加拿大应急过滤器设计：确保安全壳压力低于大气压0.1 kPa

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：第二个高效过滤器的作用是捕获所有可能由炭床释放的炭微粒。图4-2应急过滤空气交换系统在设计基准事故的情况下，例如失水事故、燃料装卸事故、地震或者其他事故，应急过滤空气交换系统应可以运行以确保安全壳压力至少低于大气压0.1 kPa。

加拿大在4个核电站有19个运行的核反应堆（加压重水堆）（Bruce（8），Darlington（4），Pickering（6），Point Lepreau（1）），生产其15%的总电量，所有电站都装有某种形式的过滤排放装置。

1.单一机组电站

Lepreau核能发电站是加拿大唯一在运行的单一机组核电站。它有一个与大多数压水堆类型设备相似的大型干式安全壳。在发生设计基准事故时，隔离安全壳和保持安全壳的完全密封是防止放射性物质释放的主要方式。为了提升整体密封系统在超过设计基准事故或严重事故中的稳定性，在2008—2012年的电站检修期间，这个电站装配了安全壳过滤排放系统。

2.多机组电站

与世界其他国家相比，加拿大多机组重水堆核电站具有相对独特的安全壳设计。如图4-1所示，每个反应堆建筑都与共用的真空厂房相连，而不是一个单一的、宽广的安全壳圆顶。在发生事故时，这个真空厂房就成为一个蓄水池，使安全壳的压力保持在大气压之下。

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图4-1　皮克林多机组重水堆核电站的安全壳，展示单体反应堆建筑连接到真空厂房

该种安全壳系统通过尽可能长时间保持负压来限制放射性物质释放。在正常运行情况下，电站中的真空厂房压力大约保持在15 kPa，这是其应对策略的一部分。然而，为了确保在设计基准事故全过程中都保持负压，同时避免放射性微粒和碘的释放，将应急过滤空气交换系统（EFADS）作为安全壳总体设计的一部分。

应急过滤空气交换系统如图4-2所示，其是一个多级过滤器。在除雾阶段，过滤器除去了大部分的放射性含水气溶胶并让放射性物质返回到安全壳中，应急过滤空气交换系统配备高效过滤器来移除微米和亚微米级气溶胶，炭过滤器除去像碘那样易挥发的放射性核素。第二个高效过滤器的作用是捕获所有可能由炭床释放的炭微粒。因为下游阶段可能对水分敏感，所以在高效微粒过滤器和炭过滤器的上游安装了加热器，以蒸发通过初始除雾阶段的任何水气溶胶。在应急过滤空气交换系统中，不同阶段的作用和留存效率如下：

（1）除雾器阶段，留存99%的气溶胶（再循环到安全壳中）；

（2）高效过滤器阶段，留存99.97%以上的气溶胶；

（3）炭过滤器阶段，留存99.8%以上的单质碘和有机碘。

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图4-2　应急过滤空气交换系统

在设计基准事故的情况下，例如失水事故、燃料装卸事故、地震或者其他事故，应急过滤空气交换系统应可以运行以确保安全壳压力至少低于大气压0.1 kPa。这个系统可以从二级控制室由人工操作运行，气体也可以再循环到安全壳中（用于初步采样和检测），或者向大气排放。因为一些设备的运行需要电力，包括真空泵及过滤器上游的湿度控制系统，所以在全电站停电的情况下应急过滤空气交换系统将不会工作。除雾器阶段系统可以按照设计继续运行，但高效过滤器和气溶胶过滤器的性能将由于水分进入而降低。

在2015年年底，西屋电气公司提出设计达灵顿4号机组的干燥过滤器，目前处于概念设计阶段。

加拿大应急过滤器设计：确保安全壳压力低于大气压0.1 kPa

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