用于核反應(yīng)堆安全殼通風(fēng)系統(tǒng)的過(guò)濾器相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)依照美國(guó)專(zhuān)利法35U.S.C.第119條第e款要求于2012年6月6日提交的題目為“使用纖維過(guò)濾器且用于壓水反應(yīng)堆和沸水反應(yīng)堆安全殼通風(fēng)的濕式洗滌器”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)No.61/668,585的優(yōu)先權(quán)。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明整體上涉及核反應(yīng)堆安全殼通風(fēng)系統(tǒng)，并且更加特別地涉及一種用于所述系統(tǒng)的濕式過(guò)濾器。

背景技術(shù)：
在許多司法轄區(qū)中，核電站必須被設(shè)計(jì)成確保即使在發(fā)生事故的情況下，也應(yīng)當(dāng)提供一種機(jī)構(gòu)以防止或者最小化放射性物質(zhì)和惰性氣體逃逸。為了防止放射性物質(zhì)釋放，反應(yīng)堆系統(tǒng)通常罩蓋在一次安全殼結(jié)構(gòu)中，所述一次安全殼結(jié)構(gòu)由鋼和鋼筋混凝土構(gòu)成。一次安全殼容器被設(shè)計(jì)成能夠承受可能因多種事故場(chǎng)景導(dǎo)致的大壓力。然而，已經(jīng)提出在嚴(yán)重事故中安全殼容器自身會(huì)由于壓力逐漸增大而失效的假設(shè)。盡管這種事故發(fā)生的概率非常低，但是與周?chē)巳罕┞队谶@種事故的放射性釋放有關(guān)的健康風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)使得許多人相信，應(yīng)當(dāng)提供一種機(jī)構(gòu)以便在對(duì)安全殼容器進(jìn)行通風(fēng)以降低其壓力的情況下過(guò)濾氣體并且將放射性釋放最小化。即，理想的是既提供一種用于安全殼容器的壓力釋放裝置又提供一種機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)用于在將可能由安全殼釋放的任何氣體釋放到大氣中之前對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾。1986年在烏克蘭切爾諾貝利發(fā)生的核事故以及最近于2011年在日本福島第一核電站發(fā)生的核事故均清晰表明了具有長(zhǎng)衰變時(shí)間的裂變產(chǎn)物釋放的后果。受損的發(fā)電站周?chē)拇髤^(qū)域面積均被污染并且使得其在數(shù)十年內(nèi)均不適于使用。代價(jià)影響非常巨大。不同形式的短壽命裂變產(chǎn)物(諸如碘)雖然對(duì)人類(lèi)造成的危害更大，但其后果卻更易于處理。具有長(zhǎng)壽命的小氣溶膠形式的裂變產(chǎn)物能夠根據(jù)氣象條件散布很遠(yuǎn)距離。由于這些事故，多國(guó)政府已經(jīng)決定核電站必須安裝帶過(guò)濾器的安全殼通風(fēng)系統(tǒng)，以保護(hù)人員和周邊陸地免受放射性污染造成的危害。在過(guò)去，已經(jīng)提出了多種過(guò)濾系統(tǒng)，諸如在頒發(fā)給Leach并且轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國(guó)專(zhuān)利No.4,610,840中描述的過(guò)濾系統(tǒng)。Leach公開(kāi)了一種用于核反應(yīng)堆的裂變產(chǎn)物洗滌系統(tǒng)。具體地，與安全殼流體連通的第二隔間部分地填充水。在壓力增量很大的情況下，布置在源自二次隔間的通風(fēng)管中的安全隔片爆裂以釋放壓力。當(dāng)安全隔片爆破時(shí)，來(lái)自安全殼的放射性氣體和蒸氣通過(guò)由水填充的二次隔間，然后從當(dāng)時(shí)打開(kāi)的通風(fēng)管釋放。當(dāng)熱的安全殼氣體和蒸氣通過(guò)存儲(chǔ)在包封的二次隔間中的水時(shí)，將從安全殼氣體中洗滌出大部分裂變產(chǎn)物。盡管這種系統(tǒng)能夠是有效的，但是仍然存在針對(duì)減小這種系統(tǒng)的尺寸以及提高有效性的改進(jìn)空間，以將這類(lèi)釋放有可能引起的任何暴露最小化。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種更有效的過(guò)濾器，所述過(guò)濾器即使不能完全除去可能攜帶在源自核一次安全殼的任何氣體釋放中的任何放射性排放物，但是也會(huì)使所述任何放射性排放物最小化。本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種過(guò)濾系統(tǒng)，所述過(guò)濾系統(tǒng)在不占據(jù)很大空間的情況下就能夠被支撐在核一次安全殼內(nèi)或者一次安全殼附近的現(xiàn)有構(gòu)造或者新的構(gòu)造中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
通過(guò)一種核電發(fā)電設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)這些和其它目的，所述核電發(fā)電設(shè)備具有用于罩蓋核反應(yīng)堆的一次安全殼。安全殼限制了從核反應(yīng)堆泄漏出的任何放射物的大部分。一次安全殼具有通風(fēng)出口，用于在如果所述安全殼內(nèi)的氣氛排放物的壓力積聚達(dá)到威脅損害所述安全殼的結(jié)構(gòu)完整性的水平時(shí)，則提供對(duì)積聚在所述安全殼內(nèi)的氣氛壓力的受控釋放。過(guò)濾器連接到通風(fēng)出口并且包括容器，所述容器具有連接到通風(fēng)出口的輸入噴嘴以及與入口噴嘴流體連通的入口管道，入口管道延伸到過(guò)濾器容器內(nèi)部的下部中。歧管連接到入口管道并且延伸到所述容器的下部中。歧管在容納在過(guò)濾器容器內(nèi)的液體池下方處包括多個(gè)歧管出口，所述多個(gè)歧管出口被設(shè)計(jì)成釋放第一安全殼氣氛排放物的一部分。在歧管出口處附接有纖維過(guò)濾器。由歧管分配的來(lái)自一次安全殼的排放物通過(guò)纖維過(guò)濾器。容器出口還設(shè)置成與容器內(nèi)部流體連通并且可操作，以將過(guò)濾的安全殼氣氛排放物排出至安全殼外部的外界氣氛。在一個(gè)實(shí)施例中，歧管和纖維過(guò)濾器由諸如水的液體覆蓋，所述液體可以具有溶解在液體中的硫代硫酸鈉。在第二實(shí)施例中，過(guò)濾器包括支撐在容器內(nèi)且位于液體池上方的除霧器，用于從過(guò)濾的安全殼氣氛排放物的排出部分中分離出任何水分?？蛇x地，第二組多個(gè)纖維過(guò)濾器從第二歧管延伸，所述第二歧管連接到容器出口，其中纖維過(guò)濾器優(yōu)選地被支撐在除霧器上方。在這個(gè)實(shí)施例中，第二組纖維過(guò)濾器的纖維密度大于第一組纖維過(guò)濾器并且理想地兩組過(guò)濾器均包括金屬纖維。優(yōu)選地，容器內(nèi)部保持壓力高于大氣壓力并且在待機(jī)狀態(tài)期間利用氮?dú)馐蛊涑尸F(xiàn)惰性。在另一個(gè)實(shí)施例中，歧管相對(duì)于容器的中央軸線成銳角延伸到容器的下部中并且優(yōu)選地構(gòu)造成倒“V”狀件，所述倒“V”狀件具有從頂端的兩側(cè)延伸的向下支腿，其中歧管出口從支腿中的至少一條延伸。在這種構(gòu)造中，入口管道優(yōu)選地聯(lián)接到歧管的頂端處，并且向下延伸的支腿中的每一條均具有從其延伸的出口。理想地，出口從延伸支腿向上延伸。附圖說(shuō)明在結(jié)合附圖閱讀時(shí)，從以下優(yōu)選實(shí)施例的描述中能夠進(jìn)一步理解在下文中要求權(quán)益的本發(fā)明，其中：圖1是具有所示壓水反應(yīng)堆的主要部件的安全殼構(gòu)造的示意性剖視圖，本發(fā)明可以應(yīng)用于所述安全殼構(gòu)造；圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。具體實(shí)施方式參照?qǐng)D1，示意性地示出了壓水反應(yīng)堆核電發(fā)電系統(tǒng)，其包括安全殼構(gòu)造10(整體上具有位于鋼襯上的相對(duì)較厚的外部混凝土層)，所述安全殼構(gòu)造10罩蓋核反應(yīng)堆系統(tǒng)的各部件，諸如，反應(yīng)堆容器12、蒸氣發(fā)生器14、反應(yīng)堆冷卻劑泵16、貯罐18和架空回轉(zhuǎn)式吊車(chē)20。因?yàn)樗羞@些部件及其關(guān)系是眾所周知的并且還因?yàn)樗鼈冊(cè)诮Y(jié)構(gòu)上或者功能上不特別地與本發(fā)明相配合，所以在此不對(duì)其進(jìn)行更加詳細(xì)的描述或者闡釋。盡管結(jié)合壓水反應(yīng)堆描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)如在下文聲明權(quán)益的本發(fā)明的系統(tǒng)同樣能夠應(yīng)用于具有任何其它設(shè)計(jì)的核反應(yīng)堆，例如，諸如沸水反應(yīng)堆或者氣體反應(yīng)堆。在核一次安全殼應(yīng)用中，過(guò)濾器單元的任務(wù)是在發(fā)生嚴(yán)重事故的情況下從在安全殼降壓期間所釋放的氣體中分離出放射性物質(zhì)，以顯著降低放射性排出物。本發(fā)明的過(guò)濾器被連接到已經(jīng)安裝好的通風(fēng)系統(tǒng)或者在這種系統(tǒng)的新安裝期間連接。過(guò)濾器定位在靠近安全殼的隔離閥和/或安全隔片后方并且位于通向核電廠排氣裝置的安全隔片前方。在待機(jī)狀態(tài)中，過(guò)濾器優(yōu)選地利用氮?dú)舛尸F(xiàn)惰性，以防止氫燃燒以及過(guò)濾器水和罐內(nèi)部構(gòu)件退化。在圖2中示出了包含本發(fā)明的原理的過(guò)濾器單元的一個(gè)實(shí)施例。過(guò)濾器22的主要部分被罩蓋在罐或者壓力容器24中，所述罐或者壓力容器24可以是增壓的以減小其尺寸。通過(guò)位于過(guò)濾器罐出口26徑直下游處的孔口28來(lái)完成增壓。通過(guò)水入口32用水30填充罐24的下部分。水30具有兩種功能：從捕獲的裂變產(chǎn)物中移除衰變熱，以及提高過(guò)濾器效率。諸如硫代硫酸鈉的化學(xué)物質(zhì)能夠被添加到水30中，從而能夠捕獲或容納氣態(tài)或者氣溶膠形式的碘。將來(lái)自安全殼內(nèi)部的通風(fēng)氣體引至中央入口管34中，所述中央入口管將通風(fēng)氣體引至位于罐24的下部分處的歧管36中。下部歧管36具有兩條向下延伸的支腿38和支腿40，這兩條支腿從頂端39成銳角向下延伸，以形成倒“V”狀件。支腿38和支腿40中的每一條均具有多個(gè)出口42，所述多個(gè)出口沿向上的方向延伸進(jìn)入水池30中。金屬纖維過(guò)濾器44的濾筒從每個(gè)歧管出口42延伸并且與每個(gè)歧管出口流體連通。金屬纖維過(guò)濾器44具有兩個(gè)功能：過(guò)濾氣溶膠并且使通風(fēng)氣體霧化成小氣泡，從而能夠在水池30中更加有效地洗滌氣體。盡管金屬纖維過(guò)濾器(優(yōu)選地?zé)Y(jié)的金屬纖維過(guò)濾器)是優(yōu)選的，但是在不背離本發(fā)明的原理的情況下還可以使用其它過(guò)濾器介質(zhì)。在過(guò)濾器濾筒44中捕獲的裂變產(chǎn)物雖然將產(chǎn)生衰變熱，但是不能產(chǎn)生高到足以造成損壞的溫度，這是因?yàn)榱炎儺a(chǎn)物定位在過(guò)濾器水中。氣溶膠將散布在每個(gè)濾筒的金屬纖維過(guò)濾器區(qū)域上，因此不存在過(guò)濾器堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。歧管支腿38和40是傾斜的，使得若干個(gè)數(shù)的濾筒處于使用狀態(tài)中，所述濾筒的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)于因體積流量而造成的動(dòng)壓損失。以這種方式，能夠在寬流量范圍乃至在非常低的流量以及安全殼壓力條件下使用這種系統(tǒng)。濕式過(guò)濾器22中的總壓力損失將與罐24中的水位46一致，并且因?yàn)樗隹倝毫p失相對(duì)較低，所以過(guò)濾器系統(tǒng)將允許在壓力低時(shí)就及早為一次安全殼通風(fēng)，保持一次安全殼壓力非常低在一些事故場(chǎng)景中具有優(yōu)勢(shì)。除霧器48被支撐在罐24的位于出口26下方的上部分中。除霧器移除能夠被離開(kāi)過(guò)濾器罐的蒸氣所攜帶的水滴。優(yōu)選地，系統(tǒng)22還包括二次過(guò)濾器，以移除不能由浸沒(méi)在水中的金屬纖維過(guò)濾器和水自身過(guò)濾掉的更小氣溶膠。二次過(guò)濾器包括第二上歧管50，所述第二上歧管位于罐出口26正下方并且與所述罐出口流體連通。二次歧管包括優(yōu)選地向下延伸的多個(gè)入口52，所述多個(gè)入口52連接到一組二次金屬纖維過(guò)濾器54并且與所述一組二次金屬纖維過(guò)濾器流體連通，每個(gè)入口具有一個(gè)金屬纖維過(guò)濾器，所述一組二次金屬纖維過(guò)濾器54被支撐在除霧器48上方。二次金屬纖維過(guò)濾器濾筒54通常還由與濾筒44相同種類(lèi)的濾筒制成，但是具有更纖細(xì)和更加密集地捆扎的網(wǎng)狀件，以捕獲更小的氣溶膠。因?yàn)榈诙M過(guò)濾器將過(guò)濾非常少量的氣溶膠，所以其不會(huì)過(guò)熱。排水裝置56設(shè)置在罐24的底部中，以用于維護(hù)目的。水入口32和排水裝置56還用于在待機(jī)和在致動(dòng)之后取樣水。優(yōu)選地，過(guò)濾器罐24安裝在輻射屏蔽屏后方，并且被屏蔽的控制面板放置在靠近罐的位置處。優(yōu)選地，罐處于在通風(fēng)系統(tǒng)出口處的隔離閥58和安全隔片60的下游處的結(jié)構(gòu)內(nèi)。理想地，如果需要無(wú)源致動(dòng)的話，則閥68是必需的而閥70和安全隔片60是可選的。第二安全隔片62可以定位在罐出口管64中，所述罐出口管通往連通大氣的出口。安全隔片62有助于利用氮?dú)馐构?4呈現(xiàn)惰性并且優(yōu)選地具有低破壞壓力，例如，大約1.3bar(a)。過(guò)濾器系統(tǒng)22不需要外部電源，并且能夠被設(shè)計(jì)成在至少24小時(shí)內(nèi)完全無(wú)源使用。可以在一段時(shí)間后添加水。由附圖標(biāo)記66象征性地示出的水位警報(bào)和測(cè)量系統(tǒng)用于確保水位在任何情況下都不會(huì)過(guò)低。過(guò)濾器系統(tǒng)22能夠被構(gòu)造成針對(duì)沸水反應(yīng)堆處理濕井通氣和干井通氣以及針對(duì)壓水反應(yīng)堆處理安全殼通氣。盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)本公開(kāi)的整體教導(dǎo)能夠研發(fā)出針對(duì)那些細(xì)節(jié)進(jìn)行的多種修改方案和替代方案。因此，所公開(kāi)的特定實(shí)施例僅為了闡釋而非限制本發(fā)明的范圍，由隨附權(quán)利要求及其任何等同方式和全部等同方式的全部范圍來(lái)確定本發(fā)明的范圍。