用于核电站的排气系统的排放监测系统的制作方法
【专利说明】用于核电站的排气系统的排放监测系统
[0001]本发明涉及一种用于核电站的排气系统的排放监测系统。
[0002]在核电站发生严重故障(Severe Accident)的情况下，除了释放蒸汽还可能释放大量尤其通过锆石-水反应所产生的氢气。在没有有效应对措施的情况下，无法避免易爆的(也被称为能够爆燃的)混合物的产生，该混合物在没有对其加以控制的反应中将危害反应堆外壳。此外尤其在具有相对较小的惰性的沸水反应堆中(通常容积为5000至15000平方米)通过释放未凝结的氢气结合蒸汽而产生快速的压力升高，该压力升高超越设计压力并且可能直至达到反应堆外壳的故障压力。
[0003]为了要避免反应堆外壳的过压故障，这些设施长期以来配备有过滤的泄压装置。尽管加以过滤，在泄压时在一定范围内仍导致将放射性活度释放到周围环境中。这些释放过程通常被排放监测系统所测量到并被记录下来。所获取的这些数据被用于告知公众以及用于推导故障应对措施。
[0004]目前安装的排放监测系统需要在操作中明显节约能量以加热取样管道从而避免喷雾的凝结和沉积。另外需要用于将样本输送至过滤器以及操作分析器的能量。目前，该能量供应(大约4千瓦至8千瓦)仅能够通过应急柴油发电机组来确保。所期望的通过蓄电池单独供电因必要的蓄电器容量而难以实现。其需要耗费较高的成本在蓄电池上并且需要一定空间。此外，要评估用于承受地震的设施，这将因柴油机组和所属的燃料罐以及安装空间的关系而成本高昂。在核电站内部能量供应完全失效(英语被称作SBO=电站断电(stat1n Blackout))的故障情况下，当前安装的系统对于监测来说不可用或仅仅有限可用。
[0005]因此本发明的任务在于，实现相关的补救措施并且提供一种上述类型的排放监测系统，该排放监测系统在测量结果具有较高可靠性、可用性以及较高质量的情况下被设计为具有特别小的电能消耗。
[0006]该任务根据本发明通过权利要求1的特征特性来解决。
[0007]有利的设计和基础方案的改进是从属权利要求以及下面详细描述的主题。
[0008]借助根据本发明的系统实现了在SBO事故发生时也能进行排放监测。所要保护的排放监测系统以有利的方式采用排放-废气流的热液压内能来输送样本并且采用自身介质加热来避免在取样管道中凝结。优化的能量供应方案实现了在启动反应堆外壳排气过程之后从正常操作供电的故障到备用供电的蓄电池缓冲。
[0009]从使用者或操作者的角度来看明显的优势总结在于:
[0010].在SBO的情况下也自行进行有关气态排放(废气监控)的测量和监测任务
[0011].在SBO的情况下，仍提供关于活度释放的信息
[0012].存在用于推导故障应对措施的信息
[0013].用于操作线上监控(碘、喷雾、惰性气体)的能量消耗较小
[0014]?能够由蓄电池来供应能量
[0015].需要较小的蓄电池容量
[0016].用于系统的能量供应的空间需求较小
[0017]?排放监控系统采用具代表性的样本，该样本与排气系统的流动率成比例。
[0018].可省去对样本流的调节
[0019].可省去主动开启取样，因为通过排气流实现被动地自调节式取样。
[0020]下面借助示图更详细地说明本发明的多个实施方式。其中在分别以极大程度简化的且示意性的示图中:
[0021]图1是用于核电站的排气系统的排放监测系统的原理线路图的第一方案；并且
[0022]图2是用于核电站的排气系统的排放监测系统的原理线路图的第二方案。
[0023]相同的或者功能相同的部件在附图中利用相同的附图标记来提供。
[0024]在图1中示意性概况示出的排放监测系统2尤其在其放射性方面用于测量和监测主要呈气态的排放，这些排放在核电站4进行所谓的排气时被释放到周围环境中。
[0025]在此方面，在安全容器6内出现具有相对于外部的环境大气压的较高过压的大量蒸汽和气体排放的严重故障时，将也被称为反应堆外壳的在此仅被示意性和以截面的方式示出的核电站4的安全容器6内的受控压降称为排气。为此，将也被称为排气管道的泄压管道8从安全容器6中引导出来，该泄压管道8在核电站4正常工作时通过闭锁部件10来关闭。为了引导泄压而将闭锁部件10打开，使得沿着流动方向12形成主要为气态的泄压流，该泄压流经由排烟道14或类似的被释放到周围环境中。由此，反应堆外壳中的过压被降低至下临界值。
[0026]为了在排气时尽可能减小对周围环境的污染，尤其是在这里被局部放大选取的泄压管道8的部段的上游(必要时也在下游)，通常将用于也被称为排气流的泄压流的不同过滤器和/或清洗装置(尤其是干燥过滤器、湿洗装置和/或吸附剂过滤器)接通至该泄压管道8中。这被称作过滤后的反应堆外壳排气。这样的装置(未示出)被设计用于很大程度上存留包含在排气流中的、尤其是惰性气体、碘和碘化物以及喷雾形态的放射性活度。所有被提供用于排气工作的组件的整体也被称为排气系统16。
[0027]然而不能完全排除的是，在某些故障情况中，尤其在不具有足够存留装置的老旧设备中，值得注意的活度量与排气流一起被泄漏至周围环境中。在此情况下，面临核电站地区的至少短暂的污染的威胁，该至少短暂的污染应在规划协调救援措施时被予以考虑。为此，提供排放监测系统2，该排放监测系统从排气流中获取气体样本并将其输送至多个分析器18。优选以流通运行方式工作的分析器18优选以实时的方式(“在线监控”)或者在任何情况下及时对气体样本中的惰性气体、碘和碘化物以及喷雾的当前含量进行测量并且/或者确定反映这些组成部分的放射性活度。此外，可例如将用于确定氢浓度的气体分析器集成到分析路径20中。
[0028]具体来说，将取样管道或者短取样管道22从引导排气流的泄压管道8引导出来并且将其接合至布置在泄压管道8外部的分析路径20。在输入端设置具有被布置在泄压管道8内部的具有伸入排气流中的入口 26的提取喷头24或者探头的取样管道22。另选还考虑泄压管道8的简单管道分支。以此方式，排气流中的一部分作为样本流沿流动方向27通过取样管道22被输往分析路径20。
[0029]在此在实施例中，该分析路径20配备有多个上述具有实时能力的分析器18，即配备有喷雾分析器28、碘和碘化物分析器30、惰性气体分析器32以及氢分析器34，这些均按照流通原理工作并且以流的方式被串联连接。应当理解的是，可能存在其它的和/或另外的分析器18，并且替代串联连接可实现将分析器18并联连接或者将两个管道拓扑组合在一起。为此在必要时存在相应的管道分支和管道集。
[0030]作为补充/替代，能够将用于在线监控(尤其是有关排气流的碘和喷雾组成部分)的这样的分析器直接安装在泄压管道8处/中。在泄压管道8中，优选在其低压部段76内(见下)例如为此设置具有降低的壁厚(约3毫米)的扩充件，以便通过降低屏蔽来提高被安装在外侧上的喷雾/碘监控器112的敏感度。
[0031]这里在实施例中，分析器18将获取的测量数据经由相应的信号线路36发送至一个共同的控制和(预)评估单元38，该控制和(预)评估单元例如可以被安装在核电站4的应急响应中。另选地可以安装多个分散的评估单元。在某些情况下，可以将该单元的功能限定为数据收集且必要时限定为数据准备，使得在布置在下游的、在此未示出的单元中实现实际的评估。此外，可借助遥测或者类似的来提供至外部观测站的原始的和/或处理过的测量数据的远程传输。
[0032]对控制和评估单元38以及-如果需要的话-对各个分析器18的供电在核电站4具有完整的自供电时经由一般的设备电网40以及在其中断时经由自供电应急电网42来实现，该自供电应急电网优选根据不间断供电(USV)的原理在必要时被启动。优选经由在完整的设备电网40中通过自身再冲电的可再充电蓄电池/蓄电器44向应急电网供电，该应急电网还可具有燃料电池单元和/或柴油机组。
[0033]在根据图1的实施例中，将以流的方式的并联至分析路径20的具有多个过滤器/收集装置48的过滤器路径46连接至取样管道22。其例如配备有喷雾过滤器50以及碘过滤器/碘化物过滤器52。过滤器路径46被经由取样管道22获取的样本流的部分流所流通。没有为过滤器路径46的过滤器/收集装置48提供在线测量；相反，其可以在排气操作期间或者至少在故障情况逐渐消失后被获取被获取并且关于留存的活性载体进行研究。因此，即使在在线分析器18彻底中断时也还能够实现对通过排气释放的排放进行可后续评估的、总结性的编档。
[0034]作为对所述过滤器的补充或替代，例如可将用于H-3 (氚)和C-14 (碳)的过滤器/收集装置接通至过滤器路径46中。
[0035]此外，存在以流的方式并联至分析路径20和过滤器路径46的旁通路径54。所有三条分流管道在输出侧汇聚为一个共同的收集管道或返样管道56，以下将还会被更详细加以描述的抽吸栗58或真空栗继续向下游接通至该共同的收集管道或返样管道中。作为这里所选择的命名原则的替代，还可将提取喷头24与抽吸栗58之间的取样系统和分析系统的整个管道网简称为取样管道。该另选的命名原则还被结合图2来使用，此外还因为那里较少的分流管道及管道部段在概念上被区分开来。
[0036]优选在取样系统的管道网中设置多个截断阀和调节阀以便调整及控制或调节不同的部分电流。一方面，在流入旁通路径54中、流入过滤器路径46中以及流入分析路径20中的分支的上游设置有可调节截断阀60，借助该截断阀能够对通过取样管道22的流通(即样本流)总体进行调整。另