RU174059U1

RU174059U1 - EMERGENCY RESET DEVICE AND FILTRATION OF GAS FROM A SEALED SHELL

Info

Publication number: RU174059U1
Application number: RU2017121645U
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Евсеев; Леонид Федорович Катухин; Наталья Константиновна Китаева; Дмитрий Вячеславович Кондратьев; Максим Анатольевич Ларичев; Сергей Алексеевич Разумовский
Original assignee: ООО "АэроФильтр"
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2017-09-28

Abstract

Предлагается устройство аварийного сброса и фильтрации газа, содержащее расположенные в технологической последовательности по ходу очищаемого потока среды входной патрубок, секцию механической фильтрации, секцию высокоэффективной очистки от аэрозольных частиц, секцию локализации летучих соединений йода методом адсорбции и выходной патрубок, в котором устройство дополнительно снабжено секцией распределения газового потока на необходимое количество параллельных потоков с поддержанием допустимого давления и выравниванием в них расходов очищаемой среды и секцией гравитационно-инерционного осаждения, расположенными последовательно за входным патрубком, при этом секция распределения газового потока и секция гравитационно-инерционного осаждения снабжены модулем сбора отходов и нейтрализации тепловыделений, секция гравитационно-инерционного осаждения снабжена устройством выравнивания и регулирования по давлению потока, устройство снабжено входными и выходными патрубками по числу необходимых блоков, в качестве устройства гравитационно-инерционного осаждения использован блок циклонов, модуль сбора отходов и нейтрализации тепловыделений снабжен съемным контейнером, секция механической фильтрации снабжена металлическими мелкоячеистыми сепараторами, в качестве фильтрующего материала секции высокоэффективной очистки от аэрозольных частиц использован стекловолокнистый материал, в качестве сорбента секции локализации летучих соединений йода использован гранулированный сорбент на основе кремниевой кислоты.Технический результат при использовании полезной модели - предотвращение разрушения или повреждения герметичной оболочки реактора, исключение неконтролируемого выхода радиоактивных продуктов в окружающую среду.7 з.п. ф-лы, 1 ил.An emergency gas discharge and filtering device is proposed, which contains an inlet pipe located in the technological sequence along the medium flow to be cleaned, a mechanical filtering section, a highly efficient aerosol particle cleaning section, an iodine adsorption volatile iodine localization section, and an outlet pipe in which the device is additionally equipped with a distribution section gas flow to the required number of parallel flows while maintaining acceptable pressure and equalizing the strokes of the medium to be cleaned and the gravitational inertial deposition section located sequentially behind the inlet pipe, while the gas flow distribution section and the gravitational inertial deposition section are equipped with a waste collection and heat dissipation module, the gravitational inertial deposition section is equipped with an equalization and regulation device for the flow pressure, the device is equipped with inlet and outlet nozzles according to the number of necessary blocks, as a device of gravitational inertial deposition a cyclone block was used, the waste collection and heat removal neutralization module was equipped with a removable container, the mechanical filtration section was equipped with metal fine-mesh separators, fiberglass material was used as a filter material for the highly effective aerosol particles separation section, a granular silicon-based sorbent was used as a sorbent for the localization of volatile iodine compounds acids. Technical result when using utility model - prevention of destruction Ia or damage sealed reactor shell exception uncontrolled release of radioactive products into the surrounding sredu.7 ZP f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к областям обработки материалов с радиоактивным заражением, в частности к устройствам для устранения радиоактивного заражения таких материалов, и отделения частиц от газов или паров с целью очистки технологических воздушных сред от газовых примесей и может быть использована в атомной, химической, электронной и других отраслях промышленности.The utility model relates to the fields of processing materials with radioactive contamination, in particular to devices for eliminating radioactive contamination of such materials, and separating particles from gases or vapors in order to purify process air from gas impurities and can be used in atomic, chemical, electronic and other industries.

Известно устройство пассивного действия для очистки аварийного сброса радиоактивной парогазовой смеси в условиях запроектной аварии реактора на АЭС, содержащее префильтр, конденсационный модуль с сепаратором капельной влаги, сорбционный модуль, регенеративный теплообменник и эжектор (патент РФ на полезную модель №9658, МПК G21F 9/00), представляющее собой комбинированную систему локализации различных форм радиойода.A passive device is known for cleaning the emergency discharge of a radioactive gas-vapor mixture in a beyond design basis reactor accident at a nuclear power plant containing a prefilter, a condensation module with a droplet separator, a sorption module, a regenerative heat exchanger and an ejector (RF patent for utility model No. 9658, IPC G21F 9/00 ), which is a combined system for localizing various forms of radioiodine.

Недостатками известного устройства являются невозможность обеспечения одновременной локализации всех форм и соединений радиойода и других элементов, невысокая рентабельность системы, действующей в настоящее время.The disadvantages of the known device are the inability to provide simultaneous localization of all forms and connections of the radioiodine and other elements, the low profitability of the system currently operating.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому устройству является известная установка фильтровальная комбинированная для очистки воздуха, содержащая расположенные в технологической последовательности по ходу очищаемого потока воздуха входной патрубок, каплетуманоуловитель, нагревательную секцию, секцию грубой очистки, секцию тонкой очистки, секцию высокоэффективной очистки, адсорбер, секцию высокоэффективной очистки и соединенный с ней выходной патрубок, при этом пористость фильтроматериалов грубой, тонкой и высокоэффективной очистки выполнена с уменьшением по ходу очищаемого потока воздуха и во входных и выходных частях секций установлены сетки (патент РФ на полезную модель №85101, МПК В01D 50/00).The closest technical solution (prototype) to the claimed device is a well-known combined filter installation for air purification, containing an inlet pipe located in the technological sequence along the air stream being cleaned, an atomizer, a heating section, a coarse cleaning section, a fine cleaning section, a highly efficient cleaning section, an adsorber , a highly efficient cleaning section and an outlet pipe connected to it, while the porosity of the filter materials is coarse, fine, and sokoeffektivnoy purification performed with a decrease during the cleaning air stream and the input and output parts of the grid sections are installed (Patent of the Russian Federation for utility model №85101, IPC V01D 50/00).

Недостатком известного устройства является недостаточный объем технических средств для ликвидации последствий проектных и запроектных аварий на АЭС, использование внешних источников электроэнергии.A disadvantage of the known device is the insufficient amount of technical means to eliminate the consequences of design and beyond design basis accidents at nuclear power plants, the use of external sources of electricity.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание высокоэффективного устройства для очистки парогазовой смеси, сбрасываемой из гермооболочки при запроектной аварии, связанных с расплавлением активной зоны реактора, и в послеаварийный период, от аэрозолей и йода с целью обеспечения экологической безопасности окружающей среды,The task the utility model aims to solve is to create a highly efficient device for cleaning a gas-vapor mixture discharged from a pressurized shell during a beyond design basis accident associated with melting of the reactor core and, in the post-emergency period, from aerosols and iodine in order to ensure environmental safety of the environment,

Данные задачи решаются в устройстве аварийного сброса и фильтрации газа, содержащем расположенные в технологической последовательности по ходу очищаемого потока среды входной патрубок, секцию механической фильтрации, секцию высокоэффективной очистки от аэрозольных частиц, секцию локализации летучих соединений йода методом адсорбции и выходной патрубок, в котором устройство дополнительно снабжено секцией распределения газового потока на необходимое количество параллельных потоков с поддержанием допустимого давления и выравниванием в них расходов очищаемой среды и секцией гравитационно-инерционного осаждения, расположенные последовательно за входным патрубком, при этом секция распределения газового потока и секция гравитационно-инерционного осаждения снабжены модулем сбора отходов и нейтрализации тепловыделений, секция гравитационно-инерционного осаждения снабжена устройством выравнивания и регулирования по давлению потока, устройство снабжено входными и выходными патрубками по числу необходимых блоков, в качестве устройства гравитационно-инерционного осаждения использован блок циклонов, модуль сбора отходов и нейтрализации тепловыделений снабжен съемным контейнером, секция механической фильтрации снабжена металлическими мелкоячеистыми сепараторами, в качестве фильтрующего материала секции высокоэффективной очистки от аэрозольных частиц использован стекловолокнистый материал, в качестве сорбента секции локализации летучих соединений йода использован гранулированный сорбент на основе кремниевой кислоты.These tasks are solved in a device for emergency discharge and gas filtration, which contains an inlet pipe, a section for mechanical filtration, a section for highly efficient cleaning of aerosol particles, a section for localization of volatile iodine compounds by adsorption and an outlet pipe in which the device additionally equipped with a gas flow distribution section for the required number of parallel flows maintaining the permissible pressure and equalized we include in them the costs of the medium to be cleaned and the gravitational inertial deposition section located sequentially behind the inlet pipe, while the gas flow distribution section and the gravitational inertial deposition section are equipped with a waste collection and heat dissipation module, the gravitational inertial deposition section is equipped with a leveling and regulation device for flow pressure, the device is equipped with inlet and outlet nozzles according to the number of necessary blocks, as a gravitational inertial device a cyclone block was used, the waste collection and heat removal neutralization module was equipped with a removable container, the mechanical filtration section was equipped with metal fine-mesh separators, fiberglass material was used as the filter material of the highly efficient aerosol particles separation section, a granular sorbent based on the iodine volatile compounds localization section was used silicic acid.

Сущность полезной модели состоит в том, что снабжение устройства дополнительной секцией распределения газового потока на необходимое количество параллельных потоков с поддержанием допустимого давления и выравниванием в них расходов очищаемой среды позволяет разделить основной поток на несколько отдельных составляющих потоков, снизить давление и выравнить расходы потока в параллельно стоящих за ним блоках и корректировать их в зависимости от рассогласования по расходу. Поддержание допустимого давления после секции распределения газового потока позволяет сохранять фильтровальные секции в рабочем состоянии на протяжении всего времени работы устройства. Снабжение устройства секцией гравитационно-инерционного осаждения позволяет высокоэффективно осаждать основную массу пылевых частиц и капельной влаги, образующихся при аварии в значительно больших количествах, чем при нормальной эксплуатации, обеспечивая тем самым расчетные условия эксплуатации последующего фильтровального оборудования и его ресурс. Пылевые частицы, аэрозоли и капельная влага, задержанные в секции распределения газового потока и в секции гравитационно-инерционного осаждения, собираются в модулях сбора и нейтрализации тепловыделений, где также предотвращается их дальнейший разогрев. Подогрев смеси от внешнего источника энергии для исключения конденсации влаги перед попаданием потока на фильтрующий материал исключен.The essence of the utility model is that supplying the device with an additional gas flow distribution section for the required number of parallel flows while maintaining the allowable pressure and equalizing the flow rates of the medium to be cleaned allows the main flow to be divided into several separate flow components, to reduce pressure and equalize flow rates in parallel blocks behind it and adjust them depending on the mismatch in flow rate. Maintaining the permissible pressure after the gas flow distribution section allows you to keep the filter sections in working condition throughout the entire operating time of the device. Providing the device with a gravitational inertial deposition section allows highly efficient deposition of the bulk of dust particles and droplet moisture generated in an accident in much larger quantities than during normal operation, thereby ensuring the estimated operating conditions of the subsequent filtering equipment and its service life. Dust particles, aerosols, and droplet moisture trapped in the gas flow distribution section and in the gravitational inertial deposition section are collected in the modules for collecting and neutralizing heat generation, where their further heating is also prevented. Heating the mixture from an external energy source to prevent moisture condensation before getting the stream onto the filter material is excluded.

Заявителю не известна конструкция устройства аварийного сброса и фильтрации газа, которому присущи существенные признаки в независимом пункте формулы полезной модели, что подтверждает соответствие заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».The applicant is not aware of the design of the device for emergency dumping and gas filtration, which has essential features in the independent claim of the utility model formula, which confirms the compliance of the claimed utility model with the patentability criterion of “novelty”.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где представлена блок-схема устройства аварийного сброса и фильтрации газа.The proposed utility model is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of a device for emergency dumping and gas filtration.

Устройство аварийного сброса и фильтрации газа содержит расположенные в технологической последовательности по ходу потока очищаемой среды входной патрубок 1, секцию распределения газового потока 2 на необходимое количество параллельных потоков, секцию гравитационно-инерционного осаждения 3, при этом секция распределения газового потока 2 и секция гравитационно-инерционного осаждения 3 снабжены модулями 4 и 5 сбора отходов и нейтрализации тепловыделений, секцию механической фильтрации 6, секцию высокоэффективной очистки от аэрозольных частиц 7, секцию локализации летучих соединений радиойода 8 методом адсорбции и выходной патрубок 9. Секция гравитационно-инерционного осаждения 3 снабжена устройством 10 выравнивания и регулирования по давлению потоков на входе в отдельные параллельные блоки. Устройство снабжено входными 11 и выходными 12 патрубками по числу необходимых блоков. Модули 4 и 5 сбора отходов и нейтрализации тепловыделений снабжены съемными контейнерами 13 и 14. Устройство аварийного сброса и фильтрации газа герметично связано с герметичной оболочкой 15 реактора.The device for emergency discharge and gas filtration contains an inlet pipe 1 located in the technological sequence along the flow of the medium to be cleaned, a gas stream distribution section 2 for the required number of parallel flows, a gravitational inertial deposition section 3, and a gas flow distribution section 2 and a gravitational inertial section deposition 3 is equipped with modules 4 and 5 of waste collection and heat dissipation, mechanical filtration section 6, highly efficient aerosol cleaning section particles 7, the localization section of the volatile compounds of the radioiodine 8 by the adsorption method and the outlet pipe 9. The gravitational inertial deposition section 3 is equipped with a device 10 for equalizing and regulating the pressure of flows at the inlet of separate parallel blocks. The device is equipped with input 11 and output 12 nozzles according to the number of required blocks. Modules 4 and 5 of waste collection and neutralization of heat are provided with removable containers 13 and 14. The device for emergency discharge and gas filtration is hermetically connected to the hermetic shell 15 of the reactor.

Устройство аварийного сброса и фильтрации газа работает следующим образом. При аварийной ситуации после срабатывания штатных предохранительных устройств (разрывная мембрана, клапан - в устройство не входят) паровоздушная смесь из герметичной оболочки 15 поступает через входной патрубок 1 в секцию распределения газового потока 2, где происходит разделение основного потока на необходимое количество параллельных по отдельным блокам, при этом устройство 10 способствует выравниванию и регулированию по давлению потоков на входе в отдельные параллельные блоки. Фильтрующие элементы устройства аварийного сброса и фильтрации газа в процессе включения в работу и во время сброса давления пропускают через себя поток с переменным расходом смеси, имеющий изменяющиеся давление, температуру и влажность. В паровоздушной смеси содержатся пылевые частицы продуктов выгорания материалов конструкций, находящихся в гермообъеме, основная масса которых выделяется из потока в секции гравитационно-инерционного осаждения 3 и секции механической фильтрации 6, при этом сбор отходов и нейтрализация тепловыделений производятся в модулях 4 и 5 секции распределения газового потока 2 и секции гравитационно-инерционного осаждения 3 с последующим выносом в съемных контейнерах 13 и 14. Дальнейшая обработка очищаемой среды до уровня допускаемой к выбросу в атмосферу чистоты производится в секции высокоэффективной очистки от аэрозольных частиц 7 с использованием стекловолокнистого материала и в секции локализации летучих соединений радиойода 8 методом адсорбции, в которой в качестве сорбента применен гранулированный сорбент на основе кремниевой кислоты. Для подсоединения устройства к линии выброса очищенной среды служит выходной патрубок 9.The device emergency reset and gas filtration operates as follows. In an emergency situation after the operation of the standard safety devices (bursting disc, valve - they are not included in the device), the air-vapor mixture from the airtight shell 15 enters through the inlet pipe 1 to the gas flow distribution section 2, where the main flow is divided into the required number of parallel in separate blocks, while the device 10 contributes to the alignment and regulation of the pressure of flows at the inlet to separate parallel blocks. The filtering elements of the emergency discharge and gas filtration device during the start-up and during the pressure relief pass through a flow with a variable flow rate of the mixture having varying pressure, temperature and humidity. The air-vapor mixture contains dust particles of the products of burnup of materials of structures located in the pressurized bulk, the bulk of which is released from the stream in the gravitational-inertial deposition section 3 and the mechanical filtration section 6, while waste collection and neutralization of heat generation are carried out in modules 4 and 5 of the gas distribution section stream 2 and gravitational inertial deposition section 3 with subsequent removal in removable containers 13 and 14. Further processing of the cleaned medium to the level allowed for discharge in at osferu produced in high purity cleaning section 7 of aerosol particles using a glass fiber material, and in localizing section 8 radioiodine volatile compounds by adsorption, wherein the sorbent applied as granular sorbent based on silicic acid. To connect the device to the discharge line of the cleaned medium is the outlet pipe 9.

Предлагаемое техническое решение опробовано в опытной установке УФКС для условий запроектных аварий, включая «тяжелые» аварии с повреждением корпуса реактора и выхода расплава в шахту реактора, которая позволяет осуществить следующие функции:The proposed technical solution was tested in a pilot installation of the UFKS for beyond design basis accidents, including “severe” accidents with damage to the reactor vessel and the exit of the melt into the reactor shaft, which allows the following functions to be performed:

- предотвращение разрушения или повреждения герметичного ограждения (защитной гермооболочки) от превышения давления в зоне локализации аварий выше проектного значения МПА;- prevention of destruction or damage to the airtight enclosure (protective containment) from overpressure in the accident localization zone above the design MPA value;

- исключение неконтролируемого выхода (ограничение выбросов) радиоактивных продуктов в окружающую среду;- the exclusion of uncontrolled release (emission control) of radioactive products into the environment;

- обеспечение отвода теплоты из зоны локализации аварий в окружающую среду;- ensuring the removal of heat from the zone of localization of accidents into the environment;

- обеспечение безопасного сброса из зоны локализации аварий парогазовой смеси с повышенным содержанием водорода, включая поставарийный период.- ensuring a safe discharge from the accident localization zone of a gas-vapor mixture with a high hydrogen content, including the post-emergency period.

Технический результат при использовании полезной модели - предотвращение разрушения или повреждения герметичной оболочки реактора, исключение неконтролируемого выхода радиоактивных продуктов в окружающую среду.The technical result when using the utility model is the prevention of destruction or damage to the sealed reactor shell, the exclusion of uncontrolled release of radioactive products into the environment.

Claims

1. A device for emergency discharge and gas filtration, comprising an inlet pipe located in a technological sequence along the flow of the medium to be cleaned, a mechanical filtering section, a highly efficient aerosol particle cleaning section, a radioiodine volatile compounds localization section, an adsorption method, and an outlet pipe, characterized in that the device is additionally equipped with a gas flow distribution section for the required number of parallel flows with maintaining the permissible pressure and equalizing in x costs of the medium to be cleaned and the gravitational inertial deposition section located sequentially behind the inlet pipe, while the gas flow distribution section and the gravitational inertial deposition section are equipped with a waste collection and neutralization module.

2. The device according to p. 1, characterized in that the gravitational inertial deposition section is equipped with an equalization and regulation device for flow pressure, inlet and outlet nozzles according to the number of required blocks.

3. The device according to p. 1, characterized in that the device is equipped with inlet and outlet pipes according to the number of required blocks.

4. The device according to claim 1, characterized in that a block of cyclones is used as the device of gravitational inertial deposition.

5. The device according to p. 1, characterized in that the module for collecting waste and neutralizing heat dissipation is equipped with a removable container.

6. The device according to p. 1, characterized in that the mechanical filtration section is equipped with metal fine-mesh separators.

7. The device according to claim 1, characterized in that fiberglass material is used as the filter material of the highly efficient aerosol particle cleaning section.

8. The device according to claim 1, characterized in that a granular sorbent based on silicic acid is used as a sorbent in the localization section of volatile iodine compounds.