專利名稱:被動型自動催化復合器的制作方法
技術領域：
具體地說，涉及將原子能發(fā)電站的反應堆安全容器內發(fā)生事故時產生的氫氣去除的被動型自動催化復合器。
背景技術：
作為原子能發(fā)電站的設計標準的事故分為反應堆喪失冷卻劑事故以下稱(L0CA Loss Of Coolant Accident)和地震事故。尤其是LOCA事故作為包含反應堆的初級系統(tǒng)的冷卻水泄漏事故，喪失了對核燃料的冷卻功能，使反應堆的內部溫度急劇升高。此時，構成反應堆的多種金屬與周圍的水蒸汽(水)反應，釋放多種毒性氣體。其中，因水蒸汽與Zr的反應產生大量的氫氣(參照
數(shù)學式I
)，在它們蓄積在保護反應堆的安全容器內部的情況下，即使是微小的火源也能夠引起爆炸。
數(shù)學式I
Zr+2H20 — Zr02+2H2
為了預測和預防LOCA發(fā)生時的危險，在氫氣發(fā)生機制及其控制方面進行了許多研究。即，Royl等人通過數(shù)值方式分析了原子能發(fā)電站安全容器內部發(fā)生LOCA時產生的氫氣的流動及濃度，其分析結果顯示，反應堆周圍區(qū)域的氫氣濃度達到llvolW以上，溫度達到750K以上。它是氫氣能夠發(fā)生爆炸的條件。
換言之，若發(fā)生LOCA則生成氫氣，且具有較小密度的氫氣蓄積在原子能發(fā)電站安全容器上部，濃度增加并暴露在高于著火點的溫度下，則發(fā)生爆炸，引起安全容器的崩潰。不僅如此，在最壞的情形下還會引起放射能泄漏的致命性問題。為防止上述危險發(fā)生，在原子能發(fā)電站安全容器內部需要一種能夠去除氫氣的裝置。
目前為去除氫氣而在安全容器內部使用的裝置大致可分為兩類。第一種作為點火器(Igniter)，是一種若空氣中氫氣濃度增加，則收集一定量的氫氣-空氣混合氣體強制使其點火燃燒，之后將其釋放的系統(tǒng)。
第二種方式作為被動型自動催化復合器(Passive Autocatalytic Recombiner,PAR)系統(tǒng)，是一種根據(jù)原子能發(fā)電站安全容器的規(guī)模設置20 40臺左右的裝置，以氫氣催化燃燒為基礎去除氫氣的裝置。大部分的原子能發(fā)電站同時使用兩種方式的氫氣去除裝置，點火器設置在氫氣發(fā)生量大、濃度高的區(qū)域使用，用于去除PAR相對低于10Vol%的低濃度的氫氣。
圖7示意基于PAR系統(tǒng)有無的氫氣濃度變化的分析結果。
在圖7中，縱軸以vol%不意氫氣濃度(H2Concentration),橫軸以秒(S)為單位示意時間(Time)，安裝PAR系統(tǒng)的情況下的曲線以“有催化表面”表示，未安裝PAR系統(tǒng)的情況下的曲線以“無催化表面”表示。
如圖7中能夠確認的，可見設置有PAR裝置能夠將濃度降低至氫氣可燃極限即4vol %以下。
上述PAR方式中使用AREVA、NUKEM等，是外國公司的使用鉬催化劑的產品，由多個鉬板排列組成。因此為使用PAR方式，不僅提高了裝置的費用，而且催化反應面積窄，降低了氫氣去除率，存在著需要大型化或多數(shù)化的問題，在重大事故發(fā)生時，在氫氣濃度高于8%的區(qū)域，鉬板的末端起到了點火器的作用，因此具有引發(fā)氫氣爆炸的危險。
因此開發(fā)出了將碳納米管和鉬包覆在蜂窩型鋁上，或者將鋁包覆在鎳泡沫上之后包覆碳納米管和鉬，將其作為去除氫氣的催化體使用的技術。
然而在被動型自動催化復合器(PAR)中，利用自然對流去除空氣中包含的氫氣，因此僅有PAR未大規(guī)模設置的發(fā)生異常的氫氣中的一部分通過PAR，同時借助催化反應得到去除。因此如果設置了如圖8中所示的傳統(tǒng)的PAR1，則在反應堆運行的狀況下，盡管氫氣濃度未能急劇升高，但也很難使氫氣濃度顯著降低。另外，在PARl中，利用催化反應使氫氣與氧氣反應生成水蒸汽。上述水蒸汽凝聚在安全容器上部形成水珠，且該水珠自由下落。
此時水珠流入PARl內部，不僅會打濕催化體3，還會沿著催化體的表面流下，使催化體與氫氣的接觸面積減小，使催化體的溫度降低，起到使催化體的反應減慢的作用。因此為了使設置在安全容器內的PARl順利發(fā)揮其功能，需要用于阻止水流入PAR內部的組成。
并且，在傳統(tǒng)的PAR中，PAR中生成的水蒸汽在導向板4和排出口 5的側面，發(fā)生空氣減少并凝結成水的現(xiàn)象。由于朝一方向形成排出口 5，因此在相應部分將發(fā)生空氣流動不暢的問題。像這樣產生的水沿著蓋體2的壁面流下，打濕催化體3，因水變濕的催化體如上所述，引起不能正常實施催化反應的問題。

發(fā)明內容
要解決的技術問題
本發(fā)明用于解決如上所述的問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠有效去除反應堆安全容器內產生的氫氣的被動型自動催化復合器。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種采用能夠保持氫氣流動順暢的結構，即使是利用較小的裝置，也能夠顯著提高與氫氣的反應率的被動型自動催化復合器。
本發(fā)明的又一目的在于，提供一種使生成的水滴不流入到裝置內部，防止所述的水滴引起的氫氣催化反應下降的被動型自動催化復合器。
本發(fā)明的又另一目的在于，提供一種不僅能夠將蜂窩型的催化體穩(wěn)定的安裝在蓋體上，而且能夠容易地將催化體從蓋體解除的被動型自動催化復合器。
解決方案
依照本發(fā)明的特征，為實現(xiàn)如上所述的目的，本發(fā)明涉及一種被動型自動催化復合器，它包括蓋體，其下端形成有流入包含氫氣的空氣的流入口，其上端的三個面上形成有將流入的空氣排出的排出口，為向所述的排出口引導空氣流動，安裝有從所述的三個面向另一個面一側傾斜的導向板；蜂窩型催化體，其安裝在所述的蓋體的下端，與流入的氫氣反應去除氫氣；催化體外殼組裝體，它安放有所述的催化體，所述的催化體可拆卸地安裝在所述的蓋體的下端；在所述的蓋體的上端，具備設置在形成有所述的排出口的三個面上的頂板，防止從上部落下的液體通過所述的排出口流入蓋體內部。
并且，所述催化體20在設置于保護用金屬器具21上后安裝于所述催化體外殼組裝體30。其中，所述保護用金屬器具21具備上下安裝的支架22，以便在限制所述催化體的上下移動的同時使所述催化體的暴露面積增大。
另外，在所述的蓋體的下端，為了增大所述的流入口的氫氣流入量，可安裝由所述的蓋體的下端向外部傾斜的氫氣導板。
與此同時，在所述的催化體外殼組裝體中形成有安裝孔，為了在將所述催化體外殼組裝體30安裝在所述蓋體10上時，即使從外部施加沖擊或震動，所述催化體外殼組裝體30也不會從所述蓋體10脫落，所述蓋體10包括
導向塊40，具備設置于所述的蓋體10且內部被貫穿；
內六角螺栓41，貫穿所述導向塊而延長，并且中端固定有螺母43，以限制所述內六角螺栓41在所述安裝孔31中的插入深度。
有益效果
依照本發(fā)明中的被動型自動催化復合器，具有能夠有效去除反應堆安全容器內產生的氫氣，防止氫氣引起事故發(fā)生的危險的優(yōu)點。
并且，依照本發(fā)明，采用能夠保持氫氣流動順暢的結構，具有即使是利用較小的裝置，也能夠顯著提高與氫氣的反應率的效果。
另外，依照本發(fā)明，具有使產生自反應堆安全容器的水滴不會流入裝置內部，防止所述的水滴引起的氫氣催化反應下降，使氫氣催化反應保持穩(wěn)定的優(yōu)點。
與此同時，依照本發(fā)明，具有不僅能夠將蜂窩型的催化體穩(wěn)定的安裝在蓋體上，還能夠容易地將催化體從蓋體解除，防止震動引起的催化體破損，催化體的維修方便的優(yōu)點。


圖I所示為示意依照本發(fā)明的被動型自動催化復合器的組成的示意圖，
圖2所示為示意依照本發(fā)明的被動型自動催化復合器的組成的正面圖，
圖3所示為示意依照本發(fā)明的催化體的示意圖，
圖4所示為示意依照本發(fā)明的催化體外殼組裝體的示意圖，
圖5所示為示意基于圖I的k_k'線的內六角螺栓和導向塊的截面圖，
圖6所示為示意依照本發(fā)明的被動型自動催化復合器的變型例的正面圖，
圖7所示為示意基于PAR系統(tǒng)有無的氫氣濃度變化分析結果的圖表，
圖8所示為示意基于傳統(tǒng)技術的被動型自動催化復合器的組成的示意圖。
具體實施方式
以下對依照本發(fā)明的被動型自動催化復合器進行說明。
圖I所示為示意依照本發(fā)明的被動型自動催化復合器的組成的示意圖，圖2所示為示意依照本發(fā)明的被動型自動催化復合器的組成的正面圖，圖3所示為示意依照本發(fā)明的催化體的示意圖，圖4所示為示意依照本發(fā)明的催化體外殼組裝體的示意圖，圖5所示為示意基于圖I的A-A'線的內六角螺栓和導向塊的截面圖。
如圖所示，依照本發(fā)明的被動型自動催化復合器由蓋體10、催化體20及催化體外殼組裝體30。
所述的蓋體10，其下端形成有流入包含氫氣的空氣的流入口 11，其上端的三個面上形成有將流入的空氣排出的排出口 12，為向所述的排出口 12引導空氣流動，安裝有從所述的三個面向另一個面一側傾斜的導向板13。
所述的導向板13如圖I及圖2所示，采用下端窄上端寬的傾斜形態(tài)，使空氣的流動能夠向三個面的排出口 12分散排出。借助這樣的導向板13的結構，催化體20中反應生成的水蒸汽不在蓋體10停滯，能夠自然地排出，可防止水蒸汽停滯在蓋體10上端并凝聚的現(xiàn)象(參照圖I中的實線箭頭)。
另外，在所述的蓋體10的上端，如圖I中所示，具備設置在形成有所述的排出流路的三個面上的頂板14，可防止從上部落下的液體(例如，水滴)通過所述的排出口 12流入蓋體10內部。所述的頂板14向上部傾斜，使液體不能流向形成有排出口 12的三個面，起到向未形成頂板14的一個面引導所述的液體的作用(參照圖I中的虛線箭頭)。
與此同時，在所述的蓋體10的后端，所述的蓋體10為了設置在反應堆安全容器，連接桿16與支持框15順次連接。所述的支持框15安裝在反應堆安全容器內壁的埋入部，所述的連接桿16將所述的支持框15與蓋體10的后端連接。
并且，催化體20形成安裝在所述的蓋體的下端的蜂窩型，與流入的氫氣反應去除氫氣。
盡管所述的催化體20將碳納米管和鉬包覆在蜂窩型鋁上生成，如果僅能夠與氫氣反應去除氫氣，則其材料及制作方法不受特殊限制。例如，作為本發(fā)明中的催化體，也可以將鋁包覆在多孔性磚塊型陶瓷表面，之后包覆鉬形成。
另外，所述的催化體20的上下移動受到限制，安放在具備上下支持催化體的支架22的的保護用金屬器具21上，使所述的催化體的暴露面積增大。所述的催化體20可由一個或多個組成，本發(fā)明中公開了由8個組成的情況。像這樣的具備8個催化體的復合器相當于中型，如果具備4個催化體則相當于小型復合器，若具備16個催化體則相當于大型復合器。
所述的催化體外殼組裝體30安放有所述的催化體20，所述的催化體可拆卸地安裝在所述的蓋體10的下端。即，所述的催化體外殼組裝體30在所述的蓋體10下端以抽屜形態(tài)形成可拆卸的結構，內部具備可安放催化體20的空間。
此時，在所述的催化體外殼組裝體30中形成有安裝孔31，在所述的蓋體10中，當所述的催化體外殼組裝體30安裝于所述的蓋體10時，即使從外部施加沖擊或震動，
所述的催化體外殼組裝體30也不會從所述的蓋體10脫落，為此具備設置于所述的蓋體10且內部貫穿的導向塊40，及內六角螺栓41，所述的內六角螺栓的中段固定有束扣43，它通過所述的導向塊并延長，以限制上述內六角螺栓41在所述的安裝孔中的插入深度。
另外，在所述的內六角螺栓41的頭部，設置有為調節(jié)內六角螺栓41的鎖定，可插入六角形閂的六角槽41a。
借助這樣的內六角螺栓41,催化體外殼組裝體30能夠相對于蓋體10保持穩(wěn)定地固定的狀態(tài)，與此同時，能夠容易地替換催化體20。
另一方面，如圖6所示，本發(fā)明中為了增加氫氣流入量，還可以安裝由所述的蓋體10的下端向外部傾斜的氫氣導板17。借助這樣的氫氣導板17，可發(fā)揮擴大依照本發(fā)明的被動型自、動催化復合器的規(guī)模的效果。
并且，在本發(fā)明中，在蓋體10上端的三個面上形成排出口 12，為了使空氣流向該排出口 12安裝有導向板13，因此在蓋體10下端即使通過氫氣導板17使流入的空氣量增加，也能夠借助對流實現(xiàn)流暢的空氣流動。
本發(fā)明所要求的權利不受上述說明的實施例的限制，依申請范圍中的記錄定義，在本發(fā)明領域中具有普通知識的技術人員應當知曉，本發(fā)明在申請范圍中記錄的權利范圍內可以有多種變型和改進。
10:蓋體11:流入口
12:排出口13:導向板
14 :頂板15 :支持框16 :連接桿20 :催化體
21 :保護用金屬器具 22 :支架
30 :催化體外殼組裝體 31 :安裝孔
40:導向塊41:內六角螺栓
43 :螺母。
權利要求
1.一種被動型自動催化復合器,其特征在于,包括 蓋體(10)，下端形成有流入包含氫氣的空氣的流入口(11)，其上端的三個面上形成有將流入的空氣排出的排出口(12)，并為向所述排出口(12)引導空氣流動，安裝有從所述三個面向另一個面一側傾斜的導向板(13)； 蜂窩型催化體(20)，安裝在所述蓋體(10)的下端，以便與流入的氫氣產生反應而去除氫氣; 催化體外殼組裝體(30)，安放有所述催化體(20)，所述催化體(20)可拆卸地安裝在所述蓋體(10)的下端； 在所述蓋體(10)的上端，具備設置在形成有所述排出口(12)的三個面上的頂板(14)，防止從上部落下的液體通過所述排出口(12)流入蓋體(10)內部。
2.根據(jù)權利要求
I所述的被動型自動催化復合器，其特征在于，所述催化體(20)中， 所述催化體(20)在設置于保護用金屬器具(21)上后安裝于所述催化體外殼組裝體(30)，其中，所述保護用金屬器具(21)具備上下安裝的支架(22)，以便在限制所述催化體的上下移動的同時使所述催化體的暴露面積增大。
3.根據(jù)權利要求
I所述的被動型自動催化復合器，其特征在于， 為了增大所述流入口(11)的氫氣流入量，在所述蓋體(10)的下端安裝有由所述蓋體(10)的下端向外部傾斜的氫氣導板(17)。
4.根據(jù)權利要求
I所述的被動型自動催化復合器，其特征在于， 在所述催化體外殼組裝體(30)中形成有安裝孔(31)， 為了在將所述催化體外殼組裝體(30)安裝在所述蓋體(10)上時，即使從外部施加沖擊或震動，所述催化體外殼組裝體(30)也不會從所述蓋體(10)脫落，所述蓋體(10)包括導向塊(40)，具備設置于所述蓋體(10)且內部被貫穿； 內六角螺栓(41)，貫穿所述導向塊而延長，并且中端固定有螺母(43)，以限制所述內六角螺栓(41)在所述安裝孔(31)中的插入深度。
專利摘要
本發(fā)明涉及被動型自動催化復合器，其組成包括蓋體(10)，其下端形成有流入包含氫氣的空氣的流入口(11)，其上端的三個面上形成有將流入的空氣排出的排出口(12)，為向所述的排出口引導空氣流動，安裝有從所述的三個面向另一個面一側傾斜的導向板(13)；蜂窩型催化體，其安裝在所述的蓋體的下端，與流入的氫氣反應去除氫氣；催化體外殼組裝體(30)，它安放有所述的催化體，所述的催化體可拆卸地安裝在所述的蓋體的下端；在所述的蓋體的上端，具備設置在形成有所述的排出口的三個面上的頂板(14)，防止從上部落下的液體通過所述的排出口流入蓋體內部。
文檔編號G21C9/06GKCN102768865SQ201110378978
公開日2012年11月7日 申請日期2011年11月24日
發(fā)明者高炳領 申請人:韓國原子力技術株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan