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. Предложена установка пассивной системы фильтрации, содержащая металлический корпус 1 с входным 2 и выходным 3 участками, внутри которого расположено устройство комбинированной очистки воздуха. Отличительной особенностью заявленной 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 4, 5 и сорбционный фильтр 6, разнесенные в пространстве. Технический результат - повышение надежности. 6 з. п.ф-лы, 2 илл.

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

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 ², 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.

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 ¹³¹, 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/м².

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.

1. Установка пассивной системы фильтрации, содержащая металлический корпус с входным и выходным участками, внутри которого расположено устройство комбинированной очистки воздуха, отличающаяся тем, 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, разнесенные в пространстве.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что аэрозольный фильтр включает в себя разнесенные в пространстве ступени предварительной и тонкой очистки, причем секция предварительной очистки расположена перед секцией тонкой очистки.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что секция предварительной очистки выполнена из металловойлока.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сорбционный фильтр снаряжен высокотемпературным гранулированным хемосорбентом с фракционным составом гранул более 0,5 мм, импрегнированным азотнокислым серебром.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что 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.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что выходной участок выполнен удлиненным по высоте.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что установка обеспечивает возможность автономной замены аэрозольных фильтров и сорбента.