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包括安全殼和卸壓系統(tǒng)的核技術(shù)設(shè)備的制作方法與工藝

文檔序號:11972426閱讀:273來源:國知局
包括安全殼和卸壓系統(tǒng)的核技術(shù)設(shè)備的制作方法與工藝
本發(fā)明涉及一種包括安全殼和至少一個從該安全殼延伸出并能夠用截止閥關(guān)閉的卸壓管線的核技術(shù)設(shè)備,卸壓流能夠在卸壓操作中在截止閥打開時流過該卸壓管線。

背景技術(shù):
在核電廠中發(fā)生故障和事故的情況下,比較大量的氫氣和一氧化碳以及水蒸汽可能被釋放到也被稱為反應(yīng)堆外殼、緊閉罩或安全殼的安全容器中,該安全容器將內(nèi)部環(huán)境與外界環(huán)境以氣密的方式屏蔽開。如果不采取應(yīng)對措施,則也許會出現(xiàn)可燃氣體聚集在安全容器環(huán)境中,以致可能形成易爆的混合物。另外尤其在從冷卻循環(huán)過程釋放出蒸汽的情況下,可能出現(xiàn)超過安全封入物的設(shè)計壓力的過壓。在大量核電廠中已安裝了不同的系統(tǒng)以用于在發(fā)生事故的情況下分解氫氣以及用于過壓限制和反應(yīng)堆外殼的卸壓。這樣的系統(tǒng)通常被相互獨立地立項、設(shè)計和運行控制。與此相關(guān)地,例如根據(jù)結(jié)構(gòu)形式也被稱作催化復(fù)合裝置的催化部件屬于現(xiàn)有技術(shù),其將氣流中所含的氫氣(H2)與氧氣(O2)在催化支持的放熱反應(yīng)中無焰地復(fù)合成水(水蒸汽)(H2O)。相應(yīng)的情況適用于一氧化碳(CO)和氧氣(O2)復(fù)合成二氧化碳(CO2)。為了有效的H2/CO分解和為了避免出現(xiàn)不允許的局部臨界濃度,通常在整個反應(yīng)堆外殼中分散布置多個復(fù)合裝置。另外,公開了所謂的排放系統(tǒng),借此通過將反應(yīng)堆外殼大氣過濾排泄至環(huán)境中而使得過壓狀態(tài)變?yōu)榭煽亍4藭r優(yōu)選被動系統(tǒng),其通過存在于反應(yīng)堆外殼內(nèi)的過壓本身被驅(qū)動。但也存在以下變型,其中來自反應(yīng)堆外殼的卸壓流通過電動輸送風(fēng)扇等來激活或輔助。各個不同變型的共同點在于延伸通過安全殼的卸壓管線,該卸壓管線在核技術(shù)設(shè)備正常運行時由至少一個截止閥關(guān)閉。為了所期望的卸壓,打開各個截止閥,使處于過壓的氣體-水蒸汽混合物能夠從反應(yīng)堆外殼內(nèi)經(jīng)卸壓管線向外流,在此它通常在經(jīng)過多級過濾、清洗和干燥以阻截帶有放射性的液體、顆粒和懸浮微粒之后被排放至環(huán)境中。在某些場合中可能出現(xiàn)顯著的H2和/或CO產(chǎn)量與相關(guān)壓力形成進行組合的情況,從而需要反應(yīng)堆外殼提前卸壓。由于提前卸壓,所以能夠想到用于在反應(yīng)堆外殼內(nèi)的H2/CO分解的措施尚未發(fā)揮其作用。因而在最不利情況下假定在也被稱為排氣流或泄流的卸壓流內(nèi)在蒸汽-空氣環(huán)境中存在可點燃的H2/CO濃度。如果現(xiàn)在該排氣被引導(dǎo)經(jīng)過未被加熱的管路和過濾裝置,則因為隨后的蒸汽冷凝而出現(xiàn)可燃氣體濃度的進一步提高,例如加倍。結(jié)果,形成易燃且甚至易爆的混合物,該混合物在點燃時產(chǎn)生明顯的火焰加速,這威脅到排放和截止裝置的完整性,進而在流入時可能導(dǎo)致不希望的嚴重的環(huán)境負擔(dān)和污染。因此,所述排放系統(tǒng)例如被永久加熱以免起動凝結(jié),但或者只針對在反應(yīng)堆外殼內(nèi)已完成H2分解后投入使用來設(shè)計。與此相應(yīng),反應(yīng)堆外殼內(nèi)的復(fù)合裝置系統(tǒng)根據(jù)功率來設(shè)計,以便利用多個復(fù)合裝置實現(xiàn)提前的H2分解,進而在卸壓開始之前可以在可想到的眾多事故場景中獲得盡量無氫氣的環(huán)境。另外,這些復(fù)合裝置迄今主要設(shè)置在主對流路徑中。通常設(shè)有例如20至100臺或更多的大量復(fù)合裝置,這導(dǎo)致每小時的整體的復(fù)合裝置-流通量(在此稱為換氣量)例如為0.3至0.6或更高的反應(yīng)堆外殼大氣的總體積。例如,因此在50000m3至70000m3反應(yīng)堆外殼體積情況下需要15000至40000m3/h或更高的復(fù)合裝置-流通量。盡管如此,在上述危急場合中不能在所有情況下保證及時在啟動排氣之前進行H2分解。

技術(shù)實現(xiàn)要素:
因此,本發(fā)明基于以下任務(wù),提出一種上述類型的核技術(shù)設(shè)備,該核技術(shù)設(shè)備是針對危急場合的可靠控制而設(shè)計的,此時在釋放氫氣和/或一氧化碳的同時,在安全殼內(nèi)出現(xiàn)顯著壓力升高。此外,尤其應(yīng)該抑制爆炸性氣體混合物的出現(xiàn)或聚集,其可能導(dǎo)致在從安全殼引出的卸壓管線和與之相接的設(shè)備和輔助系統(tǒng)中發(fā)生快速爆燃或甚至起爆。根據(jù)本發(fā)明,該任務(wù)將通過權(quán)利要求1的特征來完成。據(jù)此規(guī)定,各卸壓管線在入口側(cè)前設(shè)有位于安全殼內(nèi)的氣流處理裝置,該氣流處理裝置具有被側(cè)周面包圍的帶有下進流孔和上進流排流口的煙囪狀流道,其中在下進流孔的上方或區(qū)域內(nèi)設(shè)有用于在流道內(nèi)分解氫氣和/或一氧化碳的第一組催化部件或者說復(fù)合裝置,并且該卸壓管線具有進流口,其在第一組催化部件上方且在上進流排流口下方設(shè)置在該周面上,從而在卸壓操作之前的對流運行中在截止閥關(guān)閉狀態(tài)下在安全殼內(nèi)有氫氣和/或一氧化碳釋放的故障時,存在于該安全殼內(nèi)的氣體混合物按照自然對流原理從下向上流過該流道,并且在卸壓操作中,所述氣體混合物按照強制泄流原理從下方且優(yōu)選也從上方流入該流道并作為卸壓流經(jīng)該卸壓管線流走。術(shù)語“氣流”和“氣體混合物”在此也包含如下情況,即,其中包含了值得一提的蒸汽成分或液體成分,即簡言之,包含了氣體-蒸汽混合物的或流體的通常情況。該對流也適用于以下說明。術(shù)語“截止閥”代表任何類型的關(guān)閉閥門。本發(fā)明源于以下考慮,已經(jīng)開始盡可能持續(xù)阻止爆炸性氣體混合物出現(xiàn)或聚集在卸壓管線和與之相接的設(shè)備中。為了同時能盡量放棄抑制在該系統(tǒng)組件中的冷凝物形成的、易出故障且設(shè)備復(fù)雜的加熱,應(yīng)該在該卸壓管線的匯入?yún)^(qū)域中已經(jīng)有在卸壓流(排氣流)中的相應(yīng)低的H2和CO濃度,確切的說,盡量已經(jīng)在卸壓操作開始時。這出人意料地實現(xiàn)了,即,被設(shè)計用于催化分解氫氣和/或一氧化碳的復(fù)合裝置且尤其是所謂的被動自動催化復(fù)合裝置(PAR)按照上述方式直接安放在卸壓管線的也被稱為抽排接頭的進流口之前。此時,通過設(shè)于卸壓管線的進流口前方的流道的布置和構(gòu)型,以尤其合適的方式支持兩個不同的運行模式和在這兩個模式之間的過渡:在緊接于卸壓操作之前的運行階段中,即在該卸壓管線仍關(guān)閉時,在煙囪抽吸和在下煙囪端因放熱復(fù)合反應(yīng)而升高的催化器溫度的驅(qū)動下,隨著升高的H2/CO濃度而在流道內(nèi)出現(xiàn)從下向上的自然對流流動。由此,這些復(fù)合裝置在一定程度上被預(yù)熱到其在隨后的卸壓操作中所期望的操作溫度。另外,通過對流來支持在安放區(qū)域內(nèi)的環(huán)境的循環(huán),進而也支持局部H2分解。卸壓操作通過打開卸壓管線中的截止閥來啟動。由于在反應(yīng)堆外殼內(nèi)室和外界環(huán)境之間的現(xiàn)有壓力降低,存在于反應(yīng)堆外殼內(nèi)的氣體混合物通常以前置溢流形式從煙囪兩端(即從上和從下)流入該流道并從那里進入該卸壓管線。此時,煙囪的側(cè)外罩構(gòu)成在反應(yīng)堆外殼內(nèi)的具有更高H2/CO濃度的從上方傾斜地或水平地流入的“降流”的阻擋,其因而被阻止直接進入泄壓管線的進流口。在設(shè)計的特殊情況下,能夠這樣平衡在卸壓操作中的流動狀況,即,雖然煙囪狀流道上流入口是敞通的,但是由于在上側(cè)區(qū)域中出現(xiàn)背壓,故基本上只從下方經(jīng)由下進流孔流入至泄壓管線。但通常該部分在卸壓操作中從兩端流入卸壓管線??傮w而言,通過所述措施以被動自動方式,即沒有輸入外界能量或輔助電能且沒有復(fù)雜的控制措施,在氣體從安全容器突然抽排和釋放時以及也在瞬間起動階段中可靠避免在卸壓管線和與之相連的截止和清潔裝置中的爆炸性氣體的臨界濃度。由抽排所引起的在煙囪狀流道中的從對流運行至強制泄流的瞬間流動變化現(xiàn)在不再影響到催化效率,因為該煙囪內(nèi)的催化器通過在預(yù)運行階段中所預(yù)期的負載運行已處于最佳的運行溫度。在本發(fā)明構(gòu)想的第一個有利變型中,在卸壓管線的進流口上方且在流道的上進流排流口的下方或區(qū)域內(nèi),設(shè)有用于分解流道內(nèi)的氫氣和/或一氧化碳的第二組催化部件。換句話說,催化部件的另一區(qū)域布置在反應(yīng)堆外殼大氣-抽排接頭的上方,靠近煙囪上部出口。由此一來,在強制泄流的卸壓操作中獲得了從兩側(cè),即從上和從下流入煙道的氣體在進入卸壓管線之前接受利用各自對應(yīng)的催化復(fù)合裝置的處理,由此保證可點燃的組成成分非常有效地減少。另外,這種布置形式在上述對流運行中造成對流增強和在氣流處理裝置中的特別有效的H2/CO分解(較少漏脫)。在第二有利變型中,在卸壓管線內(nèi)有流通限制機構(gòu),這些流通限制機構(gòu)就催化復(fù)合裝置的復(fù)合效率而言被如此調(diào)節(jié),即在卸壓操作中,在卸壓管線的進流口區(qū)域內(nèi)的氫氣和/或一氧化碳的濃度小于在流道的下進流孔區(qū)域內(nèi)的相應(yīng)濃度的50%,優(yōu)選小于在流道的下進流孔區(qū)域內(nèi)的相應(yīng)濃度的30%?;蛘?,在流道的上進流排流口處的濃度也被用作參考量,但近似基于以下前提條件,在該流道的延伸高度有利地為大約1至2米時,兩個濃度大多是一樣大小的并且就此而言沒有顯著差異。可以將所述第二變型與第一變型組合起來,但正好也適用于以下情況,即,在流道的上端不存在附加的復(fù)合裝置,以便在卸壓操作中阻止富含H2/CO的周圍環(huán)境經(jīng)該流道的上進流排流口過分回吸/回流到卸壓管線的進流口中。現(xiàn)在排氣的H2/CO基本減少到低于入口濃度的50%且優(yōu)選低于30%本身在安放在安全容器外的冷過濾裝置/清洗裝置起動時避免了在蒸汽冷凝時會出現(xiàn)臨界的H2/CO濃度,其會威脅到該過濾裝置/清洗裝置的系統(tǒng)完整性。這對于在起動時以及連續(xù)運行中的爆炸避免而言是相當重要的。與前述設(shè)計原理一致地,有利地如此調(diào)節(jié)所述流通限制機構(gòu)且如此選擇流道形狀,即,在卸壓操作中在該卸壓管線內(nèi)的物質(zhì)流最多是在該流道內(nèi)的處于對流運行的物質(zhì)流的100%,優(yōu)選小于在該流道內(nèi)的處于對流運行的物質(zhì)流的80%。這些措施也用于避免將富含H2/CO的環(huán)境吸回到卸壓管線中,否則可能因為催化器的超出最大可能復(fù)合效率的進流而出現(xiàn)回吸。在其它有利實施方式中,由于已知的緣故,如此調(diào)節(jié)所述流通限制機構(gòu)且如此選擇流道形狀,即,在卸壓操作中在所述催化部件或復(fù)合裝置處的進流速度小于5m/s,優(yōu)選小于3m/s。為了限制流通,尤其是可以在該卸壓管線中設(shè)置至少一個節(jié)流閥。該節(jié)流閥也可被直接設(shè)置在卸壓管線的進流口中或間接設(shè)置在卸壓管線的進流口之前。作為替代或補充,被接入該卸壓管線的組成部件比如過濾裝置、清洗裝置、截止閥或一些管線段能有助于或提供期望的節(jié)流作用。在前置的流道(煙囪)中的流動可以通過其形狀參數(shù)如高度、橫截面積、進流排流孔的尺寸和布置以及通過導(dǎo)流的或者影響流動的組裝體等就所述設(shè)計目的被影響。尤其是以下催化部件屬于其形狀和布置影響流道內(nèi)的對流和強制流動的所述組裝體,其通常由多個板狀件構(gòu)成。所述催化部件優(yōu)選通向大氣,主要豎向取向,基本平行布置在不同的高度(階梯狀),以便在所述構(gòu)件和構(gòu)件區(qū)域之間產(chǎn)生浮升。另外,優(yōu)選大于5mm的在溢流構(gòu)件之間的距離,此時出現(xiàn)大于10倍距離的高度和大于50%的孔徑比。在此,孔徑比表示所述構(gòu)件之間的可自由流通的橫截面積與流道內(nèi)的由所述構(gòu)件整個覆蓋的橫截面積之比。在一個可能的變型中,所述催化部件能直接安置在該流道的進流/排流口之內(nèi)/之處。該煙囪狀流道也可以在類似管路構(gòu)成的情況下利用分散于周面的通向大氣的催化區(qū)來實現(xiàn)。此時,可以設(shè)有多個就流動而言并行的管線分路。該卸壓管線的也被稱為環(huán)境抽排接頭的進流口優(yōu)選根據(jù)催化復(fù)合裝置在流道內(nèi)的布置形式而不同安置就位。因此,當只有一個低設(shè)的催化區(qū)或區(qū)段時,該抽排接頭優(yōu)選安置在流道的下部分內(nèi),但在低位的催化區(qū)段的上方,以便因較長的上流動路徑而使得富含H2/CO的氣體混合物經(jīng)流道的上進流口/上排流口流入卸壓管線變得困難。在具有兩個催化區(qū)段即低位的催化區(qū)段和高位的催化區(qū)段的裝置中,該抽排接頭優(yōu)選安置在流道的中央或下部中。通常,在工作中力求獲得且也達到因放熱反應(yīng)而永久增高的優(yōu)選超過100℃至900℃的催化器溫度。在有利的實施方式中,這些催化復(fù)合裝置關(guān)于其在卸壓操作中的工作溫度而被如此設(shè)計,即該催化復(fù)合裝置在進流的氣體混合物的氫氣濃度超過7體積%時作為點火器。就是說,當存在例如7至10體積%H2含量的可點燃濃度時,通過優(yōu)選超過700℃的催化部件表面溫度而進行進流氣體混合物的預(yù)防性點燃。預(yù)防性點燃的優(yōu)點在于,點燃和隨后的燃燒相對地控制并緩和地按照爆燃方式逐漸結(jié)束,與起爆相比產(chǎn)生微弱的火焰促進和體積位移。即,通過在流入真正的抽排系統(tǒng)前在催化部件處點燃,在反應(yīng)堆外殼內(nèi)的可燃氣體濃度高的運行階段中也獲得在排氣系統(tǒng)中的有效濃度限制,從而現(xiàn)在在所有運行狀況下在排氣系統(tǒng)內(nèi)非??煽康乇WC了安全性。各氣流處理裝置和對應(yīng)的排氣抽排接頭關(guān)于安全殼的總高度被有利地設(shè)置在下三分之一中且優(yōu)選被設(shè)置在下四分之一中,因此在安全殼內(nèi)的主對流路徑下方。特別有利的是,設(shè)有多個例如至少五個關(guān)于安全殼的總高度而設(shè)置在下三分之一或下四分之一中的用于卸壓流的氣流處理裝置以及設(shè)于其上且未直接作用于卸壓流的多個附加的催化復(fù)合裝置以用于分解氫氣和/或一氧化碳,在這里,直接與排氣系統(tǒng)合作的氣流處理裝置共同提供了可供使用的總復(fù)合效率的不到20%。所述附加的催化復(fù)合裝置又優(yōu)選如此分布,即,在安全殼的上半部內(nèi)提供了可供使用的總復(fù)合效率的至少70%。通過在反應(yīng)堆外殼內(nèi)且尤其是在遠離主對流路徑的安放空間內(nèi)安放和分布氣流處理裝置,有利地通過充分利用所出現(xiàn)的在反應(yīng)堆外殼高度范圍內(nèi)的氫氣分層,實現(xiàn)了將排氣流中的氫氣濃度附加地系統(tǒng)性限制到低于直至安全容器內(nèi)的平均濃度的四分之一直至最大二分之一。氣流處理裝置的安放優(yōu)選在反應(yīng)堆外殼的遠離主對流路徑的空間部段內(nèi)進行。尤其是在反應(yīng)堆外殼的最下面的三分之一中的安放空間被證明是適當?shù)模渚哂芯植糠忾]的蓋和/或底部(尤其是無光柵)和壁并且理想地呈袋狀空間形式構(gòu)成。通過這樣選擇安放地點,理想地充分利用了在上反應(yīng)堆外殼部內(nèi)(如反應(yīng)堆外殼高度的上三分之二內(nèi))的氫氣的預(yù)期分層,從而允許將排氣流中的氫氣濃度附加系統(tǒng)性限制到低于最大直至安全容器內(nèi)的平均濃度的四分之一直至最大二分之一。另外,利用散布于反應(yīng)堆外殼上的、在此優(yōu)選按高度密布在中間三分之一中(例如大于總數(shù)的50%)且也設(shè)置在反應(yīng)堆外殼的上三分之一中的其它催化復(fù)合裝置,進行H2/CO分解。通過安放在主對流路徑中和具有較高濃度區(qū)域(分層)中,每個復(fù)合裝置的H2分解效率再次得到提高。通過與排放抽排功能相結(jié)合的這種新型布置,現(xiàn)在也可以出人意料地將具有迄今15000至40000m3/h或更高的復(fù)合裝置流通率和迄今大于0.3至0.6小時或更大的換氣率L的待建立的總復(fù)合率減小到當前被視為必需的量的2/3至1/2,對應(yīng)于現(xiàn)在在反應(yīng)堆外殼內(nèi)可獲得的小于0.3至0.1小時或更小的換氣率L。做到這一點是因為,現(xiàn)在在高濃度區(qū)域內(nèi)加強且大多在蒸汽強化環(huán)境中很有效地進行H2分解。同時,在低位區(qū)域中且在排氣情況下通過新型裝置及其布置就濃度而言保證了不再需要在排放運行前的濃度降低以尤其實現(xiàn)可靠的排放。在進一步有利的實施方式中,至少一個位于安全殼內(nèi)的用于卸壓流的冷卻裝置被接入該卸壓管線。此外,也可以將排氣流分支為多個并行分流,至少其中一部分的所述分流被冷卻。通過排氣抽排裝置與后置的還是被動驅(qū)動的冷卻裝置的組合,被催化反應(yīng)器加熱的排氣的溫度從例如400℃至500℃被降低到約150℃至300℃。由此,現(xiàn)在也可以在反應(yīng)堆外殼貫通區(qū)域和后隨裝置中避免超出設(shè)計的不允許的溫度負荷。該冷卻裝置優(yōu)選在安全容器內(nèi)主要在流向上直接安放在反應(yīng)堆外殼穿通區(qū)域或內(nèi)部過濾器區(qū)域中之前。冷卻裝置優(yōu)選借助周圍的反應(yīng)堆外殼大氣來對流冷卻,或通過液體蒸發(fā)。換句話說,冷卻裝置優(yōu)選被設(shè)計用于通過位于安全殼內(nèi)的氣體混合物的對流循環(huán)冷卻和/或霧化冷卻/蒸發(fā)冷卻。當將冷卻件布置在池槽區(qū)或?qū)嵭幕炷两Y(jié)構(gòu)區(qū)域中時,通過與所述物質(zhì)(冷卻介質(zhì)或混凝土等)的直接接觸或間接接觸來加強散熱,因而在冷卻效率保持不變情況下實現(xiàn)了裝置小型化。由于用自反應(yīng)堆外殼流出的冷凝物被動潤濕冷卻面,故獲得了清潔和冷卻裝置效能的同時提高。通過以斥污光滑表面形式構(gòu)成該冷卻面、將冷卻面形成有耐輻射涂層或呈光滑的不銹鋼表面,或許被附加處理(如拋光、電解拋光等),也在嚴重故障情況下實現(xiàn)長期有效的熱傳遞。另外,運行安全性可通過布置后碎屑護壁而得以顯著提升。在反應(yīng)堆外殼穿通區(qū)域中,該卸壓管線優(yōu)選配設(shè)有呈熱防護罩形式的熱絕緣,從而在此也可能出現(xiàn)超過如150℃至200℃或更高的貫穿設(shè)計溫度的排氣溫度。這導(dǎo)致冷卻裝置的尺寸顯著減小。各冷卻裝置優(yōu)選包括確切說朝向反應(yīng)堆外殼敞開的輻射換熱器部和對流換熱器部。從卸壓流至周圍冷卻介質(zhì)的熱傳遞例如可以通過以下方式來實現(xiàn):-帶有敞開的循環(huán)空氣冷卻通道的板式冷卻件,-管式冷卻件,或是帶有翅片管,-半敞開式冷卻件,其形狀能特別有利地適應(yīng)于混凝土結(jié)構(gòu),和/或-其它換熱器結(jié)構(gòu)。原則上,此時優(yōu)選盡量敞開的無壓力的扁平盒結(jié)構(gòu)以盡量減小結(jié)構(gòu)成本。在此情況下,也可以通過多個預(yù)制模塊的組裝來實現(xiàn)模塊化結(jié)構(gòu)。這樣的構(gòu)型是特別有利的,在這里,包含催化復(fù)合裝置的煙囪狀流道構(gòu)成第一模塊,而冷卻裝置構(gòu)成第二模塊,這兩個模塊優(yōu)選并排緊鄰(尤其是壁靠壁)安放。另外,在冷卻裝置內(nèi)的流動路徑可以有利地在卸壓操作之前的備用狀態(tài)下仍用破裂膜來封閉,破裂膜在卸壓管線中的截止閥打開之后因隨即產(chǎn)生的壓差而(被動)開啟卸壓能力。復(fù)合裝置的催化部件優(yōu)選在使用催化活性貴金屬鈀(Pd)和/或鉑(Pt)和/或釩(V)的情況下被裝在陶瓷載體或帶有陶瓷涂層(涂層)的金屬載體上??梢圆捎脝谓饘賶A性材料或該貴金屬的或許摻雜有尤其金屬如銅(Cu)或鎳(Ni)的混合物。為了能在最困難的故障情況下可靠運行,與包含載體件在內(nèi)的總催化器相關(guān),規(guī)定了大于陶瓷載體的0.2重量%、優(yōu)選大于陶瓷載體的0.5重量%的貴金屬含量。這些催化部件此時例如可以-設(shè)置在金屬載體或陶瓷載體上,-作為敞開載體內(nèi)的散料設(shè)置,和/或-作為格柵或蜂窩設(shè)置,比如也呈夾層構(gòu)型。此時優(yōu)選出現(xiàn)敞孔形結(jié)構(gòu),其孔徑比大于50%,優(yōu)選大于90%,因而能可靠地避免懸浮微粒堵塞。通過這種組合,由應(yīng)用在反應(yīng)堆外殼大氣中引起的老化效應(yīng)例如可以通過吸收碳氫化合物和焊接蒸汽、懸浮微粒加料等來補償,而沒有否則在短暫等候時間之后出現(xiàn)的對安全至關(guān)重要的針對多年(超過5年,優(yōu)選超過10年)的工作室的自起動器功能損失,因此顯著提高安全性并同時降低成本,這是因為可以避免在維護和檢查工作范圍內(nèi)的定期更換。最后,在適當?shù)膶嵤┓绞街?,在位于安全殼外的卸壓管線段中設(shè)置過濾器和/或清洗器用于清潔卸壓流和放射性阻截。尤其是此時可以采用已知的文丘里管清洗器型的濕型清洗器,其在適當調(diào)節(jié)的進流速度下允許特別高效的懸浮微粒截留,尤其是就含碘成分而言。借助本發(fā)明獲得的優(yōu)點尤其在于,通過就緊密吻合的空間和根據(jù)流動的關(guān)聯(lián)性意義上將催化部件或復(fù)合裝置與排氣流抽排裝置巧妙組合,尤其在適當設(shè)定流速和流量的情況下,盡管有相關(guān)的H2/CO濃度,仍實現(xiàn)了反應(yīng)堆外殼的提前卸壓(排放),沒有威脅到后置的過濾和清洗裝置,而且也能減小要裝在反應(yīng)堆外殼中的復(fù)合裝置功率。整個卸壓系統(tǒng)(除截止閥外)完全被動工作,沒有供應(yīng)輔助電能且基本沒有活動部分。因此,可以獲得在嚴重故障情況下的核技術(shù)設(shè)備的安全性的顯著提高。附圖說明以下將結(jié)合附圖來詳述本發(fā)明的各不同實施方式。在此,在極其簡化的各示意圖中示出:圖1是包括安全殼和處于第一工作狀態(tài)的用于安全殼的卸壓系統(tǒng)的核技術(shù)設(shè)備的局部示圖,圖2是用于圖1的卸壓系統(tǒng)的第二工作狀態(tài)的局部示圖,圖3是作為根據(jù)圖1和圖2的卸壓系統(tǒng)的組成部分的配備有催化復(fù)合裝置的處理裝置和用于卸壓流的后置的冷卻裝置的局剖透視圖。具體實施方式在所有的圖中,相同的或作用相同的零部件具有相同的附圖標記。圖1局部示出的核技術(shù)設(shè)備2是核電站,例如壓水反應(yīng)堆型或沸水反應(yīng)堆型。核技術(shù)設(shè)備2具有也稱為反應(yīng)堆外殼的安全殼4,其在此呈僅局部可見的鋼罩形式。安全殼4將內(nèi)室6中的核系統(tǒng)組成部件和非核系統(tǒng)組成部件與外室8中的環(huán)境氣密隔絕。為了能降低在發(fā)生事故時因蒸汽和氣體釋放而出現(xiàn)在內(nèi)室6中的過壓,而引導(dǎo)卸壓管線10穿過安全殼4。卸壓管線10構(gòu)成卸壓系統(tǒng)12的組成部分。在核技術(shù)設(shè)備2的正常運行中,卸壓管線10由兩個設(shè)置在安全殼4外的串聯(lián)的截止閥14關(guān)閉。為了啟動卸壓,打開兩個截止閥14,從而使得卸壓流可以因從安全殼4內(nèi)的卸壓管線10的入口端至安全殼4外的且在此在煙囪16內(nèi)的出口端的壓力降低而流動。由此造成在安全殼4的內(nèi)室中的所期望的壓力降低。為了在卸壓操作時將帶有放射性裂變產(chǎn)物的環(huán)境負載保持在允許極限范圍內(nèi),借助相應(yīng)的過濾和/或清潔裝置18對卸壓流進行過濾和清潔,該過濾和/或清潔裝置在安全殼4之外在截止閥14的下游被接入卸壓管線10中。例如可以設(shè)置文丘里管型清洗器的濕型清洗器,其造成卸壓流所攜帶的比如呈顆粒和懸浮微粒形式的放射性載體的高效回收。另外,也可以設(shè)有干燥過濾器和催化清潔裝置或者類似裝置。卸壓系統(tǒng)12被設(shè)計用于消除危險事故,在危險事故中,在壓力急劇升高的同時出現(xiàn)值得關(guān)注的在內(nèi)室中的氫氣H2和/或一氧化碳CO釋放的情況,結(jié)果,如果沒有采取應(yīng)對措施,則可能產(chǎn)生局部或甚至整個能點燃的/可起爆的氣體混合物。為了避免出現(xiàn)這種情況,按照本身已知的方式,多個催化復(fù)合器20分散布置在安全殼4的內(nèi)室6中,它們在周圍環(huán)境流入時將其中所含的氫氣H2與氧氣O2無焰復(fù)合成水(蒸汽)H2O,和/或相應(yīng)地將一氧化碳CO與氧氣O2復(fù)合成在安全殼4內(nèi)起惰性化作用的二氧化碳CO2。但在危急故障情況或者事故情況(包含核熔場合)下,在復(fù)合裝置20達到其預(yù)定操作溫度之前,這通常持續(xù)短暫時間,并且在能通過計劃的復(fù)合效率獲得顯著的H2濃度降低之前持續(xù)相當長的時間。因此可能出現(xiàn)以下問題,在安全殼4內(nèi)的壓力急劇升高的同時,在故障進程的較早時間段內(nèi)需要也被稱為排氣的卸壓,在上述較早的時間段內(nèi),分散于建筑物中的多個催化復(fù)合裝置20尚未發(fā)揮其全部功效。因此,在這樣的場合下可能出現(xiàn)可點燃的氣體-蒸汽混合物流入卸壓管線10中。由于在外室8內(nèi)在一開始比較冷的管線段中有至少部分包含冷凝物的蒸汽,故對安全至關(guān)重要的組成部分(即氫氣H2和一氧化碳CO)的濃度在運輸路途的進一步進程中甚至還將升高。由此,在不利情況下可能超出起爆極限,給過濾和/或清潔裝置18的完整無損性帶來不利后果。如果人們想要在這樣的情況下可靠地排除其損害,則需要相應(yīng)耗費密集的、復(fù)雜且結(jié)實的、得到安全保障的結(jié)構(gòu)。為了避免這種情況,在根據(jù)圖1的卸壓系統(tǒng)12中,卸壓管線10的也被稱為抽排接頭的進流口22被很好地保護,以避免出現(xiàn)流入氣流中的氫氣H2和/或一氧化碳CO的臨界濃度值。為此目的,就流動而言,在進流口22前設(shè)有氣流處理裝置24,其適當處理流入的氣體混合物的組成。為此,氣流處理裝置24包括呈煙囪狀的、基本豎直取向的流道26,該流道在側(cè)面由例如通過壁件或其它系統(tǒng)組成部件構(gòu)成的周面28界定并且基本上不允許進流氣體透過。在下端,流道26具有(在此例如設(shè)于端側(cè)的)進流孔30,并且在上端設(shè)有相應(yīng)的進流排流口32。卸壓管線10的進流口22就流道26的整個高度而言大致居中設(shè)置在周面28內(nèi)。代替近似點狀的進流口22,也可以設(shè)有圍繞周面28的周邊或從至少其一部分延伸出的環(huán)縫形狀或類似結(jié)構(gòu)作為卸壓管線10的入口。還與其自身高度延伸尺寸相關(guān)地,進流口22可以不同于圖1的視圖地延伸構(gòu)成,只要保證流入的氣流已經(jīng)事先經(jīng)過了催化有效區(qū)域(見下)。大致在卸壓管線10的進流孔30之上且在進流口22之下,用于使氫氣H2和氧氣O2復(fù)合生成水(蒸汽)H2O和/或使一氧化碳CO和氧氣O2復(fù)合生成二氧化碳CO2的多個催化部件或者復(fù)合裝置34分散設(shè)置在流道26的橫截面內(nèi)和/或在邊緣分散設(shè)置于周面28的內(nèi)周邊上。例如呈板狀的且相互平行地豎直取向的部件共同在流道26的下端構(gòu)成第一(下)催化區(qū)36。這一類型的第二(上)催化區(qū)38位于流道26的上端,緊接設(shè)置在卸壓管線10的進流排流口32下方和進流口22上方,并且包括催化復(fù)合裝置40。在一個在此未示出的替代變型中只設(shè)有下催化區(qū)36。因此,卸壓管線10的進流口22優(yōu)選在流道26的下側(cè)區(qū)域內(nèi)更低地就位,但仍舊在催化復(fù)合裝置34上方。在進流口22的下游,在流道26之外且還在安全殼4內(nèi),用于在卸壓操作中出現(xiàn)的卸壓流的冷卻裝置42被接入卸壓管線10。冷卻裝置42被設(shè)計用于借助安全殼4內(nèi)現(xiàn)有的環(huán)境的主要是對流的循環(huán)冷卻,并且在必要時得到蒸發(fā)冷卻和/或?qū)Νh(huán)境的輻射散熱的支持。為此,冷卻裝置42優(yōu)選也構(gòu)成煙囪狀的、與氣流處理裝置24的流道26相反地但部分暢通至環(huán)境的流道44,延伸經(jīng)過卸壓管線10的所述至少一個管線段以散熱至流過的環(huán)境。不同于圖1的示意圖,在冷卻裝置42內(nèi)或者已經(jīng)進一步在上游,能夠?qū)崿F(xiàn)將卸壓管線10分支為多個分管線或者說分流,但其在貫穿安全殼4的穿通管路46之前又適當?shù)貐R合。為了實現(xiàn)蒸發(fā)冷卻,可以設(shè)有在此未示出的液體噴灑裝置,比如帶有根據(jù)流動接合至冷凝物集槽的連管或類似機構(gòu)。在直到第一截止閥14的穿通管路46區(qū)域內(nèi),本實施方式中的卸壓管線10配設(shè)有呈外罩形式構(gòu)成的熱防護罩48。另外,在卸壓管線10內(nèi)形成一個或多個固定設(shè)定的或者可選能夠調(diào)節(jié)或能夠控制的用于限制排流流通(限量)的構(gòu)件。在這里,在本實施方式中它們尤其是在冷卻裝置42和安全殼4的穿通管路46之間的管線段內(nèi)的第一節(jié)流閥50和在第二截止閥14和設(shè)于其下游的過濾和/或清潔裝置18之間的管線段內(nèi)的第二節(jié)流閥52。但原則上這樣的流通限制也可以在卸壓管線10的其它部位形成,比如通過相應(yīng)設(shè)計本來就有的導(dǎo)流組成部件或通過各組成部件的合作來實現(xiàn)。卸壓系統(tǒng)12的運行方式如下:在核技術(shù)設(shè)備2的正常運行中,卸壓管線10中的這兩個截止閥14是關(guān)閉的,因而卸壓流沒有逸失,最多可能有總體少量氣體流入卸壓管線10的管頭部,直到背壓阻止進一步流入。拋開因在安全殼4內(nèi)的溫度分布而出現(xiàn)的自然對流不談,還沒有發(fā)生值得注意的氣流處理裝置24的流通。當在安全殼4內(nèi)發(fā)生釋放氫氣H2和/或一氧化碳CO的故障時,這將發(fā)生變化。通過第一(下)和必要時通過第二(上)區(qū)域的接管其工作的催化部件或者說復(fù)合裝置34、40和由此造成的局部溫度升高,在流道26中的煙囪抽吸效果得到支持并且在那里潛在存在的自然對流得以加強。就是說,變熱的氣流從下向上流過流道26,在此同時發(fā)生所述復(fù)合反應(yīng),并且催化復(fù)合裝置34、40在最短時間內(nèi)處于其最佳運行溫度。圖1示出該裝置,在這里,由相應(yīng)的流動箭頭表示流動狀況。如果內(nèi)室6中的顯著過壓現(xiàn)在同時降低,則過壓降低可以僅在短暫的自然對流階段之后隨著復(fù)合裝置34、40例如預(yù)熱小于20分鐘通過打開卸壓管線10內(nèi)的截止閥14被啟動。圖2示出卸壓操作(排氣)的主要流動狀況。即,通過氣流流入卸壓管線10和經(jīng)煙囪16的隨后逸出,出現(xiàn)相對于先前的自然對流而改變的流動狀況,其按照流行語可表述為強制泄流。若現(xiàn)在反應(yīng)堆外殼大氣不僅從上方而且從下方流入流道26,則在下催化區(qū)36和(只要有)上催化區(qū)38內(nèi),與組成氫氣H2和一氧化碳CO相關(guān)地濃度減小,隨即如此經(jīng)過預(yù)處理經(jīng)進流口22進入卸壓管線10。在設(shè)于下游的冷卻裝置42中,因復(fù)合反應(yīng)而在催化復(fù)合裝置34、40處變熱的卸壓流按照所述方式主要是對流的方式對反應(yīng)堆外殼大氣的散熱從例如在入口側(cè)的400℃至500℃被冷卻到在出口側(cè)的150℃至300℃。這個過程一方面導(dǎo)致在冷卻裝置42的外側(cè)區(qū)域中的反應(yīng)堆外殼大氣的得到煙囪抽吸支持的自然對流-循環(huán),這在圖2中也由流動箭頭表示。通過節(jié)流閥50、52,如此限制經(jīng)過卸壓管線10的物質(zhì)流,即,它優(yōu)選小于在根據(jù)圖1的自然對流運行中存在的經(jīng)過流道26的物質(zhì)流的80%。同時,流入下催化區(qū)36的和(只要有)上催化區(qū)38的催化復(fù)合裝置34、40的氣流的進流速度通過適當構(gòu)型流動路徑而被調(diào)節(jié)到低于5m/s。隨之獲得了在卸壓管線10的進流口22區(qū)域內(nèi)氫氣H2和/或一氧化碳CO的濃度小于在流道26的下進流孔30區(qū)域內(nèi)的相應(yīng)濃度的50%,優(yōu)選小于其30%(尚在催化復(fù)合裝置34之前在流動方向上測量的)。通過所述措施,雖然卸壓流在冷卻裝置42和后置的系統(tǒng)組成部件中冷卻,且雖然所含的蒸汽成分可能與之相關(guān)地部分冷凝,但阻止了能起爆的危險爆炸性氣體混合物積聚在卸壓管線10的下游段內(nèi)。借此尤其避免對設(shè)于安全殼外的過濾和清潔裝置18的完整性的威脅。卸壓系統(tǒng)12的多個氣流處理裝置24和所屬的卸壓管線10優(yōu)選設(shè)置在安全殼4的總高度的下三分之一中。多個卸壓管線10可以如圖1和圖2示意性所示還是在安全殼4內(nèi)匯聚以保持少的穿通管路46數(shù)量。所述附加的未直接作用于卸壓流的催化復(fù)合裝置20優(yōu)選在安全殼4內(nèi)設(shè)置在較高處,尤其是中央處和還有上三分之一中。在圖2中示出氣流處理裝置24連帶后置的冷卻裝置42的變型,其以模塊化箱形結(jié)構(gòu)形式來實現(xiàn)。所標出的流動箭頭代表在卸壓操作中的流動區(qū)。在兩個模塊之間有一個箱形的輸入集管54,其將經(jīng)進流口22從帶有催化復(fù)合裝置34、40的流道26流入的且就H2/CO濃度而言貧瘠的氣體混合物分散到冷卻裝置42的并聯(lián)的管路55。管路55呈翅片管狀構(gòu)成或者帶有可流過的板狀件等,就像通過用弧形線圍邊的具體例子所示。相應(yīng)地,這些并行的分流隨后又通過箱形的輸出集管56被合流。在冷卻裝置42的上側(cè)區(qū)域中形成的輻射熱區(qū)用蜿蜒箭頭表示,除了經(jīng)反應(yīng)堆外殼大氣的對流熱傳輸之外,也通過該輻射熱區(qū)從被送入管路55的排氣流中散走熱。流過總體用10標示的卸壓管線的流通限制在這里例如通過呈環(huán)形孔板58狀構(gòu)成的節(jié)流閥50來實現(xiàn),其設(shè)置在從輸出集管56至離開而通向反應(yīng)堆外殼穿通的管路件的過渡區(qū)中。附圖標記列表2核技術(shù)設(shè)備4安全殼6內(nèi)室8外室10卸壓管線12卸壓系統(tǒng)14截止閥16煙囪18過濾和清潔裝置20催化復(fù)合裝置22進流口24氣流處理裝置26流道28周面30進流孔32進流排流口34催化部件36下催化區(qū)38上催化區(qū)40催化部件42冷卻裝置44流道46穿通管路48熱防護罩50節(jié)流閥52節(jié)流閥54輸入集管55管路56輸出集管58環(huán)形孔板CO一氧化碳CO2二氧化碳H2氫氣H2O水O2氧氣
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