用于核設(shè)施的反應(yīng)堆外殼的通風(fēng)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于核設(shè)施的反應(yīng)堆外殼的通風(fēng)系統(tǒng)
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于核設(shè)施的反應(yīng)堆外殼、尤其是用于壓水反應(yīng)堆的也稱(chēng)為通風(fēng) 系統(tǒng)的泄壓系統(tǒng)，其帶有集成的過(guò)濾器。此外，本發(fā)明涉及一種相關(guān)的操作方法。
[0002] 在核電站中的具有堆芯熔化的嚴(yán)重事故情況下，在也稱(chēng)為反應(yīng)堆外殼的安全包體 內(nèi)出現(xiàn)非常高的空氣攜帶的放射量，其在存在高的不密封性和不允許的過(guò)壓情況下會(huì)以明 顯的量釋放到環(huán)境中。在這種情況中，尤其是由于所包含的不同的放射性核素（特別是碘 同位素和銫同位素）的長(zhǎng)半衰期，這些空氣攜帶的放射性會(huì)導(dǎo)致核電站環(huán)境中的極為不希 望的長(zhǎng)期土壤污染。
[0003] 在許多核電站中已經(jīng)安裝了不同的系統(tǒng)用于限制過(guò)壓和用于在故障情況下對(duì)反 應(yīng)堆外殼泄壓。這些設(shè)備能實(shí)現(xiàn)抑制氣溶膠以及部分地還抑制元素碘以及有機(jī)碘化合物 (Organojod)，并且通常包含用于也稱(chēng)為通風(fēng)流的泄壓流的濕式清潔系統(tǒng)或洗滌系統(tǒng)（英 語(yǔ)：Scrubber)，其帶有罐和其他儲(chǔ)存容器構(gòu)型的體積巨大的儲(chǔ)水裝置。
[0004] 這些大的儲(chǔ)水裝置是需要的，以便限制來(lái)自所保留的放射性氣溶膠和碘的衰變熱 的不期望的影響，亦即溫度升高直至水蒸發(fā)，并且在通風(fēng)運(yùn)行中能實(shí)現(xiàn)將熱氣體冷卻到飽 和水溫度。洗滌設(shè)備的變干將威脅到抑制功能并且附加地引起所抑制的放射性的再釋放。
[0005] 此外對(duì)于現(xiàn)有設(shè)施的反應(yīng)堆外殼性能的研究表明：在確定的事故場(chǎng)景中可能釋放 顯著提高的放射性并因此釋放顯著提高的氣溶膠余熱和碘余熱。因此在這樣的情況下，在 通風(fēng)系統(tǒng)的洗滌設(shè)備中的水需求是顯著的并且導(dǎo)致相應(yīng)大容積的設(shè)備，這些設(shè)備大多不再 可以安置于存在的建筑中。這意味著新的搭建建筑，其導(dǎo)致巨大的成本。
[0006] 已經(jīng)改造的設(shè)備例如洗滌器或砂床過(guò)濾器以及相應(yīng)的組合部分成功地解決了有 機(jī)碘抑制的問(wèn)題（該問(wèn)題在近期基于相應(yīng)的研究成果還要重新評(píng)估）。然而這樣的設(shè)備必 然還需要保護(hù)免受外部影響，由此這樣的設(shè)備在反應(yīng)堆外殼之外的通常搭建中在構(gòu)造上是 非常昂貴的并因此導(dǎo)致巨大的成本。在許多情況下，大規(guī)模地保護(hù)免受外部影響因此原則 上不再可能，因?yàn)橄鄳?yīng)的建筑不能夠被增強(qiáng)到對(duì)此必需的完整程度。
[0007] 本發(fā)明基于如下任務(wù)，即對(duì)此實(shí)現(xiàn)補(bǔ)救并且提供一種用于核設(shè)施的反應(yīng)堆外殼的 通風(fēng)系統(tǒng)，該通風(fēng)系統(tǒng)能在同時(shí)緊湊的結(jié)構(gòu)方式下（特別是關(guān)于要準(zhǔn)備的洗滌液的量方 面）實(shí)現(xiàn)用于通風(fēng)流的濕式洗滌器的有效和可靠的運(yùn)行。此外應(yīng)提供一種對(duì)于這樣的通風(fēng) 系統(tǒng)特別有利的操作方法。
[0008] 涉及裝置的任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過(guò)權(quán)利要求1的特征解決。關(guān)于方法方面，通過(guò)權(quán) 利要求11的特征解決該任務(wù)。
[0009] 本發(fā)明有利的擴(kuò)展方案是從屬權(quán)利要求以及以下詳細(xì)描述的主題。
[0010] 本發(fā)明基于如下認(rèn)識(shí)，即通過(guò)被動(dòng)地開(kāi)發(fā)存在的儲(chǔ)水裝置，在已經(jīng)存在的設(shè)備中 也可以實(shí)現(xiàn)已知通風(fēng)系統(tǒng)和相關(guān)洗滌設(shè)備的改進(jìn)，以達(dá)到較高的安全標(biāo)準(zhǔn)。這能實(shí)現(xiàn)反應(yīng) 堆外殼以及相關(guān)安全系統(tǒng)的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)以及因此明顯降低成本。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備優(yōu)選用于：在具有堆芯熔化的破損狀態(tài)下，通過(guò)釋放的 余熱產(chǎn)生的氣體或蒸汽（包括泄漏物）在超壓情況下從反應(yīng)堆外殼導(dǎo)出，并且在放出到環(huán) 境之前幾乎完全將空氣攜帶的放射性清除。在過(guò)濾/洗滌中保留的放射性有利地直接保留 在反應(yīng)堆外殼中。由此可以阻止相關(guān)的放射性泄漏并且因此產(chǎn)生的在發(fā)電站環(huán)境中的土地 污染。
[0012] 在根據(jù)本發(fā)明的方案中成功實(shí)現(xiàn)的是，通過(guò)利用事故引起的壓力梯度來(lái)被動(dòng)產(chǎn)生 驅(qū)動(dòng)壓力，優(yōu)選結(jié)合被動(dòng)的液位調(diào)節(jié)，將洗滌設(shè)備中的水位（更一般地：洗滌液水平）分別 在通風(fēng)過(guò)程開(kāi)始時(shí)填滿(mǎn)和/或恒定地保持在期望的范圍中。在此優(yōu)選的是，總歸存在的或 由于事故而形成的液體收集裝置用作洗滌液儲(chǔ)存裝置，使得借助尺寸非常小的外部或附加 的儲(chǔ)存容器也確?？煽康倪\(yùn)行。
[0013] 在此，特別是可以通過(guò)在洗滌設(shè)備的氣體入口區(qū)域中通風(fēng)流的有目的的節(jié)流通過(guò) 使用流體動(dòng)力關(guān)系被動(dòng)地產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)壓力，該驅(qū)動(dòng)壓力將洗滌液有目的地吸入到洗滌設(shè)備 中。必要的抽吸負(fù)壓可以因此自動(dòng)地產(chǎn)生，例如通過(guò)文氏洗滌器的文氏管中的有目的的節(jié) 流和壓力降低產(chǎn)生。
[0014] 在此，在洗滌設(shè)備的氣體入口區(qū)域中例如通過(guò)噴嘴特別是文氏噴嘴、孔式噴嘴或 類(lèi)似的變型，相對(duì)于供給的儲(chǔ)水裝置而言產(chǎn)生大于0. 1巴、優(yōu)選大于0. 3巴或者甚至大于1 巴的負(fù)驅(qū)動(dòng)壓差，優(yōu)選在反應(yīng)堆外殼中高壓的情況下在通風(fēng)開(kāi)始時(shí)大于1巴（優(yōu)選至少2 巴絕對(duì)壓力，特別優(yōu)選大于4巴絕對(duì)壓力），所述供給的儲(chǔ)水裝置例如是在壓水反應(yīng)堆情況 下的建筑槽或者在沸水反應(yīng)堆情況下的冷凝室。
[0015] 在文丘里喉頸的范圍中通風(fēng)流的流速（簡(jiǎn)稱(chēng)：文氏速度）優(yōu)選在考慮搭建位置的 情況下調(diào)節(jié)為使得可以產(chǎn)生足夠抽吸壓力。這可以表示：在存在的儲(chǔ)水裝置之上例如10米 搭建文氏洗滌器的情況下，為了產(chǎn)生抽吸壓力，有目的地運(yùn)行特別高的文氏速度，該文氏速 度在系統(tǒng)開(kāi)始時(shí)在文氏噴嘴上對(duì)應(yīng)于例如大于1巴的壓降并因此處于200米/秒、甚至250 米/秒的范圍中。結(jié)合隨后的節(jié)流（參見(jiàn)下文），因此在通風(fēng)管路中總體上存在顯著的兩級(jí) 壓降。較小的洗滌器內(nèi)壓雖然導(dǎo)致較高的氣體體積流，但是其中由于以下描述的現(xiàn)在可能 更高的空管速度使得緊湊的結(jié)構(gòu)方式也仍然是可能的。
[0016] 水抽吸管路此外可以如下設(shè)計(jì)尺寸：使得在沸騰的具有氣泡形成的池的情況下， 在抽吸管路中也能實(shí)現(xiàn)有效的凝塊輸送（ PtejpfenfSrderung )，特別是通過(guò)足夠小的、小 于25毫米、有利地小于15毫米的直徑。
[0017] 通過(guò)不同預(yù)定寬度的抽吸管路的組合，也可以分別單獨(dú)地優(yōu)化初始的快速填充和 隨后的液位補(bǔ)充（也連同沸騰的池）。
[0018] 通過(guò)所述措施，也可以克服在儲(chǔ)水裝置（更一般地：洗滌液儲(chǔ)存裝置）與洗滌單元 之間比較大的高度差（例如5至10米）。
[0019] 洗滌單元的設(shè)置現(xiàn)在此外可以在受保護(hù)的、特別是比較高的建筑區(qū)域中實(shí)現(xiàn)，從 而例如可以使其安全地避開(kāi)高能影響?？商孢x地，洗滌設(shè)備也可以比較深地直接設(shè)置在反 應(yīng)堆外殼的槽區(qū)域中或涌流區(qū)域（Flutungsbereich)中。在洗滌設(shè)備這樣設(shè)置在涌流范圍 中的情況下，可以將通過(guò)環(huán)境冷卻可導(dǎo)出的衰變熱提高到大于100千瓦的值。
[0020] 然而，通風(fēng)管路的入口然而在所有搭建設(shè)置的情況下適宜地設(shè)置在反應(yīng)堆外殼中 最大可預(yù)期的涌流液位之上，從而確保僅僅抽吸反應(yīng)堆外殼氣氛。
[0021] 特別有利的是在文氏洗滌器中洗滌液儲(chǔ)存裝置的分級(jí)配置，該文氏洗滌器具有在 環(huán)繞的、較大的外池內(nèi)的比較小的內(nèi)池，其中文氏噴嘴的洗滌液抽吸口與內(nèi)池連通。以下也 稱(chēng)為洗滌液容器的外池包圍整個(gè)裝置并且用于容納導(dǎo)回的洗滌液以及從第一池的溢流。內(nèi) 池的充滿(mǎn)非常短時(shí)地成功完成，因?yàn)橹苯釉谕L(fēng)系統(tǒng)以最大驅(qū)動(dòng)壓差起動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)充滿(mǎn)，并 且僅僅需要少量水量直至溢流。
[0022] 通過(guò)內(nèi)池的非常小的水量，可以在通風(fēng)氣體側(cè)和在洗滌液側(cè)同時(shí)地或者僅僅錯(cuò)開(kāi) 手柄操作時(shí)間地實(shí)現(xiàn)"干燥的"文氏洗滌器的啟動(dòng)，因?yàn)樾〉膶?dǎo)入量的洗滌液已經(jīng)導(dǎo)致文丘 里喉頸區(qū)域的溢出，并因此在氣體導(dǎo)通的情況下幾乎無(wú)延遲地成功實(shí)現(xiàn)洗滌液抽吸/噴入 到文氏噴嘴的高速區(qū)域中并因此成功實(shí)現(xiàn)有效的氣溶膠和碘遏制。
[0023] 換言之：對(duì)于內(nèi)池的優(yōu)選小于3分鐘特別優(yōu)選小于1分鐘的小的填滿(mǎn)時(shí)間能實(shí)現(xiàn)： 洗滌液填充在通風(fēng)運(yùn)行中才變得必要。由此實(shí)現(xiàn)：未充滿(mǎn)的干的洗滌設(shè)備可以維持用于事 故運(yùn)行，這關(guān)于成本、重量等方面是特別有利的。在該有利的設(shè)計(jì)方案下，文氏洗滌單元可 以在待命運(yùn)行期間在流入側(cè)借助于破裂薄膜和/或借助于彈簧或重力加載的溢流閥或類(lèi) 似物封閉。在事故出現(xiàn)的情況下，該封閉于是自動(dòng)地由于出現(xiàn)的壓差和/或升高的溫度而 打開(kāi)，從而直接實(shí)現(xiàn)與反應(yīng)堆外殼氣氛的壓力和溫度平衡。
[0024] 在首次充滿(mǎn)之后，在（準(zhǔn)）靜態(tài)通風(fēng)運(yùn)行中，在洗滌器中的液位設(shè)置和調(diào)整優(yōu)選通 過(guò)浮動(dòng)液位控制裝置優(yōu)選借助于污物不靈敏的滾球鎖閉裝置或旋轉(zhuǎn)滑閥實(shí)施。通過(guò)相繼連 接兩個(gè)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)用于充滿(mǎn)的較高可靠性。在此，例如可以在水出口處使用滾球鎖閉裝 置并且預(yù)連接地一一集成到填充管路中一一使用旋轉(zhuǎn)滑閥。
[0025] 特別是現(xiàn)在在通風(fēng)運(yùn)行和出現(xiàn)的蒸汽的情況中，例如通過(guò)進(jìn)入