用于核電站的排氣系統(tǒng)的排放監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于核電站的排氣系統(tǒng)的排放監(jiān)測系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及一種用于核電站的排氣系統(tǒng)的排放監(jiān)測系統(tǒng)。
[0002]在核電站發(fā)生嚴重故障(Severe Accident)的情況下，除了釋放蒸汽還可能釋放大量尤其通過鋯石-水反應(yīng)所產(chǎn)生的氫氣。在沒有有效應(yīng)對措施的情況下，無法避免易爆的(也被稱為能夠爆燃的)混合物的產(chǎn)生，該混合物在沒有對其加以控制的反應(yīng)中將危害反應(yīng)堆外殼。此外尤其在具有相對較小的惰性的沸水反應(yīng)堆中(通常容積為5000至15000平方米)通過釋放未凝結(jié)的氫氣結(jié)合蒸汽而產(chǎn)生快速的壓力升高，該壓力升高超越設(shè)計壓力并且可能直至達到反應(yīng)堆外殼的故障壓力。
[0003]為了要避免反應(yīng)堆外殼的過壓故障，這些設(shè)施長期以來配備有過濾的泄壓裝置。盡管加以過濾，在泄壓時在一定范圍內(nèi)仍導(dǎo)致將放射性活度釋放到周圍環(huán)境中。這些釋放過程通常被排放監(jiān)測系統(tǒng)所測量到并被記錄下來。所獲取的這些數(shù)據(jù)被用于告知公眾以及用于推導(dǎo)故障應(yīng)對措施。
[0004]目前安裝的排放監(jiān)測系統(tǒng)需要在操作中明顯節(jié)約能量以加熱取樣管道從而避免噴霧的凝結(jié)和沉積。另外需要用于將樣本輸送至過濾器以及操作分析器的能量。目前，該能量供應(yīng)(大約4千瓦至8千瓦)僅能夠通過應(yīng)急柴油發(fā)電機組來確保。所期望的通過蓄電池單獨供電因必要的蓄電器容量而難以實現(xiàn)。其需要耗費較高的成本在蓄電池上并且需要一定空間。此外，要評估用于承受地震的設(shè)施，這將因柴油機組和所屬的燃料罐以及安裝空間的關(guān)系而成本高昂。在核電站內(nèi)部能量供應(yīng)完全失效(英語被稱作SBO=電站斷電(stat1n Blackout))的故障情況下，當(dāng)前安裝的系統(tǒng)對于監(jiān)測來說不可用或僅僅有限可用。
[0005]因此本發(fā)明的任務(wù)在于，實現(xiàn)相關(guān)的補救措施并且提供一種上述類型的排放監(jiān)測系統(tǒng)，該排放監(jiān)測系統(tǒng)在測量結(jié)果具有較高可靠性、可用性以及較高質(zhì)量的情況下被設(shè)計為具有特別小的電能消耗。
[0006]該任務(wù)根據(jù)本發(fā)明通過權(quán)利要求1的特征特性來解決。
[0007]有利的設(shè)計和基礎(chǔ)方案的改進是從屬權(quán)利要求以及下面詳細描述的主題。
[0008]借助根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)實現(xiàn)了在SBO事故發(fā)生時也能進行排放監(jiān)測。所要保護的排放監(jiān)測系統(tǒng)以有利的方式采用排放-廢氣流的熱液壓內(nèi)能來輸送樣本并且采用自身介質(zhì)加熱來避免在取樣管道中凝結(jié)。優(yōu)化的能量供應(yīng)方案實現(xiàn)了在啟動反應(yīng)堆外殼排氣過程之后從正常操作供電的故障到備用供電的蓄電池緩沖。
[0009]從使用者或操作者的角度來看明顯的優(yōu)勢總結(jié)在于:
[0010].在SBO的情況下也自行進行有關(guān)氣態(tài)排放(廢氣監(jiān)控)的測量和監(jiān)測任務(wù)
[0011].在SBO的情況下，仍提供關(guān)于活度釋放的信息
[0012].存在用于推導(dǎo)故障應(yīng)對措施的信息
[0013].用于操作線上監(jiān)控(碘、噴霧、惰性氣體)的能量消耗較小
[0014]?能夠由蓄電池來供應(yīng)能量
[0015].需要較小的蓄電池容量
[0016].用于系統(tǒng)的能量供應(yīng)的空間需求較小
[0017]?排放監(jiān)控系統(tǒng)采用具代表性的樣本，該樣本與排氣系統(tǒng)的流動率成比例。
[0018].可省去對樣本流的調(diào)節(jié)
[0019].可省去主動開啟取樣，因為通過排氣流實現(xiàn)被動地自調(diào)節(jié)式取樣。
[0020]下面借助示圖更詳細地說明本發(fā)明的多個實施方式。其中在分別以極大程度簡化的且示意性的示圖中:
[0021]圖1是用于核電站的排氣系統(tǒng)的排放監(jiān)測系統(tǒng)的原理線路圖的第一方案；并且
[0022]圖2是用于核電站的排氣系統(tǒng)的排放監(jiān)測系統(tǒng)的原理線路圖的第二方案。
[0023]相同的或者功能相同的部件在附圖中利用相同的附圖標記來提供。
[0024]在圖1中示意性概況示出的排放監(jiān)測系統(tǒng)2尤其在其放射性方面用于測量和監(jiān)測主要呈氣態(tài)的排放，這些排放在核電站4進行所謂的排氣時被釋放到周圍環(huán)境中。
[0025]在此方面，在安全容器6內(nèi)出現(xiàn)具有相對于外部的環(huán)境大氣壓的較高過壓的大量蒸汽和氣體排放的嚴重故障時，將也被稱為反應(yīng)堆外殼的在此僅被示意性和以截面的方式示出的核電站4的安全容器6內(nèi)的受控壓降稱為排氣。為此，將也被稱為排氣管道的泄壓管道8從安全容器6中引導(dǎo)出來，該泄壓管道8在核電站4正常工作時通過閉鎖部件10來關(guān)閉。為了引導(dǎo)泄壓而將閉鎖部件10打開，使得沿著流動方向12形成主要為氣態(tài)的泄壓流，該泄壓流經(jīng)由排煙道14或類似的被釋放到周圍環(huán)境中。由此，反應(yīng)堆外殼中的過壓被降低至下臨界值。
[0026]為了在排氣時盡可能減小對周圍環(huán)境的污染，尤其是在這里被局部放大選取的泄壓管道8的部段的上游(必要時也在下游)，通常將用于也被稱為排氣流的泄壓流的不同過濾器和/或清洗裝置(尤其是干燥過濾器、濕洗裝置和/或吸附劑過濾器)接通至該泄壓管道8中。這被稱作過濾后的反應(yīng)堆外殼排氣。這樣的裝置(未示出)被設(shè)計用于很大程度上存留包含在排氣流中的、尤其是惰性氣體、碘和碘化物以及噴霧形態(tài)的放射性活度。所有被提供用于排氣工作的組件的整體也被稱為排氣系統(tǒng)16。
[0027]然而不能完全排除的是，在某些故障情況中，尤其在不具有足夠存留裝置的老舊設(shè)備中，值得注意的活度量與排氣流一起被泄漏至周圍環(huán)境中。在此情況下，面臨核電站地區(qū)的至少短暫的污染的威脅，該至少短暫的污染應(yīng)在規(guī)劃協(xié)調(diào)救援措施時被予以考慮。為此，提供排放監(jiān)測系統(tǒng)2，該排放監(jiān)測系統(tǒng)從排氣流中獲取氣體樣本并將其輸送至多個分析器18。優(yōu)選以流通運行方式工作的分析器18優(yōu)選以實時的方式(“在線監(jiān)控”)或者在任何情況下及時對氣體樣本中的惰性氣體、碘和碘化物以及噴霧的當(dāng)前含量進行測量并且/或者確定反映這些組成部分的放射性活度。此外，可例如將用于確定氫濃度的氣體分析器集成到分析路徑20中。
[0028]具體來說，將取樣管道或者短取樣管道22從引導(dǎo)排氣流的泄壓管道8引導(dǎo)出來并且將其接合至布置在泄壓管道8外部的分析路徑20。在輸入端設(shè)置具有被布置在泄壓管道8內(nèi)部的具有伸入排氣流中的入口 26的提取噴頭24或者探頭的取樣管道22。另選還考慮泄壓管道8的簡單管道分支。以此方式，排氣流中的一部分作為樣本流沿流動方向27通過取樣管道22被輸往分析路徑20。
[0029]在此在實施例中，該分析路徑20配備有多個上述具有實時能力的分析器18，即配備有噴霧分析器28、碘和碘化物分析器30、惰性氣體分析器32以及氫分析器34，這些均按照流通原理工作并且以流的方式被串聯(lián)連接。應(yīng)當(dāng)理解的是，可能存在其它的和/或另外的分析器18，并且替代串聯(lián)連接可實現(xiàn)將分析器18并聯(lián)連接或者將兩個管道拓撲組合在一起。為此在必要時存在相應(yīng)的管道分支和管道集。
[0030]作為補充/替代，能夠?qū)⒂糜谠诰€監(jiān)控(尤其是有關(guān)排氣流的碘和噴霧組成部分)的這樣的分析器直接安裝在泄壓管道8處/中。在泄壓管道8中，優(yōu)選在其低壓部段76內(nèi)(見下)例如為此設(shè)置具有降低的壁厚(約3毫米)的擴充件，以便通過降低屏蔽來提高被安裝在外側(cè)上的噴霧/碘監(jiān)控器112的敏感度。
[0031]這里在實施例中，分析器18將獲取的測量數(shù)據(jù)經(jīng)由相應(yīng)的信號線路36發(fā)送至一個共同的控制和(預(yù))評估單元38，該控制和(預(yù))評估單元例如可以被安裝在核電站4的應(yīng)急響應(yīng)中。另選地可以安裝多個分散的評估單元。在某些情況下，可以將該單元的功能限定為數(shù)據(jù)收集且必要時限定為數(shù)據(jù)準備，使得在布置在下游的、在此未示出的單元中實現(xiàn)實際的評估。此外，可借助遙測或者類似的來提供至外部觀測站的原始的和/或處理過的測量數(shù)據(jù)的遠程傳輸。
[0032]對控制和評估單元38以及-如果需要的話-對各個分析器18的供電在核電站4具有完整的自供電時經(jīng)由一般的設(shè)備電網(wǎng)40以及在其中斷時經(jīng)由自供電應(yīng)急電網(wǎng)42來實現(xiàn)，該自供電應(yīng)急電網(wǎng)優(yōu)選根據(jù)不間斷供電(USV)的原理在必要時被啟動。優(yōu)選經(jīng)由在完整的設(shè)備電網(wǎng)40中通過自身再沖電的可再充電蓄電池/蓄電器44向應(yīng)急電網(wǎng)供電，該應(yīng)急電網(wǎng)還可具有燃料電池單元和/或柴油機組。
[0033]在根據(jù)圖1的實施例中，將以流的方式的并聯(lián)至分析路徑20的具有多個過濾器/收集裝置48的過濾器路徑46連接至取樣管道22。其例如配備有噴霧過濾器50以及碘過濾器/碘化物過濾器52。過濾器路徑46被經(jīng)由取樣管道22獲取的樣本流的部分流所流通。沒有為過濾器路徑46的過濾器/收集裝置48提供在線測量；相反，其可以在排氣操作期間或者至少在故障情況逐漸消失后被獲取被獲取并且關(guān)于留存的活性載體進行研究。因此，即使在在線分析器18徹底中斷時也還能夠?qū)崿F(xiàn)對通過排氣釋放的排放進行可后續(xù)評估的、總結(jié)性的編檔。
[0034]作為對所述過濾器的補充或替代，例如可將用于H-3 (氚)和C-14 (碳)的過濾器/收集裝置接通至過濾器路徑46中。
[0035]此外，存在以流的方式并聯(lián)至分析路徑20和過濾器路徑46的旁通路徑54。所有三條分流管道在輸出側(cè)匯聚為一個共同的收集管道或返樣管道56，以下將還會被更詳細加以描述的抽吸栗58或真空栗繼續(xù)向下游接通至該共同的收集管道或返樣管道中。作為這里所選擇的命名原則的替代，還可將提取噴頭24與抽吸栗58之間的取樣系統(tǒng)和分析系統(tǒng)的整個管道網(wǎng)簡稱為取樣管道。該另選的命名原則還被結(jié)合圖2來使用，此外還因為那里較少的分流管道及管道部段在概念上被區(qū)分開來。
[0036]優(yōu)選在取樣系統(tǒng)的管道網(wǎng)中設(shè)置多個截斷閥和調(diào)節(jié)閥以便調(diào)整及控制或調(diào)節(jié)不同的部分電流。一方面，在流入旁通路徑54中、流入過濾器路徑46中以及流入分析路徑20中的分支的上游設(shè)置有可調(diào)節(jié)截斷閥60，借助該截斷閥能夠?qū)νㄟ^取樣管道22的流通(即樣本流)總體進行調(diào)整。另