Ядерная реакторная установка с устройством для контроля выводимого в трубу воздуха

 

Cущность изобретения: ядерная реакторная установка с устройством для контроля выводимого в трубу воздуха содержит защитную оболочку с ядерным реактором, трубопровод для сброса давления, соединяющий защитную оболочку с вентиляционной трубой, фильтр, установленный на трубопроводе, и устройство для контроля выводимого в трубу воздуха. Установка дополнительно содержит заборный трубопровод с пробоотборником, присоединенный к трубопроводу сброса давления после фильтра, и разжижающую установку, установленную на заборном трубопроводе. Устройство для контроля выводимого в трубу воздуха выполнено в виде измерительной магистрали с измерительным участком, состоящим из фильтров и мониторов. Измерительная магистраль присоединена к заборному трубопроводу после разжижающей установки, а измерительный участок соединен с трубопроводом разгрузки давления при помощи возвратной магистрали. Заборный трубопровод перед разжижающей установкой снабжен нагревателем. Разжижение радиоактивной смеси позволяет использовать штатные измерительные приборы даже при аварии с большим выбросом радиоактивности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к ядерной реакторной установке с устройством для контроля выводимого в трубу воздуха, состоящей из защитной оболочки с ядерным реактором, трубопровода для сброса давления, фильтра и устройства для контроля выводимого в трубу воздуха.

Атмосфера в защитной оболочке ядерной реакторной установки, как правило, состоит из воздуха, водяного пара, водорода, углекислого газа, инертных газов, йода и аэрозолей. При нормальной работе установки эта смесь, имеющая радиоактивность примерно 10³Бк/м³ (Беккерелей в кубометре) из защитной оболочки посредством вентилятора выводится прямо в трубу. В аварийных случаях с малой утечкой в первичном контуре, при которой радиоактивность составляет 10³-10⁸ Бк/м³, газ также вентилятором выводится прямо в дымовую трубу. При более серьезных авариях, например, с расплавлением топливных элементов, радиоактивность может достичь величин более 10¹⁴ Бк/м³. Вентиляция при таких авариях обычно отключается, за счет чего в защитной оболочке давление возрастает. Для предотвращения опасного нарастания давления защитная оболочка разгружается от давления через фильтрационную установку.

Известна реакторная установка с устройством для контроля выводимого в трубу воздуха (1), содержащая защитную оболочку с ядерным реактором, трубопровод для сброса давления, соединяющий защитную оболочку с вентиляционной трубой, фильтр, установленный на трубопроводе, и устройство для контроля выводимого в трубу воздуха.

Фильтр на трубопроводе сброса давления, согласно (1), подвергается регулированию со скользящим давлением. Таким образом, фильтр находится под одинаковым давлением с напорным резервуаром. Это давление регулируется редукционным клапаном по потоку после фильтра.

Также ниже по потоку от фильтра должна определяться радиоактивность газа на измерительном участке.

Вследствие остающейся очень высокой радиоактивности в следующем, ведущем к трубе трубопроводе очищенного газа в аварийной обстановке уже не могут быть использованы измерительные приборы, применяемые при нормальном режиме работы, такие, как балансирующий фильтр и контролер аэрозоля, так как не хватает из диапазона измерения и не обеспечивается управление балансирующим фильтром. Поэтому вынуждены использовать специальные приборы с более широким диапазоном измерений и дорогой экранировкой, а также сложные устройства для управления балансирующим фильтром.

Техническим результатом изобретения является создание такой ядерной реакторной установки, которая позволила бы устранить перечисленные недостатки, а в аварийном случае работать с имеющимися измерительными приборами и аппаратурой.

Данный технический результат, согласно изобретению, достигается за счет того, что установка дополнительно содержит заборный трубопровод с пробоотборником, присоединенный к трубопроводу сброса давления после фильтра, и разжижающую установку, установленную на заборном трубопроводе, причем устройство для контроля выводимого в трубу воздуха выполнено в виде измерительной магистрали с измерительным участком, состоящим из фильтров и мониторов, при этом измерительная магистраль присоединена к заборному трубопроводу после разжижающей установки, а измерительный участок соединен с трубопроводом разгрузки давления при помощи возвратной магистрали.

Особенно целесообразно нагревать пробу газа в заборном трубопроводе перед ее разжижением для защиты от охлаждения; для этого заборный трубопровод перед разжижающей установкой снабжен нагревателем.

За счет этого предотвращается конденсация водяного пара в заборном трубопроводе и на измерительном участке устраняется cвязанная с этим ошибка в измерении вследствие выпадания в осадок йода и аэрозолей.

Кроме того, согласно предпочтительному примеру выполнения изобретения, разжижающая установка имеет несколько ступеней разжижения.

Кроме того, преимуществом изобретения является также и то, что не требуется известной и обычной до сих пор усиленной экранировки всего участка измерения.

На фиг.1 изображена упрощенная схема части реакторной установки со стороны вывода отработанного воздуха; на фиг.2 принципиальная схема разжижающей установки (направление потока показано стрелками).

На фиг. 1 показана защитная оболочка 1. Трубопровод 2 сброса давления, ниже на его первом участке называемый трубопроводом сырого газа, проходит от защитной оболочки 1 к установке 3 из фильтров. В трубопроводе сырого газа двумя параллельными цепочками включены арматура 25 регулирования и разрывная мембрана 26 для определенной величины разгрузки давления. В трубопроводе сырого газа размещен измеритель расхода. Установка из фильтров работает в примерном случае по принципу влажного фильтра; тип фильтра для изобретения не имеет значения. В насадках Вентури 27 распыляется вода и очищает при этом газы. После этого очищенные газы проходят через водоотделитель 28. Они затем поступают во вторую часть трубопровода 2 сброса давления, далее обозначаемый трубопроводом 4 чистого газа, который соединен с газоотводной трубой 5.

В трубопроводе 4 чистого газа установлен пробоотборник 6, посредством которого непрерывно отбирается проба газа, поступающая затем в заборный трубопровод 7. Отбор может быть также произведен из канала или трубы выходящего воздуха, ниже по потоку от входа трубопровода 4 чистого газа в трубу. В качестве примера приводится, что при общем расходе газа примерно 20 000 м³/ч ответвляется примерно 10 м³/ч. Эта проба газа нагревается посредством электрического или теплообменного нагревателя 24 предпочтительно по всей длине отбирающего пробу заборного трубопровода 7, чтобы предотвратить конденсацию влаги.

Из заборного трубопровода 7 часть потока ответвляется к разжижающей установке 8. Эта многоступенчатая установка работает на обеспыленном сжатом воздухе. Его получают в компрессоре 11, перед которым установлены фильтры 12 для йода и аэрозолей. Из нескольких ступеней разжижителя нагреваются в принципе только две первые ступени, так как даже при подаче чистого водяного пара в трубопроводе 4 чистого газа достижение точки росы после второй ступени уже невозможно.

Изображенная на фиг.2 ступень разжижения работает следующим образом: подаваемый сжатый воздух обтекает по кольцевой щели 29 всасывающее сопло 30 для разжижаемой газовой смеси. За счет возникающего при этом пониженного давления аэрозоль с определенным объемным расходом засасывается, и в смесительной камере 31 однородно размешивается с чистым воздухом. Если повышается объемный расход чистого воздуха, то в таком же отношении повышается объемный расход газовой смеси в кольцевой щели. Таким образом, если увеличивается давление во всасывающем сопле, то соответственно возрастает объемный поток газовой смеси. Оба объемных расхода, таким образом, связаны через понижение давления и их отношение остается постоянным также для различных давлений на входе.

В разжижающей установке 8 предпочтительно разжижение в отношении 1:10⁴. При этом также предпочтительно осуществление разжижения в нескольких ступенях, что снижает потребление чистого разжижающего воздуха - забираемой из заборного трубопровода 7 разжиженной пробы.

Отбирается лишь часть пробы из смесительной камеры 31 и подводится к следующей ступени. Этот отбор производится через всасывающее сопло 32. При этом обращается внимание на то, что этот прибор производится в изокинетических условиях. Они имеют место тогда, когда в месте отсоса скорость потока в сопле 32 равна скорости потока в канале. Посредством различных диаметров сопла возможно получение различных объемных расходов при различных общих объемных расходах. Это важно для последней ступени. В качестве примера приводится, что из указанного выше общего отсасываемого количества 10 м³/ч лишь 0,3 м³/ч используется для измерения. Но после разжижения к измерительной аппаратуре подается, в целом приблизительно 3 м³/ч. Остающийся после изокинетического отбора остаточный воздух с расходом 7,8 м³/ч для всех ступеней разжижения выходит через выходные патрубки 33 наружу в возвратную магистраль 9 (фиг.1). В этой возвратной магистрали 9 остаток воздуха пробы и воздух из выходных патрубков 33 насосом 10 подается обратно в трубопровод 4 чистого газа. При этом возвратном отводе следует обращать внимание на то, чтобы не возникало противодавления в смесительной камере 31 разжижающей ступени, которое может повлиять на коэффициент разжижения.

За счет разжижения радиоактивность уходящих веществ снижается до нормальной величины также и при нормальном режиме. Манипулирование и оценка результатов измерения аппаратурой может проводиться таким образом и в аварийном режиме обычным образом.

К отсасывающему соплу 32 последней ступени подключена измерительная магистраль 13 (фиг. 1), которая ведет к собственно измерительному участку 14. Этот измерительный участок, предусмотренный также и для нормального режима работы, в очень упрощенном виде состоит из комбинации 15 аэрозольных и йодных балансировочных фильтров для прерывистых замеров. Для квазинепрерывного контроля предусмотрены аэрозольный монитор 16, иодный монитор 36 и монитор 37 инертных газов. Каждый из этих трех мониторов снабжен детектором излучения 38. Этими простыми индикаторами определяют относительная радиоактивность аэрозолей. Кроме того, они определяется интервалы замены балансировочных фильтров.

В нормальном режиме обычно проводится прерывистое измерение посредством элементов 15 один раз в наделю. Напротив, в аварийном режиме работы предусмотрены замеры каждые 4 ч. Для этого вынимаются балансировочные фильтры 15, переносятся в отдельное помещение и там посредством спектрометра анализируются на присутствие специфических нуклидов.

Перед измерением производится промывка измерительного участка 14, чтобы вызванная компонентами инертных газов активность фильтров была снижена до неизмеряемого уровня и не искажала бы результата измерения. Для этого измерительная магистраль 13 перекрывается запорным органом 34, а трубопровод 17 промывающего воздуха открывается посредством запорного органа 35. Посредством подающего насоса 19 засасывается атмосферный воздух и через йодный и аэрозольный фильтр 18 подается на измерительный участок 14. Выбрасывается промывающий воздух в возвратную магистраль 9, или можно также отвести и прямо в трубу 5.

Для собственно измерения трубопровод 17 промывочного воздуха закрываются запорным органом 35, а измерительная магистраль 13 открывается запорным органом 34. Тем же подающим насосом 19 засасывается подлежащая замеру смесь. Так как этот насос рассчитан на подачу большого количества воздуха при промывке, при измерении с целью регулирования одновременно засасывают атмосферный воздух. Вверх по потоку от этого насоса для этой цели имеется в ответвлении регулирующий клапан 20 с предвключенным к нему аэрозольным фильтром 21.

Перед выходом части измерительного участка 14 с аэрозольным монитором 16 на участке с балансировочными фильтрами расположен измеритель расхода 22. Расход через аэрозольный и йодный фильтр измеряется в нем и интегрируется по времени запыления. Таким образом определяются величины концентрации радиоактивности. Для получения скорости выхода радиоактивности коррелируется концентрация с измеряемым расходом.

Хотя, как сказано выше, расход измеряется и в трубопроводе 2 сырого газа, корреляция с этим измерением привела бы к неправильным результатам, потому что при разгрузке давления как раз в начальной фазе расходы в трубопроводе 2 сырого газа и в трубопроводе 4 чистого газа могут быть весьма различными. Это, например, может вызываться конденсацией паровой фазы в еще холодной насадке фильтра 3. Поэтому расход еще раз измеряется в позиции 23 трубопровода 4 чистого газа. Это может быть измерение с насадкой Вентури 27 или определение расхода измерением давления и температуры. Результат объединяется с величинами концентрации, чтобы определить скорость выхода радиоактивности.

Формула изобретения

1. Ядерная реакторная установка с устройством для контроля выводимого в трубу воздуха, содержащая защитную оболочку с ядерным реактором, трубопровод для сброса давления, соединяющий защитную оболочку с вентиляционной трубой, фильтр, установленный на трубопроводе, и устройство для контроля выводимого в трубу воздуха, отличающаяся тем, что установка дополнительно содержит заборный трубопровод с пробоотборником, присоединенный к трубопроводу сброса давления после фильтра, и разжижающую установку, расположенную на заборном трубопроводе, причем устройство для контроля выводимого в трубу воздуха выполнено в виде измерительной магистрали с измерительным участком, состоящим из фильтров и мониторов, при этом измерительная магистраль присоединена к заборному трубопроводу после разжижающей установки, а измерительный участок соединен с трубопроводом сброса давления при помощи возвратной магистрали.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что заборный трубопровод перед разжижающей установкой снабжен нагревателем.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что разжижающая установка имеет несколько ступеней разжижения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2