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核电厂放射性包容和通风系统研究

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  摘 要 作为核电厂控制排放放射性气体的重要方式的通风系统,其可以有效降低核电厂正常运行情况下释放的放射性物质含量,并且对事故后果进行了缓解。因此,核电厂放射性防护的措施之一便是通风系统的设计。本文主要分析了核电厂反应堆包容屏障,核电厂遏制系统,核电厂基于放射性包容的通风系统。
中国论文网 /1/view-12056914.htm
  关键词 核电厂;放射性物质;通风系统
  中图分类号:TM623 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2015)04-0068-01
  随着核电厂越来越多的构建和投运,由于每年成倍增长的放射性废物量,迫切需要对这些放射性废物进行集中处理,在放射性包容与通风系统中其具有巨大的开发潜力。
  1 核电厂反应堆包容屏障
  通常由三道屏障构成了核电厂反应堆的包容屏障。其中燃料包壳是一次屏障,具体功能是在正常运作核电厂或者事故发生时尽量保证密闭,避免放射性物质出现在回路中。
  二次屏障还可以称为回路,具体功能是避免回路中的放射性污染在核电厂正常运作或者发生事故时向反应堆厂房内部进行释放。在工作正??构讨心芄恍从Χ言俗?,与回路中的化学处理系统、净化系统彼此相连,二次屏障还在蒸发器管道内积极延伸。
  三次屏障也可以称为安全壳,一般是指反应堆厂房内壁及其横穿回路的零部件和对应的隔离阀。根据相关规定,满足下列标准的,可以作为安全壳外部回路的三次屏障延伸:
  1)这些回路在发生故障或者向安全壳意外放出大气;2)出现故障时与安全壳之间形成了大气间隔,可是依然自主或者意外夹带回路中的放射性物质。
  需要明确的是,一、二道屏障无法作为出现故障时阻止放射性物质大量传播的重要屏障,由于故障出现时燃料包壳不能确保其间的密闭性,因此第三道屏障便成为包容放射性的关键屏障,其作用是当前两道屏障无法工作时防止向厂房扩散放射性物质,最终有效?;こХ磕诓康墓ぷ骷案浇肪?。
  2 核电厂遏制系统
  遏制系统的功能是对由安全壳泄漏出的物质有效收集,很好的?;す诤突肪尘】赡芊乐蛊湓庥鏊鸷?,进而避免没有经过过滤或者非受控的放射性物质释放到外界。组成遏制系统的内容有:1)两层墙壁安全壳的外壁及其中部空间所形成的通风系统;2)密切围绕着安全壳建筑物的通风系统;3)对安全壳贯穿件泄漏的空间积极收集。
  很明显,通风系统在二次遏制区域内部发挥了主要的遏制作用,这里所指的二次遏制区域是指对放射性物质收集非常有利及方便对它们实行过滤的厂房与空间。包容屏障也可以理解为包容安全壳内部形成的放射性物质,具体是遏制反应堆厂房外部的二次遏制区域存在的放射性物质。
  3 核电厂基于放射性包容的通风系统
  针对放射性?;さ暮说绯ǚ缦低彻δ馨?)隔离功能。决定了设备应当选择安全与密封的方式,防止或者限制传播到附近的空间环境。同时通过这个作用最大程度维持反应堆厂房所需的气密性,便于对故障出现过程中反应堆厂房所释放出的放射性物质进行处理。2)遏制功能。针对有关围护实体形成的静态包容产生的全部气密性问题采取动态措施积极解决。3)净化功能。通过活性碳、气溶胶与碘吸附器净化处理之后的放射性污染地区的排风通过核电厂烟囱进行排放。
  通过实现以上性能,核电厂通风系统在正常工作下尽量不要污染工作区域与环境,并且在缓解事件或者事故发生过程中缓慢释放放射性物质,以便对放射性区域的操作人员有效预防及控制。
  3.1 静态包容
  放射性静态包容是指在基准事故过程及其以后设计中,在要求的限制区域内部所形成的放射性物质,比如反应堆厂房。具体是由严密隔离体积、结构部件的气密性和收集泄漏的遏制系统对这一体积隔离功能有效实现。
  为了对隔离功能的可靠性有效确保,针对安全屏障设计隔离阀冗余,由应急柴油机或机组柴油机提供电源,在丧失公共设施的情况下应当安全关闭,并且形成一定的抗振级别。安全壳隔离阀还需要具备与安全壳构筑物自身要求相一致的水平。此外,静态包容功能要求还包括下列几点:1)构筑物、贯穿零件以及阀门之间的气密性;2)对阀门或者回路能够实现安全、迅速?;?。
  核电厂通风系统也可以称为三次屏障的延伸,密闭性的好坏将会直接影响放射性包容的效果。一旦通风系统产生了问题,则导致安全壳形成旁路,造成在外部大气中扩散了未通过任何处理的裂变产物,对环境造成了严重威胁。因此势必需要对重要的通风系统部件产生相应的气密性要求。
  3.2 动态遏制
  动态遏制是指通过对空气流动的优化有效控制两个受控区域及围护内外部的回流,防止放射性物质释放至某一实体空间中,其也可以对静态包容进行补充应用。
  基于通风系统的动态遏制功能具体包含以下几点:
  1)有效维持受控区域中的压力梯度和气流方向,确保潜在低放射性危险对空间空气造成的污染向潜在高放射性危险所污染的空间流动,这便是内部动态遏制。2)有效维持受控区域中潜在高放射性污染形成的负压,防止形成非受控的释放,在指定的释放点直接排放气态物质,同时在合适的场合对空气利用净化设备实施处理。
  显而易见,静态包容对发射性物质的量并未造成有效遏制,仅是发挥了静态的隔离与封闭功能,避免其对外扩散。因此在动态遏制系统中安置空气净化设备对放射性物质有效过滤和净化,以便降低电厂员工与公众接受的放射幅度,减轻危害环境的情况。
  3.3 空气净化设备
  按照气流的方向,通??掌换璞赴顺砥?、加热器、预过滤器、风机与相应的阀门等。当碘吸附器安装在系统中时,还需要在下游安装后置过滤器。一般组装了加热冷却器、预过滤器之后便形成了空气净化机组。
  在空气净化设备中碘吸附器和活性碳、气溶胶过滤器是决定放射性物质含量是否降低的主要部件,其功能发挥的情况直接关系着员工及公众受到的发射性剂量。而活性碳、气溶胶过滤器与碘吸附器发挥吸附功能的重要标志则是过滤效率和吸附效率。
  4 结束语
  通风系统在反应堆包容及遏制系统中发挥了动态遏制功能,而隔离静态密封是否发挥功能取决于通风系统中的一些部件,其在核反应对中被认为是空气净化装置,是对核电厂排气中放射性物质有效去除的关键方式,因此在防护放射性过程中通风系统发挥了无法替代的功能。
  参考文献
  [1]许玲.任重道远―我国核电站放射性废物处理和处置技术综述[J].国防科技工业,2011(6).
  [2]吕殿全.广东大亚湾核电站放射性固体废物处理及暂存措施[J].辐射防护,2009(6).
  作者简介
  颜壮壮(1981-),男,江苏连云港人,工程师,本科,研究方向:核电厂的通风和消防。

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