Атомная электростанция
Изобретение касается атомной электростанции (1). АЭС включает защитную оболочку (2), содержащую корпус (3) реактора под давлением, ступень (6, 6′) аэрозольной фильтрации, линию (8) сброса давления, посредством которой отфильтрованный в ступени (6, 6′) аэрозольной фильтрации объемный поток газа через проход в защитной оболочке (2) может выводиться в окружающую среду. АЭС далее включает в себя ступень (7, 7′) йодной фильтрации, посредством которой отфильтрованный в ступени (6, 6′) аэрозольной фильтрации объемный поток газа может фильтроваться перед выдачей в окружающую среду, причем ступень (7, 7′) йодной фильтрации также расположена внутри защитной оболочки (2). Предусмотрено, что ступень (6, 6′) аэрозольной фильтрации и ступень (7, 7′) йодной фильтрации соединены друг с другом таким образом, что перенаправление объемного потока газа, исходя из ступени (6, 6′) аэрозольной фильтрации в ступень (7, 7′) йодной фильтрации, осуществляется, по существу, на одинаковом уровне давления. Технический результат - повышение эффективности улавливания выброса АЭС. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение касается атомной электростанции, включающей в себя
- защитную оболочку, содержащую:
- корпус реактора под давлением для приема расщепляемого ядерного топлива,
- ступень аэрозольной фильтрации,
- линию сброса давления, посредством которой отфильтрованный в ступени аэрозольной фильтрации объемный поток газа может выдаваться в окружающую среду через проход в защитной оболочке,
- а также ступень йодной фильтрации, посредством которой отфильтрованный в ступени аэрозольной фильтрации объемный поток газа фильтруется перед выдачей в окружающую среду, причем ступень йодной фильтрации расположена внутри защитной оболочки.
При эксплуатации атомных электростанций в результате аварии, как например, неисправности хладагента, может произойти то, что достаточный теплоотвод из активной зоны реактора больше будет невозможен. Недостаточное охлаждение приводит к перегреву корпуса реактора под давлением, также называемого просто как реактор, к обусловленному этим испарению охлаждающей жидкости из первичного контура реактора, а также к разрушению бетона в фундаменте реактора. Вследствие этого, образуется большое количество пара и не конденсированных газов, которые приводят к росту давления в защитной оболочке, которая герметично окружает реактор и компоненты первичного контура.
В современном уровне знаний у охлаждаемого водой под давлением реактора в зависимости от типа конструкции лежащее в пределах 2,5-9 бар аварийное давление защитной оболочки в случае аварии с оплавлением активной зоны достигается примерно за 2-5 дней. В таком случае, в атмосфере защитной оболочки - ввиду естественных, протекающих без дальнейших внешних мероприятий процессов распада - имеется только малая часть первоначально образованного оплавлением активной зоны количества радиоактивных аэрозолей.
Следствием аварии в Чернобыле (Советский Союз) в 1986 году, чтобы предотвратить неконтролируемое высвобождение этой остаточной активности в результате неожиданного отказа защитной оболочки и чтобы далее уменьшить высвобожденное радиоактивное количество, стало снабжение всех атомных электростанций в Германии фильтрующей установкой сброса давления (спускной фильтр). После аварии на атомном реакторе в Фукусиме (Япония) в 2011 году как в Японии, так и в других странах, было решено дооборудовать защитную оболочку атомных электростанций спускными фильтрами.
Специально для имеющихся при авариях с расплавлением активной зоны экстремальных условий в защитной оболочке - температура газа до 250С и давление до 9 бар - прежним центром ядерных исследований в Карлсруэ была усовершенствована фильтрующая система-так называемый метод сухой фильтрации - благодаря чему загрязнение окружающей среды радиоактивными аэрозолями и газообразным радиоактивным йодом, соответственно, органическими соединениями йода может уменьшаться на несколько порядков.
Метод сухой фильтрации является полностью пассивной системой, обычно состоящей из:
- металлического нетканного фильтра аэрозольного фильтра для удерживания переносимых воздухом радиоактивных аэрозолей,
- специально легированного молекулярного сита-абсорбента для хемосорбции газообразного радиоактивного йода и его органических соединений.
Таким образом, в случае аварии с оплавлением активной зоны находящаяся под давлением газопаровая смесь защитной оболочки лишь после прохождения высокоактивного аварийного фильтра направляется в вытяжную трубу отводимого воздуха. Сброс давления предотвращает выход из строя защитной оболочки вследствие избыточного давления, фильтрующая система защищает окружающую среду от несущихся воздухом радиоактивных аэрозолей и соединений йода.
Из DE 2011 056 889 В3 следует аэрозольное фильтрующее устройство для применения в устройстве сброса давления атомной электростанции, которое отличается увеличенным теплоотводом.
DE 38 15 850 А1 описывает способ сброса давления атомной электростанции, при котором из разгрузочного потока с помощью металлического нетканного фильтра сначала удаляется влага и отфильтровываются аэрозоли, затем посредством расширения высушивается, прежде чем высушенный разгрузочный поток вступит в непосредственный контакт с молекулярным ситом для сорбционной фильтрации йода. Известный из DE 38 15 850 А1 способ учитывает ту проблему, что при аварии имеется высокое давление, а также вследствие водяного пара высокая влажность воздуха, причем водяной пар делает невозможным сорбционное фильтрование йода молекулярным ситом вследствие осаждения молекул воды в молекулярном сите (ингибирование). Лишь высушенный разгрузочный поток может эффективно направляться через молекулярное сито. Вследствие имеющегося во время аварии высокого давления внутри защитной оболочки (между 2 и 9 барами) высушивание разгрузочного потока обычно предпринимается посредством предшествующего йодному фильтру дросселя (также называется как редукционная диафрагма или расширительный клапан) только за пределами защитной оболочки, причем объем, однако, увеличивается. Высушивание разгрузочного потока снаружи защитной оболочки сопровождается следующими недостатками:
С одной стороны, увеличение объема разгрузочного потока с целью высушивания требует соответственно фильтрующего устройства больших размеров, а, с другой стороны, фильтрование содержащего как радиоактивные аэрозоли, так и газообразный радиоактивный йод, и также его органические соединения разгрузочного потока имеет место снаружи защитной оболочки, т.е. снаружи контролируемой области. Это делает необходимым дополнительные мероприятия по экранированию для предохранения персонала и окружающей среды от радиоактивности, в частности, от радиоактивных изотопов йода и его органических соединений. Кроме этого, из-за высокой разности температур между разгрузочным потоком и фильтрующим устройством снаружи защитной оболочки существует опасность конденсации в фильтрующем устройстве, вследствие чего, в частности, радиоактивный остаточный конденсат остается в находящемся снаружи защитной оболочки фильтрующем устройстве.
Согласно одному варианту выполнения, в названной выше публикации DE 38 15 850 А1 или же в публикации DE 38 06 872 А1 предусмотрено, что наряду со ступенью аэрозольной фильтрации внутри защитной оболочки также расположена ступень йодной фильтрации, так что большая часть упомянутых выше недостатков преодолевается. Чтобы обеспечить достаточную степень сепарации, между ступенью аэрозольной фильтрации и ступенью йодной фильтрации предусмотрен дроссель для понижения давления, то есть для расширения, так что достигается достаточно большой интервал точки росы, чтобы обеспечить механизм сорбции йода. Однако, чтобы обеспечить далее, что между ступенью йодной фильтрации и имеющейся снаружи защитной оболочки атмосферой имеется градиент давления, вынужденно необходимо для сброса давления, чтобы - если смотреть в направлении течения потока - после ступени йодной фильтрации был расположен другой дроссель, который обеспечивает определенное давление в ступени йодной фильтрации. Этот второй дроссель должен быть подогнан к индивидуально имеющейся характеристике давления и нуждается в блоке регулирования. Далее необходимо, чтобы корпус ступени йодной фильтрации был выполнен чрезвычайно стабильным для того, чтобы выдержать имеющийся при аварии перепад давления между наружной областью ступени йодной фильтрации, т.е. внутри защитной оболочки, и внутренней областью ступени йодной фильтрации.
В основе настоящего изобретения теперь лежит задача усовершенствования атомной электростанции описанного вначале типа так, чтобы устранить указанные выше недостатки.
Данная задача решается тем, что ступень аэрозольной фильтрации и ступень йодной фильтрации соединены друг с другом таким образом, что переход объемного потока газа из ступени аэрозольной фильтрации в ступень йодной фильтрации осуществляется на по существу одинаковом уровне давления. Ограничение «на по существу одинаковом» уровне давления касается того, что могут иметься некоторые обусловленные системой потери давления, как например естественные потери давления по длине трубопровода. В смысле настоящих притязаний случайное (т.е. возможное при определенных обстоятельствах) различие давлений между ступенью аэрозольной фильтрации и ступенью йодной фильтрации составляет лишь менее 200 мбар.
В соответствии с изобретением отказываются от обеспечиваемого расширением высушивания перед ступенью йодной фильтрации, т.е. между ступенью аэрозольной фильтрации и ступенью йодной фильтрации не имеется никакого расширительного клапана. По этой причине, в дальнейшем может выпадать дополнительный регулируемый дроссель для поддержания определенного минимального давления, который обычно расположен в направлении течения объемного потока газа после ступени йодной фильтрации. В соответствии с этим, согласно изобретению выпадает обычное размещение расширительного клапана во всей линии сброса давления. Следовательно, ступень йодной фильтрации в случае аварии работает в области высокого давления, т.е. в ступени йодной фильтрации имеется примерно такое же давление, что и в защитной оболочке. Само собой разумеется, что исходя из внутреннего пространства защитной оболочки через ступень аэрозольной фильтрации, ступень йодной фильтрации, соединяющие их трубопроводы и линию сброса давления имеется некоторый перепад давления, который содействует отводу объемного потока газа в окружающую среду. Прежде чем разгрузочный поток будет выпущен в окружающую среду, он может исходя из линии сброса давления направляться, например, в вытяжную трубу или же сначала в канал отводимого воздуха, который в свою очередь оканчивается в вытяжной трубе. Однако, альтернативно линия сброса давления может также оканчиваться непосредственно в окружающей среде.
Тем фактом, что ступень йодной фильтрации согласно настоящему изобретению используется в области высокого давления, пренебрегают существующим долгие годы предубеждением специалистов, что используемый в ступени йодной фильтрации адсорбент функционирует исключительно надежно только тогда, когда имеется интервал точки росы, т.е. когда подлежащий фильтрованию объемный поток газа высушивается посредством расширения. Соответственно этому далее имело место правило, что степень сепарации становится больше, если также увеличивается интервал точки росы. Однако, в рамках экспериментальной установки со стороны заявителя неожиданно было установлено, что даже при интервале точки росы около 0 K может достигаться достаточно большая степень сепарации у использующихся в настоящее время абсорбентах. Наоборот, оказалось, что абсорбент даже при высокой влажности воздуха, соответственно, ниже условий точки росы (она сконденсирована), безупречно функционирует, так что от расширения разгрузочного потока между ступенью аэрозольной фильтрации и ступенью йодной фильтрации вообще можно отказаться.
Вследствие отказа от расширительного клапана перед ступенью йодной фильтрации - если смотреть в направлении течения подлежащего фильтрованию объемного потока газа - выявляются нижеследующие преимущества. Ступень йодной фильтрации применяется аналогично ступени аэрозольной фильтрации при имеющемся избыточном давлении до 10 бар, из чего получается, что в противоположность традиционно используемой ступени йодной фильтрации перемещается приблизительно пропорционально давлению меньший объемный поток газа. Вследствие отчетливо меньшего подлежащего фильтрованию объемного потока газа ступень йодной фильтрации теперь может выполняться существенно меньше, что осуществляется, в частности, в стесненных условиях внутри защитной оболочки. Таким образом, также достигается гибкость относительно возможного места монтажа, а также значительно улучшенное удобство в использовании при сооружении ступени йодной фильтрации. Другое преимущество состоит в том, что всегда имеется достаточный перепад давления, что должно гарантированно иметься для пассивной системы выпуска.
Также относительно транспортирующих объемный поток газа трубопроводов является предпочтительным незначительный объемный поток газа, поскольку они могут иметь соответственно меньший диаметр трубы. Это, в свою очередь, означает привлекательную свободу в отношении их прокладки, поскольку они требуют значительно меньших габаритов. Также, в результате отказа от обеспечиваемого посредством расширения высушивания перед ступенью йодной фильтрации гарантируется, что даже в случае трубопроводов до нескольких сотен метров и при сопутствующей этому потере давления в линии сброса давления всегда остается достаточный перепад давления для отвода объемного потока газа. Таким образом, речь идет об абсолютно пассивной фильтрующей системе и отсутствии потребности во вспомогательной энергии.
На основании того факта, что как в ступени аэрозольной фильтрации, так и в ступени йодной фильтрации имеется то же самое давление, что и в защитной оболочке, корпуса фильтров относительно их прочности могут быть выполнены по простому стандарту.
Вариант выполнения соединения между ступенью аэрозольной фильтрации и ступенью йодной фильтрации может заключаться в трубопроводе, который исходя из ступени аэрозольной фильтрации направляется к ступени йодной фильтрации. При этом, сам трубопровод не имеет никаких устройств для дросселирования объемного потока газа, как например, расширительный клапан.
Другая альтернатива соединения ступени аэрозольной фильтрации и ступени йодной фильтрации согласно одному варианту осуществления изобретения состоит в том, что ступень аэрозольной фильтрации и ступень йодной фильтрации расположены внутри одного и того же корпуса фильтра, так что получается комбинированный аэрозольно-йодный фильтрующий узел. Таким образом, обе ступени фильтрации могут собираться в виде одного компактного узла. Вследствие этого отменяется требование, что ступень аэрозольной фильтрации посредством соответственно герметичных и устойчивых к различным воздействиям линий должна соединяться с отдельно выполненной ступенью йодной фильтрации. Правда, габариты в защитной оболочке могут быть ограничены настолько, что должно быть предпочтительным отдельное выполнение обеих ступеней фильтрации.
Относительно компактного типа конструкции комбинированного аэрозольно-йодного фильтрующего узла, а также непрерывного и равномерного протекания далее является предпочтительным, если выходное поперечное сечение ступени аэрозольной фильтрации соответствует входному поперечному сечению ступени йодной фильтрации.
Вследствие незначительной потребности в занимаемой площади для ступени йодной фильтрации для случая, что ступень аэрозольной фильтрации и ступень йодной фильтрации расположены внутри одного и того же корпуса фильтра, так что получается комбинированный аэрозольно-йодный фильтрующий узел, имеющаяся в направлении течения глубина комбинированного аэрозольно-йодного фильтрующего узла может составлять между 1400 мм и 2000 мм, а имеющаяся перпендикулярно (и чаще всего вертикально) к направлению течения высота комбинированного аэрозольно-йодного фильтрующего узла может составлять между 2500 мм и 2900 мм. Такая комбинированная аэрозольно-йодная фильтрующая ступень характеризуется своей компактностью и может хорошо и гибко размещаться, в частности, в тесных габаритах атомной электростанции. Традиционные комбинированные аэрозольно-йодные фильтрующие ступени, которые известны исключительно снаружи защитной оболочки (колпак реактора), имеют проходящую в направлении течения глубину 9м при ширине фильтра примерно 1,50 м и высоте примерно 3,70 м или более, соответственно.
Особенно предпочтительное выполнение соответствующей изобретению атомной электростанции предусматривает, что ступень йодной фильтрации химически адсорбирует йод и/или по меньшей мере одно органическое соединение йода, в частности с метилйодидом (йодметан), причем адсорбируемый йод и/или упомянутое по меньшей мере одно органическое соединение йода может быть радиоактивным.
При этом далее является преимуществом, если ступень йодной фильтрации в качестве адсорбента содержит цеолитный материал, причем цеолитный материал предпочтительно является гидрофобным. В качестве гидрофобного цеолитного материала может использоваться органический кристаллический каркасный силикат, который имеет трехмерные пространственно-сетчатые структуры из SiO4- и AlO4-тетраэдров. Характерным для цеолитов является их открытая структура, причем образованный из SiO4- и AlO4-каркас охватывает большие полые пространства, которые соединены друг с другом каналами (порами) одинакового, точно определенного диаметра.
Цеолитный материал может легироваться серебром, так что подлежащий отделению йод химически адсорбируется (хемосорбция) серебром, которое связано в цеолитной структуре. Для предотвращения возможной каталитической реакции посредством Н2-содержащей среды, далее предпочтительно образованный цеолитный материал может иметь соответствующие химические свойства (ингибитор). Описанный выше цеолитный материал отличается своими экстремально гидрофобными свойствами и термостойкостью, так что с этим цеолитным материалом является хорошо возможным использование в паронасыщенной атмосфере - какой она может быть в защитной оболочке.
Принимая во внимание дополнительное оснащение (дооснащение) существующих атомных электростанций из-за уже имеющихся шлюзов, которые имеют обычные и заведомо только малые размеры, особенно предпочтительно, если ступень аэрозольной фильтрации, ступень йодной фильтрации и/или комбинированный аэрозольно-йодный фильтрующий узел составляется из по меньшей мере двух модулей, которые выполнены с возможностью герметичного соединения друг с другом. При этом наиболее целесообразным является, если отдельные фильтры с обрамляющим их частичным корпусом на по меньшей мере одной стороне снабжены окружным фланцем, посредством которого могут соединяться примыкающие друг к другу частичные корпуса. Под этим понимается, что фильтрующая ступень, соответственно, фильтрующий узел также может быть составлен из трех, четырех, пяти и более модулей, в частности, если они включают в себя несколько включенных последовательно фильтров.
Независимо от отдельного или комбинированного выполнения фильтрующей ступени оказалось очень предпочтительным, если выходное сечение ступени аэрозольной фильтрации имеет расстояние до входного сечения ступени йодной фильтрации, которое меньше 260 мм, предпочтительно меньше 250 мм, еще предпочтительнее меньше 240 мм. Преимущество видится, в частности, в том, что возникающее в ступени аэрозольной фильтрации тепло нагревает смежную ступень йодной фильтрации и при этом высушивает. За счет этого оказывается положительное воздействие на степень сепарации ступени йодной фильтрации. Вследствие этого, можно отказаться от возможно предусмотренного нагревательного устройства для ступени йодной фильтрации, что является весьма желательным в случае пассивной и тем самым помехоустойчивой системы.
Как уже упоминалось ранее, размеры ступени йодной фильтрации ввиду ее соответствующего изобретению расположения сильно уменьшаются. Даже возможно предусмотреть ступень йодной фильтрации, в которой глубина укладки адсорбента составляет меньше 80 мм, предпочтительно меньше 60 мм, более предпочтительно меньше 50 мм.
Кроме того, изобретение также касается способа сброса давления защитной оболочки атомной электростанции, при котором объемный поток газа сначала направляют через ступень аэрозольной фильтрации и затем через ступень йодной фильтрации, прежде чем отфильтрованный в таком случае объемный поток газа выдавать через линию сброса давления в окружающую среду, причем как ступень аэрозольной фильтрации, так и ступень йодной фильтрации находятся внутри защитной оболочки, содержащей корпус реактора под давлением. Согласно изобретению, объемный поток газа при остающемся почти одинаковом объемном потоке газа переводится из ступени аэрозольной фильтрации в ступень йодной фильтрации, так что получаются описанные ранее преимущества в отношении электростанции.
Согласно одному предпочтительному осуществлению способа предусмотрено, что объемный поток газа из ступени аэрозольной фильтрации вводится непосредственно в ступень йодной фильтрации, так что ступень йодной фильтрации непрерывно высушивается образующимся в ступени аэрозольной фильтрации теплом. Как уже упоминалось выше, вследствие этого улучшается степень сепарации адсорбента. Понятие «непосредственно» в смысле заявки должно пониматься так, что ступень аэрозольной фильтрации и ступень йодной фильтрации протекаются прямо друг за другом, т.е. что возможно находящийся между ними трубопровод выполнен очень коротким. Предпочтительно предусмотрено, что выходное поперечное сечение ступени аэрозольной фильтрации и входное поперечное сечение ступени йодной фильтрации расположены внутри общего корпуса и может упраздняться включение между ними трубопровода. Расстояние между ступенью аэрозольной фильтрации и ступенью йодной фильтрации должно быть предпочтительно между 240 мм и 260 мм, чтобы поддерживать оптимальную теплопередачу.
Описанное выше изобретение более подробно поясняется ниже посредством примеров осуществления соответствующей изобретению атомной электростанции, которые изображены на фигурах, показывающих:
Фиг.1 - схематичное изображение соответствующей изобретению атомной электростанции,
Фиг.2 - вид ступени аэрозольной фильтрации с фиг.1,
Фиг.3 - горизонтальное сечение ступени аэрозольной фильтрации на фиг.2,
Фиг.4 - вид ступени йодной фильтрации с фиг.1,
Фиг.5 - горизонтальное сечение ступени йодной фильтрации на фиг.4,
Фиг.6 - горизонтальное сечение альтернативной соответствующей изобретению ступени аэрозольной фильтрации с интегрированной ступенью йодной фильтрации, и
Фиг.7 - вертикальное сечение ступени аэрозольной фильтрации согласно фиг.6.
Фиг.1 показывает схематичное изображение соответствующей изобретению атомной электростанции 1, которая включает в себя защитную оболочку 2, в которой размещен корпус 3 реактора под давлением для приема не изображенного на фигуре расщепляемого ядерного топлива. Принимая во внимание возможную аварию, при которой рост давления в защитной оболочке 2 делает необходимым сброс давления, для фильтрации направляющегося из атомной электростанции 1 объемного потока воздуха (стрелка 4) в защитной оболочке 2 расположена ступень 5 аэрозольной предварительной фильтрации, ступень 6 аэрозольной фильтрации, а также ступень 7 йодной фильтрации, которые включены последовательно друг за другом. Три названные фильтрующие ступени 5, 6, 7 могут устанавливаться с пространственным отделением друг от друга и соединяться друг с другом соответствующими, не представленными на этой фигуре линиями или же они могут быть собраны в один отдельный фильтрующий узел. Также в единый узел могут быть собраны только две из трех фильтрующих ступеней 5, 6, 7.
Исходя из ступени 7 йодной ступени линия 8 сброса давления ведет через проход 9 в защитной оболочке 2, а также через пристройку 10 атомной электростанции 1 в вытяжную трубу 11, через которую отфильтрованный разгрузочный поток, который обозначен стрелкой 12, выдается в окружающую среду. Соответственно этому линия 8 сброса давления ведет из общей огороженной зоны (зоны безопасности) атомной электростанции 1 и оканчивается в вытяжной трубе 11. Альтернативно, на переходе между линией 8 сброса давления и вытяжной трубой 11 может дополнительно располагаться канал вытяжного воздуха, так что разгрузочный поток, выходя из линии сброса давления, направляется через канал вытяжного воздуха в вытяжную трубу. Далее, альтернативно можно отказаться как от вытяжной трубы 11, так и от канала вытяжного воздуха, так что линия сброса давления оканчивается на открытом воздухе.
На фиг.2 показан один возможный пример осуществления для ступени 6 аэрозольной фильтрации соответствующей изобретению атомной электростанции 1, причем ступень 6 аэрозольной фильтрации выполнена в виде отделенного от ступени 7 йодной фильтрации узла. Ступень 6 аэрозольной фильтрации имеет почти прямоугольный (в виде прямоугольного параллелепипеда) корпус 14 с прямоугольным поперечным сечением, причем корпус 14 установлен на основании 16 посредством шести опор 15. Ступень 6 аэрозольной фильтрации имеет зеркально симметричную конструкцию, так что подлежащий фильтрации объемный поток газа, который на фигурах обозначен стрелками 17, соответственно с двух противоположных сторон и соответственно сверху и снизу поступает в ступень 6 аэрозольной фильтрации и покидает ее через находящийся на центральной оси 18 ступени 6 аэрозольной фильтрации выпуск 19 на верхней стороне корпуса 14, причем выходящий из ступени 6 аэрозольной фильтрации объемный поток обозначен другой стрелкой 20.
На фиг.3, которая показывает горизонтальное сечение ступени 6 аэрозольной фильтрации согласно фиг.2, можно видеть, что внутри корпуса 14 параллельно друг другу и на расстоянии друг от друга расположены десять фильтрующих тел 21а, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g, 21h, 22a, 22b, каждое из которых герметично опирается по кругу на также закрепленную по кругу консоль 23 корпуса 14 и которые тем самым соответственно замыкают поперечное сечение корпуса 14. Точное опирание фильтрующих тел 21, 22 на консоль 23 может осуществляться традиционным и известным образом, вследствие чего здесь дополнительно на это не обращается внимание. Фильтрующие тела 21, 22 имеют в поперечном сечении форму серпа, так что они вдоль консоли 23 имеют незначительную толщину, в то время как в середине они выполнены более толстыми.
В середине корпуса 14, то есть между пятым и шестым фильтрующими телами 22а, 22b находится сборник 24 очищенного газа, который проходит приблизительно по ширине В около 400 мм и высоте Н около 2700-2900 мм корпуса 14 и на верхней стороне снабжен выпуском 19.
Два выходных поперечных сечения ступени 6 аэрозольной фильтрации соответственно оснащены предкамерой 25, в которую подлежащий фильтрации объемный поток газа (стрелка 17 показывает в плоскость чертежа) может поступать с обеих сторон как сверху, так и снизу. Таким образом, устраняется то, что возможно открытое пламя во внутреннем пространстве защитной оболочке 2 попадает в ступень 6 аэрозольной фильтрации. К предкамере 25 -если смотреть в направлении течения - примыкают проходящие по высоте корпуса 14 направляющие элементы 26 в форме С-образных профилей, из которых подлежащий фильтрации объемный поток лишь у их открытых верхних сторон и нижних сторон, а также у зазоров между С-образными профилями и корпусом 14 может попадать в фильтрующие тела 21, 22.
В соответствии с этим, объемный поток газа течет из защитной оболочки 2 вначале в предкамеру 25, затем через отверстия в направляющие элементы 26 и наконец через фильтрующие тела 21, 22 в сборник 24 очищенного газа.
Ввиду того факта, что ступень 6 аэрозольной фильтрации выполнена зеркально симметричной, подлежащий фильтрации объемный поток газа (стрелка 17) проходит пять фильтрующих тел 21а, 21b, 21c, 21d, 22a или 22b, 21e, 21f, 21g, 21h прежде, чем он попадает в сборник 24 очищенного газа. Первые - если смотреть в направлении течения - четыре фильтрующих тела 21 выполнены в виде предварительных фильтров (фильтры предварительной или грубой очистки), в то время как обращенные к сборнику 24 очищенного газа фильтрующие тела 22 соответственно служат в качестве основного фильтра.
Если смотреть в направлении течения объемного потока, то перед каждым фильтрующим телом 21, 22 находится ряд трубчатых тел 27 с круглым поперечным сечением, которые проходят вертикально и пронизывают корпус 14 в верхней и нижней боковой поверхности 28, так что внутреннее пространство трубчатых тел 27 находится в контакте с воздухом окружающей среды. В случае функционирования ступени 6 аэрозольной фильтрации посредством возникающего в ступени 6 аэрозольной фильтрации тепла также осуществляется нагрев находящегося в трубчатых телах 27 воздуха окружающей среды, вследствие чего возникает естественная конвекция, которая служит для охлаждения ступени 6 аэрозольной фильтрации.
На фиг.4 показан вид ступени 7 йодной фильтрации соответствующей изобретению атомной электростанции 1 из фиг.1, которая аналогично ступени 6 аэрозольной фильтрации из фиг.2 имеет прямоугольный корпус 28 и посредством четырех опор 29 закреплена на основании 30. На верхней стороне корпуса 28 расположены три присоединительных патрубка 31, через которые подлежащий фильтрации объемный поток попадает в ступень 7 йодной фильтрации. Ввиду того факта, что ступень 7 йодной фильтрации образована в виде отдельного узла, поступающий из ступени 6 аэрозольной фильтрации объемный поток через соответствующие трубопроводы, которые не показаны на фигурах и примыкают к присоединительным патрубкам 31 ступени 7 йодной фильтрации, вводится в ступень йодной фильтрации. Фильтрованный объемный поток покидает ступень 7 йодной фильтрации через два прямоугольных выходных отверстия 32, к которым, в свою очередь, примыкает не показанная на этой фигуре линия сброса давления.
Ступень 7 йодной фильтрации в примере осуществления включает в себя четыре укладки 33, которые заполнены йодосорбирующим материалом в форме насыпного материала, причем заполнение укладок 33 соответственно осуществляется через находящиеся на верхней стороне укладок 33 загрузочные отверстия 34, которые проходят по всей ширине В1 ступени 7 йодной фильтрации. Загрузочные отверстия 34 имеют окружной буртик, на котором герметично установлена перекрывающая пластина 35 посредством соответствующих винтов 36.
Из фиг.5, которая показывает горизонтальное сечение ступени 7 йодной фильтрации из фиг.4, можно видеть, что укладки 33 для йодосорбирующего материала собраны из металлических листов, причем проходящие перпендикулярно главному направлению течения (стрелка 39) боковые металлические листы 37 выполнены в виде перфорированных металлических листов, так что подлежащий фильтрации объемный поток газа, который обозначен стрелками 38, может проходить через йодосорбирующий материал. При этом, расположение отверстий перфорированного металлического листа подогнано к гранулометрической кривой йодосорбционного материала, так что самые малые зерна не могут поступать из отверстий боковых металлических листов 37. Глубина Т укладки представленного здесь выполнения ступени йодной фильтрации составляет 40 мм при проточной площади примерно 2 м2. Однако, также могут быть реализованы другие размеры.
Можно видеть, что подлежащий фильтрации объемный поток газа, который перед своим входом в ступень 7 йодной фильтрации имеет ориентацию соответственно стрелке 28, после своего входа посредством присоединительных патрубков 31 отклоняется в ступень йодной фильтрации сначала на примерно 90°, чтобы проходить через йодосорбирующий материал, а затем еще раз отклоняется на примерно 90°, чтобы покинуть ступень 7 йодной фильтрации через выпускные отверстия 32. Хотя главное направление течения объемного потока газа через ступень йодной фильтрации, которое обозначено стрелкой 39, является перпендикулярным направлению течения при его вводе (стрелка 38), однако появляется фактическая форма (фактический ход) объемного потока газа, которая проходит S-образно согласно линии 40.
Аналогично ступени 6 аэрозольной фильтрации из фиг.2 ступень 7 йодной фильтрации также имеет трубчатые тела 27 для охлаждения ступени 7 йодной фильтрации при функционировании. Трубчатые тела 27 соответственно расположены - если смотреть в направлении течения (линия 40) - перед укладками и распределены по ширине В1.
На фиг.6 показано горизонтальное сечение комбинированного аэрозольного и йодного фильтрующего узла 41, у которого между ступенью 6' аэрозольной фильтрации и сборником 24 очищенного газа расположена ступень 7' йодной фильтрации. Правда, на фиг.6 изображена только ступень 6' аэрозольной фильтрации с лишь пятью фильтрующими телами 21, 22, к которой подсоединяется ступень 7' йодной фильтрации и сборник 24 очищенного газа, однако также возможно, располагать на другой стороне сборника 24 очищенного газа также ступень аэрозольной фильтрации и ступень йодной фильтрации, так что аналогично ступени 6 аэрозольной фильтрации согласно фиг.3 получается зеркально симметричная конструкция, которая включает в себя десять фильтрующих тел, две ступени йодной фильтрации и один сборник очищенного газа. Однако, самой собой разумеется, в зависимости от индивидуальных требований к атомной электростанции 1 возможно выбирать другое количество фильтрующих тел или ступеней йодной фильтрации. Принципиальная конструкция ступени 6' аэрозольной фильтрации совпадает с конструкцией ступени 6 аэрозольной фильтрации согласно фиг.3 с предкамерой 25, направляющими элементами 26, трубчатыми телами 27 и фильтрующими ступенями 21, 22. Также, между основным фильтром 22 ступени 6' аэрозольной фильтрации согласно фиг.6 и ступенью 7' йодной фильтрации расположен ряд трубчатых тел 27 для охлаждения.
Корпус 14' ступени 6' аэрозольной фильтрации на обращенной к ступени 7' йодной фильтрации стороне на обеих продольных сторонах имеет отогнутый элемент 42, на котором соответственно закреплен U-образно окантованный металлический лист 43, к которому в свою очередь прикреплена ступень 7' йодной фильтрации, которая в целом состоит из двух прикрепленных к металлическим листам 43 перфорированных металлических листов 44 и находящегося между ними насыпного материала 45 из йодосорбирующего материала. Соединения соответственно выполнены герметичными, так что подлежащий фильтрованию объемный поток газа, соответственно, отфильтрованный объемный поток газа может попадать лишь в сборник 24 очищенного газа и таким образом может контролируемо покидать атомную электростанцию 1 через присоединенную к сборнику 24 очищенного газа линию 8 сброса давления. Комбинированный аэрозольно-йодный фильтрующий узел 41 имеет общий корпус 50 фильтра, так что он может транспортироваться и монтироваться в качестве единого блока. Однако, далее можно видеть, что аэрозольно-йодный фильтрующий узел 41 составлен из восьми модулей 47, 48, из которых кроме краевых модулей 48 все модулей 47 с двух сторон снабжены окружным фланцем 49. Краевые модули 48 лишь на обращенной к модулю 47 стороне также снабжены окружным фланцем 49. Вследствие модульной конструкции показанный комбинированный аэрозольно-йодный фильтрующий узел 41 пригоден, в частности, для дооборудования атомной электростанции, поскольку модули 47, 48 имеют незначительные размеры и таким образом посредством имеющихся шлюзов в атомной электростанции могут вводиться в защитную оболочку.
Выходное сечение 51 объемного потока газа из основного фильтра 22 соответствует на фиг.6 в общем и целом входному сечению 52 в ступени 7' йодной фильтрации.
В вертикальном сечении комбинированного аэрозольно-йодного фильтрующего узла 41, которое изображено на фиг.7, видно, что ступень 7' йодной фильтрации на своей верхней стороне выступает за ступень 6' аэрозольной фильтрации, причем ступень 7' йодной фильтрации на верхней стороне имеет загрузочное отверстие 34' с окружным буртиком, через которое осуществляется заполнение укладки 33'. После заполнения укладки 33' загрузочное отверстие 34' герметично закрывается перекрывающей пластиной 35'.
Далее, на фиг.7 можно видеть присоединительный патрубок 46 к сборнику 24 очищенного газа, к которому примыкает не представленная линия 8 сброса давления. Показанный на фиг.6 и 7 комбинированный аэрозольно-йодный фильтрующий узел имеет длину l около 1500 мм, высоту h около 2700 мм и ширину b около 1500 мм. Высота входного сечения 52 в ступени йодной фильтрации больше, чем у выходного сечения 51 объемного потока газа из основного фильтра 22. Расстояние а между выходным сечением 51 и входным сечением 52 составляет на фиг.7 приблизительно 250 мм.
1. Атомная электростанция (1), включающая в себя
- защитную оболочку (2), содержащую
- корпус (3) реактора под давлением для приема расщепляемого ядерного топлива,
- ступень (6, 6′) аэрозольной фильтрации,
- линию (8) сброса давления, посредством которой отфильтрованный в ступени (6, 6′) аэрозольной фильтрации объемный поток газа через проход в защитной оболочке (2) может выводиться в окружающую среду,
- а также ступень (7, 7′) йодной фильтрации, посредством которой отфильтрованный в ступени (6, 6′) аэрозольной фильтрации объемный поток газа может фильтроваться перед выдачей в окружающую среду, причем ступень (7, 7′) йодной фильтрации расположена внутри защитной оболочки (2), отличающаяся тем, что ступень (6, 6′) аэрозольной фильтрации и ступень (7, 7′) йодной фильтрации соединены друг с другом таким образом, что перенаправление объемного потока газа, исходя из ступени (6, 6′) аэрозольной фильтрации в ступень (7, 7′) йодной фильтрации, осуществляется на, по существу, одинаковом уровне давления.
2. Атомная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что ступень (6) аэрозольной фильтрации и ступень (7) йодной фильтрации соединены друг с другом через трубопровод.
3. Атомная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что ступень (6′) аэрозольной фильтрации и ступень (7′) йодной фильтрации расположены внутри одного и того же фильтрующего корпуса (50), так что имеется комбинированный аэрозольно-йодный фильтрующий узел (41).
4. Атомная электростанция по п. 3, отличающаяся тем, что выходное поперечное сечение ступени (6′) аэрозольной фильтрации соответствует входному поперечному сечению ступени (7′) йодной фильтрации.
5. Атомная электростанция по п. 3 или 4, отличающаяся тем, что имеющаяся в направлении течения глубина (t) комбинированного аэрозольно-йодного фильтрующего узла (41) составляет между 1400 мм и 2000 мм, а имеющаяся перпендикулярно направлению течения
высота (h) комбинированного аэрозольно-йодного узла (41) составляет между 2500 мм и 2900 мм.
6. Атомная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что ступень (7, 7′) йодной фильтрации химически адсорбирует йод и/или по меньшей мере одно органическое соединение йода, в частности, с метилйодидом, причем адсорбируемый йод и/или упомянутое по меньшей мере одно органическое соединение йода может быть радиоактивным.
7. Атомная электростанция по п. 6, отличающаяся тем, что ступень (7, 7′) йодной фильтрации в качестве адсорбента содержит цеолитный материал, причем цеолитный материал является гидрофобным.
8. Атомная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что ступень (6, 6′) аэрозольной фильтрации, ступень (7, 7′) йодной фильтрации и/или комбинированный аэрозольно-йодный фильтрующий узел (41) составлен из по меньшей мере двух модулей (47, 48), которые герметично соединены друг с другом.
9. Атомная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что выходное сечение (51) ступени (6′) аэрозольной фильтрации имеет расстояние (а) до входного сечения (52) ступени (7′) йодной фильтрации, которое является менее 260мм, предпочтительно менее 250 мм, еще более предпочтительно менее 240 мм.
10. Атомная электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что глубина (t) укладки адсорбента составляет менее 80 мм, предпочтительно менее 60 мм, особенно предпочтительно менее 50 мм.
11. Способ сброса давления защитной оболочки (2) атомной электростанции (1), при котором объемный поток газа сначала направляют через ступень (6, 6′) аэрозольной фильтрации, а затем через ступень (7, 7′) йодной фильтрации прежде, чем отфильтрованный в таком случае объемный поток газа выдают через линию (8) сброса давления в окружающую среду, причем как ступень (6, 6′) аэрозольной фильтрации, так и ступень (7, 7′) йодной фильтрации находятся внутри защитной оболочки (2), содержащей корпус (3) реактора под давлением, отличающийся тем, что объемный поток газа при остающемся почти одинаковом объемном
потоке газа переправляют из ступени (6, 6′) аэрозольной фильтрации в ступень (7, 7′) йодной фильтрации.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что объемный поток газа из ступени (6, 6′) аэрозольной фильтрации вводят непосредственно в ступень (7, 7′) йодной фильтрации, так что ступень (7, 7′) йодной фильтрации непрерывно высушивают посредством образующегося в ступени (6, 6′) аэрозольной фильтрации тепла.
