在核設(shè)施中的嚴(yán)重事故期間使用的通風(fēng)系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)的操作方法
【專利說明】在核設(shè)施中的嚴(yán)重事故期間使用的通風(fēng)系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)的操作方法
[0001]在核電站中，在事故或者故障情況下，必須根據(jù)相應(yīng)的事故以及必要時采取的應(yīng)對措施來考慮放射性裂變產(chǎn)物、尤其是碘、氣溶膠和惰性氣體的可能的明顯釋放。通過反應(yīng)堆外殼的泄露，在出現(xiàn)到核電站環(huán)境的釋放之前，在此也必須考慮放射性在核電站建筑物(例如輔助設(shè)施建筑物、開關(guān)設(shè)施、主控制室(Warte)，等等)中的釋放和分布。在此，除了釋放氣溶膠相關(guān)的放射性之外，尤其是釋放惰性氣體是對于核電站人員的問題。
[0002]即使在引入經(jīng)過濾的泄壓以及形成惰性氣體云的情況下，在核電站地區(qū)上方也出現(xiàn)大量的惰性氣體釋放。根據(jù)天氣情況，不能完全排除長期的負(fù)荷。
[0003]對于引入所謂的事故管理措施，必須要求的是，在也稱為控制臺(Leitstand)或者操縱臺(Leitwarte)的主控制室中的條件能夠?qū)崿F(xiàn)操作人員的停留，而并不出現(xiàn)人員的不允許的輻射負(fù)荷以及污染。
[0004]在超出設(shè)計范圍的“全廠斷電”(SB0)事故情況下，根據(jù)規(guī)定的或者正常運(yùn)行的通風(fēng)和過濾設(shè)備不再可用以保證主要的通風(fēng)技術(shù)參數(shù)，以維持主控制室的可巡查性。
[0005]為了控制這種場景，目前的方案提出了將主控制室隔離。供給例如借助移動通風(fēng)設(shè)備來進(jìn)行，該通風(fēng)設(shè)備配備有不同的過濾器。借助這種設(shè)備，令人滿意的惰性氣體抑制是不可能的。
[0006]另外的方案對主控制室提供儲存的壓縮空氣。然而，在較長時間段中對于壓力容器內(nèi)的儲存管理非常復(fù)雜并且因此受限。模塊化并且可移動的系統(tǒng)構(gòu)造實(shí)際上是不可能的。此外，壓力儲存器方案在運(yùn)行設(shè)備中的改裝情況下需要高的開銷。
[0007]本發(fā)明所基于的任務(wù)是，提出一種用于核設(shè)施的控制臺或者類似的可由操作人員巡查的空間的、盡可能簡單并且緊湊地保持的通風(fēng)系統(tǒng)，其在具有釋放放射性物質(zhì)的嚴(yán)重事故情況下，至少在數(shù)小時的時間段內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)輸送消除污染的新鮮空氣，使得在控制臺中的操作人員受到盡可能小的輻射負(fù)荷。在此，尤其是在輸送給控制臺的新鮮空氣中的放射性惰性氣體的比例應(yīng)當(dāng)盡可能低。此外，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有盡可能無源的特點(diǎn)，并且僅僅消耗少量的電能。此外，要提出一種特別有利的方法，用于驅(qū)動這種通風(fēng)系統(tǒng)。
[0008]關(guān)于裝置方面，根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過權(quán)利要求1所述的特征來解決。關(guān)于方法方面，該任務(wù)通過權(quán)利要求10所述的特征來解決。
[0009]有利的擴(kuò)展方案是從屬權(quán)利要求的主題，并且此外從下面的具體描述中得出。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的通風(fēng)系統(tǒng)尤其是有利地具有氣溶膠和碘過濾模塊。在輸送管路中的抽吸空氣在此通過通風(fēng)機(jī)抽吸，并且被輸送通過懸浮物過濾器用于沉積氣溶膠。在沉積懸浮物之后，有利的是，放射性碘化合物在活性炭過濾床中分離。為了通過同位素交換或者形成鹽來分離放射性甲基碘化物，可以使用飽和的活性炭。有利的是，為了保持摩擦，在活性炭床之后設(shè)置有顆粒過濾器。
[0011]這樣過濾的空氣隨后在第二處理步驟中輸送給惰性氣體模塊。惰性氣體模塊主要包含雙重配置的兩個吸附器行列，其用吸附劑/吸附材料、優(yōu)選活性炭填充。行列的吸附劑也可以由多層活性炭和/或沸石和/或分子篩構(gòu)建。
[0012]輸入空氣進(jìn)入第一吸附器行列中，其中惰性氣體例如氙氣、氪氣通過動態(tài)吸附而在其經(jīng)過行列時被延緩。在行列之后，合乎目的的是，布置有過濾器用于保持吸附器顆粒。
[0013]來自要供給的空間范圍的排出空氣同時輸送通過第二吸附器行列，并且在那里實(shí)現(xiàn)之前積聚的惰性氣體放射性的再沖洗，使得該行列在轉(zhuǎn)換之后又準(zhǔn)備用于加載。該轉(zhuǎn)換最遲在第一吸附器行列中的放射性即將出現(xiàn)之前進(jìn)行，其中該第一吸附器行列于是用排出空氣再沖洗。該轉(zhuǎn)換優(yōu)選被動地通過時間環(huán)節(jié)或者放射性測量來引起。
[0014]再沖洗有利地通過排氣管路中的通風(fēng)機(jī)來支持，其中通過負(fù)壓引起的輸出氣流的體積放大強(qiáng)化了惰性氣體的再沖洗過程。
[0015]在主控制室的排氣管路中，有利地具有節(jié)流裝置，其導(dǎo)致排出空氣的無源的過熱并且由此導(dǎo)致降低排出空氣中的濕度(膨脹干燥)。由此，有利于在下游的要沖洗的吸附器行列中惰性氣體的解吸附速度。
[0016]在至惰性氣體模塊的送氣管路中，有利地具有節(jié)流裝置和/或空氣干燥器，以防止將過高的濕氣輸送到惰性氣體行列上。
[0017]惰性氣體模塊可以附加地配備有無源的冷卻存儲器用于提高k值。k值在該情況中描述了例如立方厘米(cm3)惰性氣體/克(g)吸附劑為單位的、吸附材料對于惰性氣體的吸附容量。k值與氣體的溫度、壓力和濕度相關(guān)。其通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定。
[0018]吸附器行列優(yōu)選在壓力變化方法(Druckwechselverfahren)中工作，即要沖洗的行列的負(fù)壓和要加載的行列的過壓(分別相對于大氣壓力而言)，以改善行列的k值并且減小其尺寸。在由輸入空氣流過的吸附器行列中的過壓例如借助進(jìn)氣管路中的調(diào)節(jié)閥來調(diào)
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[0019]排出空氣與被再沖洗的惰性氣體一同釋放到距輸入空氣抽吸裝置足夠距離的電廠環(huán)境中。
[0020]通風(fēng)系統(tǒng)合乎目的地包括針對流量和壓力的控制裝置和相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
[0021]借助本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)尤其在于，除了氣溶膠和碘/碘化合物(尤其是有機(jī)碘)形式的空氣攜帶的放射性之外，同時抑制主控制室的輸入空氣的放射性惰性氣體。借助雙重行列的壓力變化和沖洗方法，甚至可以將長期的惰性氣體同位素如氪-85可靠地從輸入氣流中分離。用于從吸收劑/吸附劑去除惰性氣體所需的條件以無源的方式通過膨脹過熱來支持。對于電驅(qū)動電流的要求主要僅僅針對進(jìn)氣管路和排氣管路中的通風(fēng)機(jī)以及小范圍地針對關(guān)聯(lián)的控制單元以及針對用于在工作循環(huán)之間轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換裝置。該要求可以毫無問題地借助自給自足的能量供給模塊(例如通過電池和/或柴油機(jī)組)滿足至少72小時。
[0022]總之，為了保證主控制室的可巡查性而保證以下功能:
[0023]?主控制室通風(fēng)與其余建筑物部分的隔離
[0024]?相對于鄰接的建筑物空間的過壓(例如，〈lmbar)
[0025]?符合允許的一氧化碳和二氧化碳濃度
[0026]?抑制碘
[0027]籲抑制氣溶膠
[0028]?抑制惰性氣體(例如Kr、Xe)
[0029]?限制劑量(例如，<100mSv/7d)
[0030].限制溫度以符合I&C溫度質(zhì)量
[0031]?保持上述功能至少72小時
[0032]要點(diǎn)式地總結(jié)其他的優(yōu)點(diǎn):
[0033]籲模塊化的并且可移動的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
[0034]籲在集成到運(yùn)行中的設(shè)備時的低開銷和高靈活性
[0035]?小的維護(hù)開銷
[0036]?省去了可呼吸空氣的費(fèi)事的儲存
[0037]籲可能覆蓋更大的空氣量(空氣交換)和空間范圍
[0038]本發(fā)明的實(shí)施例在下面借助附圖來進(jìn)一步闡述。唯一的附圖按照方框流程圖的方式給出了用于核電站的控制臺的通風(fēng)系統(tǒng)的示意性并且極為簡化的概況。
[0039]在附圖中示出的事故通風(fēng)系統(tǒng)、簡稱為通風(fēng)系統(tǒng)2用于在故障或者事故情況下，尤其是在電站建筑物內(nèi)以及可能也在環(huán)境中具有釋放核裂變產(chǎn)物的嚴(yán)重事故的開始階段中，為核電站6的也稱為主控制室或者在英語中稱為Main Control Room(MCR)的控制臺4輸送新鮮空氣。
[0040]在通常伴隨著核電站6的自身供電事故并且由此也伴隨著用于控制臺4的正常工作的通風(fēng)系統(tǒng)(未示出)的事故而出現(xiàn)的這種場景中，在特別的程度上重要的是，還在一定的時段上(譬如在出現(xiàn)事故之后達(dá)到72小時)能夠?qū)⒖刂婆_4保持對于操作人員無危險地占用，以便引入開始的應(yīng)對措施和監(jiān)控?？赡艿氖?，操作人員也必須長時間地堅持在控制臺4中，直到環(huán)境中起初的放射性最大值衰退后能夠安全地撤出。
[0041]為此目的，用于控制臺4的通風(fēng)系統(tǒng)2 —方面設(shè)計用于從控制臺4或者電站建筑物的環(huán)境輸送消除污染的并且富含氧氣的新鮮空氣(也稱為輸入空氣)，并且裝備有相應(yīng)的過濾和凈化級。另一方面，該通風(fēng)系統(tǒng)2實(shí)現(xiàn)將用過的并且富含二氧化碳的空氣(也稱為排出空氣)從控制臺4送出到環(huán)境中。不同于其他的目前使用的方案，在此既沒有設(shè)計來自關(guān)聯(lián)的壓縮空氣存儲系統(tǒng)的新鮮空氣輸送，也沒有設(shè)計在控制臺4的內(nèi)部空間中空氣的明顯再循環(huán)和再生。
[0042]具體地，在控制臺4的相對于外部環(huán)境至少近似密封地封閉的內(nèi)部空間8上連接有也稱為新鮮空氣輸送管路或者簡稱為新鮮空氣管路的進(jìn)氣管路10，通過該進(jìn)氣管路，在通風(fēng)系統(tǒng)2的運(yùn)行期間借助通風(fēng)機(jī)12從環(huán)境抽吸新鮮空氣并且送入內(nèi)部空間8中。進(jìn)氣管路10的抽吸入口或者簡稱入口 14可以距控制臺4 一定距離，尤其是在電站建筑物之外。根據(jù)事故進(jìn)程，通過入口 14抽吸的新鮮空氣仍然會明顯地具有放射性裂變產(chǎn)物、尤其是氣溶膠、碘和碘化合物以及惰性氣體構(gòu)型的裂變產(chǎn)物的負(fù)荷。在新鮮氣流通過圍墻18(僅僅部分地示出)中的穿通開口 16引入控制臺4的內(nèi)部空間8之前，這些組成部分應(yīng)當(dāng)被盡可能完全并且可靠地從新鮮氣流(也稱為輸入氣流)中去除。
[0043]為此，在新鮮氣流的方向上看，在入口 14的下游將氣溶膠過濾器20構(gòu)型的第一過濾級連接到進(jìn)氣管路10中，這里在該例子中通過兩個根據(jù)流動而并聯(lián)的HEPA過濾器22 (HEPA =高效微?？諝膺^濾器，德語意義為懸浮物過濾器)來實(shí)現(xiàn)。HEPA過濾器22相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)也稱為懸浮微粒的氣溶膠微粒從新鮮氣流中的高效分離，尤其是涉及同位素Te、Cs、Ba、Ru、Ce、La0
[0044]更下游將第二過濾級連接到進(jìn)氣管路10中，該第二過濾級帶有碘過濾器24和后接的微粒過濾器26。碘過濾器24優(yōu)選以具有例如0.lm至0.5m的層厚度的活性炭過濾床的構(gòu)型來實(shí)現(xiàn)。在先前在氣溶膠過濾器20中進(jìn)行的懸浮物分離之后，在碘過濾器24中，放射性的碘化合物和單質(zhì)碘例如以大于8的k值在0.1秒至0.5秒的接觸時間情況下被分離。為了通過同位素交換或者形成鹽來分離放射性的甲基碘化物，可以使用飽和的活性炭(例如用碘化鉀作為飽和劑)。連接在碘過濾器24之后的微粒過濾器26設(shè)計用于保持來自活性炭床的摩擦。
[0045]在第二過濾級的下游，連接有輸送通風(fēng)機(jī)或者簡稱通風(fēng)機(jī)12，用于將新鮮氣流傳輸?shù)竭M(jìn)氣管路10中。優(yōu)選電驅(qū)動的通風(fēng)機(jī)12具有例如1，000至6，000m3/h范圍中的抽吸效率。
[0046]為了提供所需的工作電流，設(shè)置有自給自足的、與正常運(yùn)行的自身供電裝置和優(yōu)選也與通常的(設(shè)施范圍的)緊急電網(wǎng)相獨(dú)立的供電模塊28，譬如基于電池/蓄電池和/或基于柴油機(jī)組。供電模塊28在需要時優(yōu)選自主地按照不間斷供電的方式激活，或者可替選地通過關(guān)聯(lián)的控制單元30來控制。
[0047]可選地，更下游地將也稱為冷阱的空氣干燥器32連接到進(jìn)氣管路10中，借助其可以將可冷凝的組分從新鮮氣流中分離。例如，其可以是無源的冷阱，帶有硅膠和/或冰作為干燥劑。由此，減少流入后接的功能單元中(見下文)的新鮮氣流的濕氣含量?？商孢x地或者附加地存在的、在此在實(shí)施例中在新鮮空氣的流動方向上看布置在空氣干燥器32之后的節(jié)流裝置