使用于核電站的過濾排放系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及使用于核電站的過濾排放系統，更詳細地，涉及使用于核反應堆的過濾排放系統，其包括：過濾排放容器，用于保管過濾排放系統的結構物；入口管，與上述過濾排放容器和核反應堆建筑物相連接；組合噴嘴，與入口管相連接，并浸泡于填滿過濾排放容器的一部分的過濾溶液；旋風分離器，去除從上述組合噴嘴脫離，并與過濾溶液相混合的大小大的液滴及氣溶膠的大部分之后，向金屬纖維過濾器引導；金屬纖維過濾器，與上述旋風分離器的上端部相連接，用于過濾殘留液滴和氣溶膠；分子篩，用于在經由金屬纖維過濾器來過濾的廢氣中去除有機碘；以及出口管，用于連接過濾排放容器和堆棧部。
【專利說明】
使用于核電站的過濾排放系統
技術領域
[0001]本發明涉及使用于核電站的過濾排放系統。
【背景技術】
[0002]本發明涉及安全殼過濾排放系統，是指為了在核電站發生重大事故時預先防止因安全殼內的過壓引起的安全殼的破損危險性，在安全殼內的壓力達到規定水準以上的情況下，起到排出核反應堆建筑物內的物質的系統。當實施這種排出過程時，由于核反應堆建筑物大量包含放射性氣溶膠及放射性氣體，因而需要伴隨著對放射性物質的適當的過濾，而這種核反應堆建筑物過濾排放系統已被阿海法(AREVA)公司、西屋(WH，Westinghouse)公司、頂1公司等多個現有設備開發公司開發，并適用于發電站。
[0003]在阿海琺公司(過去的西門子(Simens)公司)的情況下，已公開于韓國特許“和工程系統及用于核工程系統的減壓的方法”，公開編號:10-，【公開日】期:2006年2月20日，國際公開編號:WO 2004/114322。圖1示出了上述所公開的附圖。
[0004]在IMI公司(過去的蘇爾壽(SULZER)公司)的情況下，已公開了如下專利:“Apparatus for removing aerosols from the air of a nuclear reactorcontainment,Patent Number(5406603)，Date of Patent(1995/4/ll)”。
[0005]并且，在西屋公司的情況下，已公開了如下專利:“Filtered venting and decayheat removing apparatus and system for containment structures,and method ofoperat1n,Patent Number(4859405),Date of Patent(1989/8/22)”。
[0006]但就阿海琺公司的CFVS而言，通過噴嘴的液滴會在預處理過濾器中得到物理吸附之后，借助重力來向洗滌器溶液重新循環，而此時，在多個液滴向預處理過濾器流入的情況下，存在妨礙流量流動的問題或因向后端的金屬纖維過濾器(Metal fiber filter)流入而引起堵塞(Clogging)等問題的可能性。并且，由于噴嘴的數量相對少，因而當個別的噴嘴受損時，對其他噴嘴產生的影響相對大。
[0007]另一方面，就IMI公司的CFVS而言，為了去除有機碘，向洗滌器溶液添加被稱為Aliquat336的化學物質來使用，但上述物質被指出在常溫環境下存在爆炸危險性及發生成形現象的可能性，且對上述物質的性能驗證還處于初始階段，因而在作為CFVS的實際運轉條件的高溫環境下的有效性仍未得到論證。并且，由于使用數百個影響(Impact)噴嘴，在制作機設置方面存在困難。
[0008]另一方面，西屋公司供給DFM及FILTRA-MVSS等兩種CFVS，而在DFM的情況下，存在因堵塞及余熱引起的熱點(Hot spot)可能性，而在用于去除有機碘的碘過濾器(1dinefilter)的填充物質的沸石的情況下，由于與常溫相比，在高溫環境下的過濾效率更高，因而在CFVS工作初期沒有額外的預熱(pre-heating)的情況下，除了洗滌器溶液之外，沒有用于去除有機碘的額外的單元，因此，對相同物質的去除效率下降，且因數百個長長的文丘里噴嘴而在制作及設置方面存在困難。

【發明內容】

[0009]本發明要解決的技術問題
[0010]本發明為了克服如上所述的現有的缺點而提出，本發明的目的在于，提供增大氣溶膠及氣碘的去除效率和被動運轉時間，保障對過濾對象的過濾方法的多樣性，來阻斷性能失敗的可能性，并能去除以往未能考慮到的非活性氣體的形態的過濾排放系統。
[0011]技術方案
[0012]為了實現如上所述的目的，提供使用于核電站的過濾排放系統，上述使用于核電站的過濾排放系統可包括:過濾排放容器，用于保管過濾排放系統的結構物;入口管，與上述過濾排放容器和核反應堆建筑物相連接;組合噴嘴，與入口管相連接，并浸泡于填滿過濾排放容器的一部分的過濾溶液;旋風分離器，去除從上述組合噴嘴脫離，并與過濾溶液相混合的液滴及氣溶膠的大部分之后，向金屬纖維過濾器引導；金屬纖維過濾器，與上述旋風分離器的上端部相連接，用于過濾殘留液滴和氣溶膠;分子篩，用于在經由金屬纖維過濾器來過濾的廢氣中去除有機碘;以及出口管，用于連接過濾排放容器和堆棧部(stack)。
[0013]可在上述過濾排放容器的外表面形成有散熱翅片。
[0014]可在上述過濾排放容器的出口管形成有爆破板，來防止在過濾排放容器未上升至恒壓以上的情況下，向空氣排放廢氣。
[0015]上述過濾排放容器在過濾排放容器的外部的高于過濾排放容器的位置設有用于裝入過濾溶液的充水槽，來與過濾排放容器的下端相連接，從而在水位降至規定水位以下的情況下，能夠增大基于被動充水的被動運轉時間及過濾效率維持時間。
[0016]在上述過濾排放容器的入口管形成有預處理過濾器或粗濾器(Strainer)，從而在處于正常狀態及過濾排放容器運轉時，防止異物向過濾排放容器流入，并預先去除規模大的氣溶膠，從而能夠增進過濾排放容器的效率，降低物理失敗可能性。
[0017]上述組合噴嘴可在入口管連接組合噴嘴的分配管，從分配管朝向垂直方向形成有截面積減少的形態的收縮部，并緊接著收縮部形成有截面積最小的頸部，在頸部形成有用于吸收過濾溶液的多個孔，在頸部的上端部形成有越靠近上端部，截面積越增加的內部擴散部，而在朝向擴散部的末端上側形成有上部蓋，用于將脫離擴散部的廢氣的方向轉換為外側方向，在上部蓋的末端部形成有側面蓋，用于將廢氣的方向轉換為下側。
[0018]上述旋風分離器可以為入口朝向旁邊形成，在旋風分離器中，主出口朝向旋風內側形成為圓柱形態，并形成于陷入至旋風分離器本體的規定高度為止的陷入部的兩側末端，上述主出口的剖面呈圓形，而從形成于上述旋風分離器的旁邊的一個以上的入口進入的氣溶膠及液滴中大小大的物質一邊沿著陷入部流下，一邊借助重力及離心力，通過作為與旋風分離器的下部相連接的輔出口的洗滌器溶液回收管來向洗滌器溶液重新流入，上述氣溶膠及液滴中大小小的物質一邊沿著陷入部流下，一邊從主出口側涌出。
[0019]上述金屬纖維過濾器可由孔隙大小大的預處理過濾器和孔隙大小小的微細金屬纖維過濾器構成，預處理過濾器可用于預先去除通過旋風分離器的殘留液滴和大小大的氣溶膠，微細金屬纖維過濾器可去除剩余的殘留微細氣溶膠。
[0020]活性炭過濾器可形成于爆破板的前端，并能以物理吸附方式使包含氙及氪的非活性氣體延遲排放。
[0021]有益效果
[0022]通過如上所述的發明，具有如下效果:提供與以往相比具有優秀的放射性氣溶膠/氣體去除效果的過濾排放系統。
【附圖說明】
[0023]圖1至圖3為示出以往的過濾排放系統的圖。
[0024]圖4至圖17為示出本發明的過濾排放系統的圖。
【具體實施方式】
[0025]以下，參照附圖對本發明進行詳細說明。圖4至圖8為示出本發明的一實施例的圖。圖4為示出本發明的基本示意圖的圖，本發明的產品包括與核反應堆建筑物相連接的入口管及過濾排放容器、節流孔板、分子篩及出口管，在入口管形成有兩個以上的隔離閥。
[0026]并且，過濾排放容器由包括組合噴嘴(Combined Nozzle)、旋風分離器、預處理過濾器的金屬纖維過濾器構成，且位于外部的節流孔板及分子篩可位于過濾排放容器的內部，包括預處理過濾器的金屬纖維過濾器及分子篩可全部位于外部，并且，可在出口管形成有出口隔離閥，并能形成有爆破板。
[0027]在本發明中所使用的組合噴嘴在圖9中示出其剖面。如圖9所示，本發明所使用的組合噴嘴在入口管連接分配管，并形成有截面積從分配管沿著垂直方向減少的形態的收縮部，緊接著收縮部形成有截面積最小的頸部，在上述頸部形成有用于吸收過濾溶液的多個孔。在頸部的上端部形成有越靠近上端部，截面積越增加的內部擴散部，朝向擴散部的末端上側形成有上部蓋，從而向外側方向轉換脫離擴散部的廢氣的方向，而在上部蓋的末端部形成有側面蓋，從而向下側轉換廢氣的方向。
[0028]因此，由于既能將擴散部的長度調節為所需的長度，又能將用于放出廢氣的出口的高度降至最大限度，因而與以往相比，能夠防止在過濾水槽中因不均勻的氣泡分散而發生氣泡的涌出和源于水面搖動的過濾水槽側壁的沖擊負荷和振動。
[0029]以往所使用的文丘里洗滌器一邊使通過分配管來流入的廢氣通過，一邊使過濾溶液微粒化為小的液滴，并借助過濾溶液來實現過濾，文丘里洗滌器由于文丘里呈自下而上的形狀，因而需要使過濾溶液的水面高度始終高于文丘里洗滌器的高度，而為了提高基于液滴生成的過濾性能，需要使脫離文丘里的擴散部(diffuser)具有一定程度以上的長度，因此，其大小只能變大。并且，由于現有的文丘里洗滌器的結構需要在具有出口的水槽的表面側聚集氣泡，因而可在水面發生局部性的氣泡涌出，而借助這種涌出，在過濾水槽的側壁施加沖擊，并發生振動。
[0030]本發明重新導入組合噴嘴概念來代替這種文丘里洗滌器的結構，從而導入了能夠與擴散管的長度無關地調節過濾溶液的水面高度，并防止在水槽的表面聚集氣泡的組合噴嘴結構。本發明的組合噴嘴在用于流入過濾溶液的入口和以氣泡形態流出過濾溶液的出口的位置方面無差異，在這種情況下，能夠借助側面蓋107和下部側面蓋117來從外部支撐能夠在頸部附近產生的機械不穩定性，并借助分離板108來分離頸部附近，從而代替以往的文丘里洗滌器。圖16示出了這種形狀。
[0031]并且，以往的文丘里洗滌器很難使通過出口流出的氣泡向水面上升，并重新通過頸部流入，但本發明的組合噴嘴能夠進行使從出口流出的氣泡重新通過頸部向組合噴嘴內流入的再循環，因而與以往的文丘里洗滌器相比，可以稱得上是結構完全不同的噴嘴。這種再循環還具有將包含于廢氣內的粉塵凝聚成一團的效果，并具有延長過濾水槽內的滯留時間的效果，因而與以往相比，提高過濾效率。
[0032]圖5示出包括能夠用于被動填充洗滌器溶液的充水槽的形態，圖6示出在過濾排放容器內附著散熱翅片的形態，圖7示出能夠以使入口流量一部分迂回的方式對分子篩進行預熱的形態。圖8示出在分子篩的后端安裝活性炭過濾器的形態。圖15示出設置于安全殼的內部的貫通管的入口的預處理過濾器或粗濾器，起到當過濾排放系統進行工作時，預先防止因能夠向過濾排放系統的內部流入的異物引起的管道堵塞的作用。
[0033]在入口管和過濾排放容器之間形成有隔離閥，而隔離閥形成兩個以上，從而在處于正常狀態時，阻斷氣體向過濾排放容器排放。若核反應堆建筑物的壓力達到預先設定的CFVS開放壓力，則隔離閥會開啟，若核反應堆建筑物的壓力達到關閉壓力，則隔離閥會關閉。
[0034]當第一個過濾排放容器進行工作時，在過濾排放容器未上升至恒壓以上的情況下，存在于出口管的爆破板防止向空氣排放。當第一個過濾排放容器處于待機(Standby)狀態時，存在于出口管的爆破板防止氣體從空氣向過濾排放容器流入，當CFVS進行工作時，存在于出口管的爆破板開啟，并繼續維持開啟狀態。
[0035]組合噴嘴浸泡于過濾溶液(洗滌器溶液)，并起到有效地去除廢氣內的放射性氣溶膠的作用。在過濾溶液內溶解有能夠有效地去除元素及有機碘的化學物質，并維持規定以上的水位，繼續去除通過組合噴嘴的流量內的氣溶膠。
[0036]在通過過濾溶液的表面的過程中產生的多個液滴中的規定大小以上的液滴的大部分會通過利用離心力的旋風分離器來得到過濾，而通過旋風分離器來過濾的液滴將重新向過濾溶液流入。
[0037]之后，經由旋風分離器的廢氣一邊通過預處理過濾器，一邊去除殘留的微細液滴，而通過預處理過濾器來過濾的液滴也重新向過濾溶液流入。
[0038]經由預處理過濾器的廢氣會一邊經由金屬纖維過濾器，一邊去除殘留氣溶膠的大部分，且經由金屬纖維過濾器的廢氣一邊經由節流孔板，一邊借助閃爍(Flashing)等現象來以去除霧氣(Mist)等的狀態向分子篩流入，而在分子篩內填充有用于去除元素/有機碘的銀離子交換沸石，并通過充分的滯留時間來去除大部分的殘留元素及有機碘。在通過檢測過濾溶液的水位來使水位降至設定值以下的情況下，外部充水槽會在停止CFVS運轉的狀態下或在運轉CFVS的過程中通過開放外部充水槽的閥來進行充水，而過濾排放容器的散熱翅片通過降低過濾排放容器的溫度來增加廢氣內蒸汽(Steam)的冷凝量。
[0039]從核反應堆建筑物中排出的流量的一部分將迂回，并使分子篩預熱，由此，將元素及有機碘的去除效率最優化，而活性炭過濾器以物理吸附方式延遲排放氙及氪等非活性氣體。
[0040]并且，當與以往的過濾排放系統相比時，在過濾排放容器形成有散熱翅片，來增大冷凝效果，從而在運轉期間中較少地減少洗滌器溶液的水位，增加整個被動過濾運轉時間，并能通過借助重力的洗滌器溶液充水槽來使洗滌器溶液向過濾排放容器被動充水，因而能夠增加整個被動過濾運轉時間，并且，使用利用離心力的旋風分離器(Cyclone Separator)作為汽水分離器，將預處理過濾器作為上述汽水分離器的備份，從而降低在產生多個液滴時的堵塞等問題的發生可能性。
[0041]圖10示出旋風過濾裝置的一實施例，本發明并不使用單一的過濾器，而是使液滴和氣溶膠在經過過濾器之前經由旋風，從而增加過濾器的壽命，提高基于流速變化的過濾系統的可靠性。旋風具有使液滴和氣溶膠從旋風的側面流入，并沿著位于中心部的陷入部下降，之后重新向上側上升的形態。此時，當沿著陷入部流下時，如圖所示，由于會沿著陷入部周圍旋轉并流下，因而被稱之為旋風，而在此時，過濾出液滴和氣溶膠內的放射性物質，并借助設置于旋風內的過濾器來過濾。圖11示出將旋風過濾裝置與過濾器相結合的形態。
[0042]并且，為了去除氣溶膠及元素/有機碘，分別適用了兩個以上的過濾方法，因此，SP使一種過濾發生問題，也能滿足各物質的最小過濾效率。
[0043]并且，能夠設計成可通過噴嘴間的配置間隔、噴嘴所處的臂部(ARM)的內徑大小、基于位置的垂直高度變化、不同位置的噴嘴的大小變更、噴嘴的配置方法的變更等來進行不同噴嘴的均等的流量分配，并且，通過噴嘴數量的最優化來降低因個別噴嘴失敗引起的性能降低率，能夠將制作及設置時間最優化。
[0044]圖12示出配置于利用入口管通用口來分支的臂部的組合噴嘴的配置實施例。
[0045]并且，組合噴嘴可為了均勻的流量分布及制作性、經濟性的極大化而成為在與入口管相連接的下部空腔中直接分支的形態配置。圖13示出上述配置的實施例，圖14示出側面配置。
[0046]金屬纖維過濾器及分子篩能夠選擇性地設置于過濾排放容器的內部及外部，因此，能夠根據各發電站的設置空間來設置過濾排放容器，并且，為了提高分子篩的過濾性能，從核反應堆筑物中排出的流量的一部分將迂回，并使分子篩預熱，由此，維持最佳的有機碘去除效率，并將沸石的量最優化。并且，將活性炭過濾器選擇性地設置于分子篩的后端，來增加非活性氣體的排放時間，從而減少向環境排放的放射能的量。
[0047]圖17示出旋風過濾裝置的剖視圖和俯視圖，當自上而下觀察時，旋風過濾裝置呈剖面為圓形的圓柱形態，且上述旋風過濾裝置的下端呈越靠近下側，剖面越變窄的圓錐形態，而在上述旋風過濾裝置的側面的下側形成有流入口，并形成有朝向上側排出的出口。
[0048]因此，通過側面的流入口流入的液滴和氣溶膠沿著陷入部流動，并通過下側的出口來脫離分離器，而剩余的氣體將從上方排出。
[0049]附圖標記的說明
[0050]101:分配管 102:收縮部
[0051]103:頸部104、114:孔
[0052]105:擴散部 106:上部蓋
[0053]107:上端側面蓋108:分離板
[0054]109:出口
【主權項】
1.一種使用于核電站的過濾排放系統，其特征在于，包括: 過濾排放容器，用于保管過濾排放系統的結構物； 入口管，與上述過濾排放容器和核反應堆建筑物相連接； 組合噴嘴，與入口管相連接，并浸泡于填滿過濾排放容器的一部分的過濾溶液； 旋風分離器，去除從上述組合噴嘴脫離，并與過濾溶液相混合的液滴及氣溶膠中大小大的物質的大部分之后，向金屬纖維過濾器引導； 金屬纖維過濾器，與上述旋風分離器的上端部相連接，用于過濾混合于殘留液滴和氣溶膠的異物； 分子篩，用于在經由金屬纖維過濾器來過濾的廢氣中去除有機碘；以及 出口管，用于連接過濾排放容器和堆棧部。2.根據權利要求1所述的使用于核電站的過濾排放系統，其特征在于，在上述過濾排放容器的外表面形成有散熱翅片。3.根據權利要求2所述的使用于核電站的過濾排放系統，其特征在于，在上述過濾排放容器的出口管形成有爆破板，來防止在過濾排放容器未上升至恒壓以上的情況下，向空氣排放廢氣。4.根據權利要求3所述的使用于核電站的過濾排放系統，其特征在于，上述過濾排放容器在過濾排放容器的外部的高于過濾排放容器的位置設有用于裝入過濾溶液的充水槽，來與過濾排放容器的下端相連接，從而在水位降至規定水位以下的情況下，能夠進行被動運轉。5.根據權利要求4所述的使用于核電站的過濾排放系統，其特征在于，上述組合噴嘴在入口管連接組合噴嘴的分配管，從分配管朝向垂直方向形成有截面積減少的形態的收縮部，并緊接著收縮部形成有截面積最小的頸部，在頸部形成有用于吸收過濾溶液的多個孔，在頸部的上端部形成有越靠近上端部，截面積越增加的內部擴散部，而在朝向擴散部的末端上側形成有上部蓋，用于將脫離擴散部的廢氣的方向轉換為外側方向，在上部蓋的末端部形成有側面蓋，用于將廢氣的方向轉換為下側，在頸部的附近也形成有側面蓋，始于上部蓋的末端部的上部側面蓋和形成于頸部的周邊的下部側面蓋被分離膜分離，在側面蓋形成有孔，能夠使過濾溶液出入。6.根據權利要求5所述的使用于核電站的過濾排放系統，其特征在于，組合噴嘴依次配置于從與入口管相連接的通用頭分支出的多個臂部，并能借助組合噴嘴之間的配置間隔、臂部的角度變更等，通過均勻的流量分配來將過濾性能最大化。7.根據權利要求5所述的使用于核電站的過濾排放系統，其特征在于，多個組合噴嘴直接與下部空腔相連接，并通過均勻的流量分配來將過濾性能最大化，上述下部空腔與入口管相連接。8.根據權利要求5所述的使用于核電站的過濾排放系統，其特征在于，上述旋風分離器的入口朝向旁邊形成，在旋風分離器中，主出口朝向旋風內側形成為圓柱形態，并形成于陷入至旋風分離器本體的規定高度為止的陷入部的兩側末端，上述主出口的剖面呈圓形，而從形成于上述旋風分離器的旁邊的一個以上的入口進入的氣溶膠及液滴中大小大的物質一邊沿著陷入部流下，一邊借助重力及離心力，通過作為與旋風分離器的下部相連接的輔出口的洗滌器溶液回收管來向洗滌器溶液重新流入，上述氣溶膠及液滴中大小小的物質一邊沿著陷入部流下，一邊從主出口側涌出。9.根據權利要求8所述的使用于核電站的過濾排放系統，其特征在于，活性炭過濾器形成于爆破板的前端，并以物理吸附方式使包含氙及氪的非活性氣體延遲排放。10.根據權利要求8所述的使用于核電站的過濾排放系統，其特征在于，形成于節流孔板的后端的填充有銀離子交換沸石的深床形態的分子篩以化學方式去除包含有機碘的氣相的碘。11.根據權利要求8所述的使用于核電站的過濾排放系統，其特征在于，由形成于旋風分離器的后端的預處理過濾器及微細金屬纖維過濾器構成的金屬纖維過濾器以物理方式去除殘留液滴及微細氣溶膠。12.根據權利要求9所述的使用于核電站的過濾排放系統，其特征在于，設置于安全殼的內部的貫通管入口的預處理過濾器或粗濾器在過濾排放系統進行工作時，預先防止因能夠向過濾排放系統的內部流入的異物引起的管道堵塞。
【文檔編號】G21C13/024GK105830167SQ201580000054
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年3月3日
【發明人】李秉喆, 李斗鏞, 樸東奎, 樸英碩, 河正姬, 鄭宇容, 申索恩
【申請人】未來與挑戰株式會社