УСТАНОВКА ПАССИВНОЙ СИСТЕМЫ ФИЛЬТРАЦИИ

Полезная модель относится к атомной энергетике, к устройствам для обеспечения безопасности при эксплуатации ядерных реакторов с учетом возможных аварийных ситуаций, сопровождающихся накоплением радиоактивных продуктов в герметичных помещениях АЭС.
Одной из актуальных проблем безопасной эксплуатации АЭС является очистка воздуха от радиоактивных аэрозолей и летучих соединений радиойода, при аварийных режимах работы реактора. В энергетических блоках АЭС нового поколения используется принципиально новая пассивная система локализации аварийных газовых выбросов при запроектных авариях с полной потерей источников энергоснабжения. Основным элементом пассивной системы фильтрации является обогреваемая до температуры 300°С фильтровальная установка, обеспечивающая комбинированную очистку парогазовой среды от радиоактивных аэрозолей и летучих соединений радиоактивного йода. Фильтровальная установка располагается в верхней точке внешней защитной оболочки, и за счет естественной конвекции обеспечивает локализацию радиоактивных примесей и организованный выброс очищенной парогазовой среды из межоболочечного пространства АЭС в атмосферу.
Основные требования, предъявляемые к фильтровальной установке ПСФ - это высокая эффективность очистки воздуха от радиоактивных аэрозолей и летучих соединений радиойода (не менее 99,9%) и низкое аэродинамическое сопротивление (не более 50 Па).
Известно устройство для комбинированной очистки воздуха содержащее корпус, в котором размещен фильтрующий элемент, выполненный из зигзагообразно сложенного многослойного фильтровального материала с расположенными между складками
2
разделительными сепараторами. Все слои крупноволокнистого фильтровального материала, кроме последнего по ходу очищаемого потока воздуха, содержат частицы тонко измельченного высокопористого сорбента диаметром 1-100 мкм в количестве 10-500 г/м, а последний слой по ходу очищаемого потока воздуха, выполнен из тонковолокнистого материала, не содержащего сорбента с плотностью упаковки не более 0,06. При этом в качестве тонко измельченного сорбента использованы частицы импрегнированного активного угля /Патент РФ 2192914, МПК B 01 D 39/16, 2002/. Указанное устройство выбрано за прототип.
131
2
К недостаткам прототипа можно отнести то, что он неработоспособен при высоких температурах порядка 300°С, что связано с использованием угольного сорбента. Кроме этого в случае улавливания большого количества высокоактивных радиоактивных примесей, например, радионуклидов I, и радиационного разогрева фильтра, особенно в послеаварийный период, возможна активизация процесса десорбции локализованного радиоактивного йода с поверхности сорбента в связи с отсутствием средств отвода тепла из хемосорбирующего объема. Также прототип характеризуется высоким аэродинамическим сопротивлением. Данный недостаток связан с тем, что в фильтровальный материал вводят частицы тонко измельченного сорбента диаметром 1-100 мкм в количестве 10-500 г/м.
Авторы решали задачу по созданию устройства, лишенного указанных недостатков.
Для решения поставленной задачи предлагается установка, содержащая металлический корпус с входным и выходным участками, внутри которого расположены устройства для комбинированной очистки воздуха от радиоактивных примесей. Отличительной особенностью предлагаемой установки является то, что входной участок расположен по высоте ниже выходного, а между входным и выходным участками в корпусе последовательно установлены в направлении от входного к выходному аэрозольный фильтр и сорбционный фильтр, то есть аэрозольная и
сорбционная ступени очистки разнесены в пространстве по высоте. Сорбционная ступень снаряжена высокотемпературным гранулированным хемосорбентом, например, на основе силикагеля, с фракционным составом гранул более 0,5 мм, импрегнированным азотнокислым серебром. Сорбционный материал сгруппирован в отдельных контейнерах с газопроницаемыми дном и крышкой, причем каждый контейнер оснащен теплоотводящей трубкой, установленной консольно внутри стакана и проходящей через его стенку в нижней части. Наличие теплоотводящей трубки обеспечивает теплосъем из внутреннего объема контейнера, как в штатном режиме, так и в послеаврийный период при радиационном разогреве сорбента и конвективную циркуляцию воздуха в выходном участке установки. Контейнерный принцип размещения сорбента улучшает тепловой режим работы установки особенно в после аварийный период.
Дополнительно предлагается аэрозольный фильтр выполнить с секциями предварительной и тонкой очистки, разнесенных в пространстве, причем секция предварительной очистки расположена перед секцией тонкой очистки и снаряжается металловойлоком, обеспечивающим не только очистку воздуха от низкодисперсных аэрозолей, но и частичную физическую сорбцию радиойода.
Полезно корпус выполнить с возможностью автономной замены аэрозольных фильтров и сорбента в контейнерах сорбционного фильтра.
Установка для комбинированной очистки воздуха, содержащая перечисленные конструктивные элементы, позволяет обеспечить ее надежное функционирование не только во время запроектной аварии (в течение 3 суток), но и послеаварийный период. Таким образом, достигается указанный технический результат.
На прилагаемых чертежах приведена конструкция заявляемого устройства. На фигуре 1 показана установка пассивной системы фильтрации в сборе, на фигуре 2 - контейнер сорбционного фильтра. Здесь 1 - корпус, 2 - входной участок, 3 - выходной участок, 4 - ступень предварительной очистки
аэрозольного фильтра, 5 - ступень тонкой очистки аэрозольного фильтра, 6 - контейнер сорбционного фильтра, 7 - люк, 8 - воздухопроницаемое дно контейнера, 9 - сорбент, 10 - теплоотводящая трубка, 11 - воздухопроницаемая крышка контейнера.
Устройство работает следующим образом. Очищаемый парогазовый поток, содержащий радиоактивные аэрозоли и летучие соединения радиойода, последовательно проходит через входной участок 2 корпуса 1, ступень предварительной очистки 4 и ступень тонкой очистки 5 аэрозольного фильтра, где происходит его очистка сначала от низкодисперсных аэрозолей, а затем от высокодисперсных аэрозолей. Затем очищаемый поток проходит через воздухопроницаемое дно 8 поступает в контейнер 6 сорбционного фильтра, где происходит процесс хемосорбции радиойода на поверхности и в порах сорбента 9. При этом сорбент 9, расположенный в центральных частях контейнеров 6 охлаждается потоком воздуха, проходящего через теплоотводящие трубки 10, вследствие возникновения конвективной циркуляции в результате разогрева воздуха в них, то есть за счет собственной тяги, создаваемой разницей температур воздуха в теплоотводящих трубках и воздуха в выходном участке установки 3. Сверху контейнеры 6 сорбционного фильтра закрыты воздухопроницаемыми крышками 11. Затем очищенный воздух поступает в выходной участок 3, где очищенный воздух охлаждается. Выходной участок 3 выполнен удлиненным по высоте, что позволяет создать дополнительную тягу очищаемого воздушного потока за счет свободной конвекции.
При необходимости замены аэрозольных фильтров оператор открывает люк 7, производит демонтаж старых и монтаж новых фильтров. При замене сорбента демонтируется выходной участок 3 установки, снимаются крышки 11 и производится замена сорбента 9 в контейнерах 6.
Использование полезной модели позволяет создать установку для комбинированной очистки воздуха, способную обеспечить надежную
локализацию радиоактивных примесей при запроектной аварии с полной потерей источников энергоснабжения.