йода и его соединений. Фильтр состоит из корпуса, включающего две размещаемых последовательно ступени: секцию с загрузкой для очистки воздуха от газообразных форм радиоиода и ступень тонкой очистки для улавливания аэрозолей. В иодной части используется волокнистый материал СФМ «Филосорб», содержащий активированный уголь, импрегнированный иодидами калия(бария) или аминоспиртов, в секции тонкой очистки - фильтропакет на основе аэрозольного стекломатериала. Фильтр ФАИ-3000-2 устанавливается вместо аэрозольного фильтра в спецвентиляции АЭС, где проектом не предусмотрена установка фильтров-адсорберов радиоактивного йода, или в системах, где фильтры-адсорберы радиоактивного йода проработали в непрерывном режиме более пяти лет [5, 6].
Недостаток данного устройства заключается в высокой пожароопасности из-за использования активированного угля в качестве сорбирующего материала для улавливания соединений радиоактивного йода.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение безопасности фильтров, предназначенных для локализации радиоактивных аэрозолей и летучих соединений радиоактивного йода, за счет создания условий, при которых процесс фильтрации радиоактивной парогазовой среды не приведет к возгоранию фильтра при любых характеристиках радиоактивной парогазовой смеси.
2
0
Технический результат достигается тем, что корпус комбинированного фильтра разделен на одинаковые цилиндрические секции. Каждая секция имеет верхнюю крышку для установления спиральных фильтрующих элементов с переменной поверхностью (СФЭПП) [7] и нижнюю крышку с сеткой для удержания сорбентов. Для снижения вероятности возгорания активированного угля первая и замыкающая по ходу очищаемого потока газа секции заполняются сорбентом из неорганического материала SiO-Cu [8]. В качестве наполнителя каждой из промежуточных секций для улавливания летучих форм радиоактивного иода используется неорганический гранулированный сорбент «Физхимин» на основе силикагеля [9]. Для повышения эффективности фильтрации размер пор спиральных фильтрующих элементов с переменной поверхностью уменьшается в направлении от первой секции к замыкающей по ходу очищаемого потока газа, а количество секций, которые снаряжаются сорбентом для очистки газов от радиоактивных йодсодержащих примесей, составляет не менее трех для улучшения качества работы фильтра.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1.
2
0
На фиг. 1 показана схема предлагаемого комбинированного фильтра, где 1 - входной патрубок, 2 - нижняя крышка фильтра, 3 - нижняя крышка секции с сеткой для удержания сорбирующих материалов, 4 - крепежные устройства, 5 - корпус секции, 6 - неорганический материал SiO-Cu, 7 - СФЭПП, 8 - верхняя крышка секции с отверстиями для установки СФЭПП, 9 - неорганический гранулированный сорбент "Физхимин", 10 - верхняя крышка фильтра, 11 - выходной патрубок.
В зависимости от требуемой производительности и эффективности могут быть изменены как размеры фильтра, так и число спиральных фильтрующих элементов с переменной поверхностью с различными размерами пор.
Предлагаемый комбинированный фильтр по отношению к ранее известным комбинированным устройствам для очистки газового потока от радиоактивных аэрозолей и летучих соединений радиоактивного йода имеет новое положительное свойство, заключающееся в том, что он является пожаробезопасным и позволяет проводить локализацию летучих соединений радиоактивного йода как при нормальной работе АЭС, так и при аварийной разгерметизации ТВЭЛов.
Технико-экономический эффект состоит в повышении безопасности АЭС вследствие предотвращения аварийных выбросов радиоактивной газовой смеси при аварийной разгерметизации ТВЭЛов и обеспечении удержания радиоактивных веществ в размерах санитарно-защитной зоны атомной станции.
Литература
1. Федорова Л.И., Полтинин П.Я., Карнацевич Л.В., Кулько В.Б. // Вопросы Атомной Науки и Техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. 2002. №3 (81). С. 99-100.
2. Комышный В.Н., Ягодкин И.В., Мартынов П.Н. и др. // Тезисы докладов. Межд. научно-практ. конф. "Аэрозоли и безопасность", 24-28 октября 2005. Обнинск, Россия. С. 218-219.
3. Design of Off-Gas and Air Cleaning Systems at NPP // IAEA Technical Reports Series N 274. Vienna: IAEA, 1987.
4. Устинов O.A., Суханов Л.П., Якунин C.A., Растунов Л.Н. // Росс.химич. журнал. 2005. Т. 49, №4. С. 54-60.
5. "Прогресс-Экология" на страже безопасности АЭС // Интернет-ресурс: www.kuriermedia.ru/data/objects/1271/6163.pdf. Дата посещения: 20.02.2017.
6. Корниенко В.Н. Создание иодных фильтров-адсорберов для атомных электростанций и радиохимических производств // Автореферат дисс. … кандидата тех. наук. Санкт-Петербург. ФГУП "Санкт-Петербургский научно-исследовательский проектно-конструкторский институт "Атомэнергопроект". 2005. 22 с.
rd
7. Konovalova N.A., Krapukhin V.B., Kulemin V.V. et al. // Proceedings. 3 Inter. Conf. on Radiation and Applications in Various Fields on Research (RAD 2015), 2015. Budva, Montenegro. P. 21-22.
8. Кулюхин C.A., Румер И.А., Мизина Л.В. и др. // Радиохимия. 2017. Т. 59, N1. С. 71-75.
9. Bessonov А.А., Kulyukhin S.A., Konovalova N.A. etal. // Journal of Power and Energy Engineering. 2015. V. 3, N 4. P. 29-34.