安全壳过滤排放系统的设计应当考虑以下的建议

安全壳过滤排放系统的设计应当考虑以下的建议。

1）一般性考虑

（1）开启排放后，应当结束安全壳持续增压的现象并在下列参考条件下以最大许可速率启动降压：安全壳压力、安全壳内的（产生的最大过热）气体温度及排放流气体密度。

（2）在开启安全壳排放之后，考虑蒸汽和不凝结气体产生的速率，在目标压力达到之后，安全壳过滤排放系统应当能够提供合理的快速降压速率和降压持续时间。

（3）凝结水的积累和气溶胶的聚集不应当引起进口管和出口管的堵塞或者影响降压的效率。

（4）应当量化重启排放（多次排放）对液滴进入深层金属纤维过滤器的影响。

（5）应考虑安全壳过滤排放系统部件的振动频率和幅度及由蒸汽的强烈凝结（例如冷水池中的直接接触凝结、进出口管道中的凝结（水锤效应），而引起的压力脉动对部件固定的潜在影响）。

（6）同样地，应在安全壳设计和固定中考虑，在排放开启时由于安全壳与包括管道在内的安全壳过滤排放系统部件之间的大压力梯度而产生的突然和非常大的流速所产生的动态载荷。

（7）在安全壳中，空气中可能存在流动的大尺寸的核爆炸碎片，如绝缘材料，应当避免其进入安全壳过滤排放系统进口管，消除安全壳过滤排放系统管道和相关部件发生堵塞并降低滤材的性能的风险。

（8）应当验证过滤器对大型电站机组过滤性能（按比例外推）的典型性/适用性。

（9）应当提供在电站特定的安全壳过滤排放系统运行的情况下，各过滤阶段的过滤和留存过程的认定效率的技术依据。

（10）试验及适用的分析模型结果应当证实安全壳过滤排放系统运行的具体边界条件，从技术或者固有的物理/化学限制上确定运行的安全范围。

2）湿式金属纤维过滤器应考虑的方面

（1）安全壳过滤排放系统容器的湿式洗涤器部分的容积应能保证：

①在不产生淹没液滴分离器/深床气溶胶过滤器的危险的情况下，通过冷凝使水位以最大幅度增加；

②由假设100%不凝结气体组成的排气的流速产生的最大膨胀水平，不会导致水进入液滴分离器/深床气溶胶过滤器；

③大量的过滤气溶胶最终沉降在容器底部，以消除喷洒器单元被沉降的气溶胶掩埋的可能性；

④由于不可冷凝气体在总排气流量中所占比例较大而导致的持续膨胀水平，或由从非沸腾状态快速过渡到沸腾状态而产生的突然膨胀（间歇泉效应），不应导致下游的液滴分离器和其他部件被水淹没。

（2）湿式洗涤器内的水动力条件不应使过多的液滴生成和被输送，否则会使液滴分离器过载，超出其容量。

（3）液滴分离器和/或深床过滤器不应被气溶胶堵塞，或不应造成过度压降，危及安全壳减压；

（4）水池下游所有部件的快速和实质性压降不得超过排水管出口处的静态水头，否则可能会使位于下游侧的液滴分离器和其他部件被污染水淹没。

（5）应证明单个长时间排气循环或多个排气循环的自给自足时间的完成情况。

（6）应考虑初始pH值对进入的酸性烟气（盐酸、氧化亚氮和二氧化碳）及其演变的敏感性。

（7）应考虑还原剂浓度随温度、剂量和pH值变化的降低情况和降低时间。

（8）对于不同的操作条件，应考虑稳定的气溶胶、碘和钌的过滤和保留效率。

还应考虑上述项目对其他条件的敏感性。这些条件包括：

①由于某些高能反应（氢气燃烧、燃料-冷却剂相互作用、堆芯-混凝土相互作用导致气体突然产生，地坑或湿阱水闪蒸导致蒸汽突然且大量产生等），在通风过程中安全壳压力突然升高；

②可能强烈改变体积流量的排气密度或排气成分；

③过滤器性能应满足公用设施/监管要求的条件（如最低和最高的排气流速、最高水温、最低水位、最高气溶胶/碘负荷、最小粒径、最大累积剂量、最低pH值、最低化学添加剂（如使用）浓度）。

3）深床金属纤维过滤器应考虑的方面

（1）在不同的运行条件（流速、蒸汽凝结/湿度、微粒尺寸和浓度）下稳定的气溶胶留存效率。

（2）就以下的堵塞机制，应留有一定裕度，防止过滤器堵塞：

①不溶性气溶胶及可溶和不可溶气溶胶的混合物在表面大量累积，发生堵塞；

②在第一个过滤层表面，形成气溶胶块；

③在特定的某一层，由于局部气溶胶聚集发生堵塞；

④整体气溶胶负载能力。

（3）考虑有不利影响的气溶胶的特点：

①吸湿气溶胶（增大堵塞的可能性）；

②相同尺寸/类型的大的气溶胶碎片（堵塞某一特定过滤层）；

③气溶胶的低熔点（例如，气溶胶层的背衬可能是由于衰变热在层内产生内部热量而产生的，并且会导致堵塞概率高的非多孔过滤层）^[3]。

（4）衰变热耗散：

①描述相关的衰变热水平和耗散；(www.xing528.com)

②非能动排热（若有）的有效性，取决于捕获的气溶胶和滤床中沉积物的不均匀堆积，以及边界条件（过滤室/安全壳中的大气温度）引起的热负荷。

（5）避免沉积气溶胶再次悬浮，尤其在长期运行阶段和运行状态下的多排放循环阶段：

①可溶气溶胶被液滴溶解，并且熔化，由于液滴运动而被进一步输送；

②在非能动移除热组件时，必须研究产生冷凝物的风险。

（6）对以下不良现象，避免出现局部温度峰值（例如，由于不均匀的气溶胶沉积而导致的纤维床热点）：

①氢气自燃；

②气溶胶熔化；

③影响金属过滤器和机械完整性（例如，纤维的几何形状和填充密度的损失，以及对合成过滤效率和金属纤维床层压降特性的影响）。

最后，以上描述的运行状况的敏感性应就由于某些激烈反应（氢燃烧、堆芯与混凝土相互作用导致气体突然生成、泵或者湿阱水闪蒸导致突然产生大量的蒸汽等）导致安全壳内的压力突然增大的情形进行试验，进而改变排放气流密度或者排放成分，这都可以极大地改变体积流量。

4）深砂床过滤器应当考虑的方面

带有金属纤维预过滤器的深砂床过滤器已经被法国的核电站使用。这种安全壳过滤排放系统类型并不是商业上可用的。然而，为了提供对所有现存系统的完整全面的分析，本报告介绍了该安全壳过滤排放系统的部分内容，可能并不完整，在法国的核电站中，在过滤器的集成阶段，已考虑以下方面。

（1）对深床金属纤维过滤器的一些建议以及类似的考虑。

（2）蒸汽凝结的影响，在砂床中，如果热气体加压不可用或者没有效果，则会导致：①发生堵塞；②气溶胶和气态碘/钌过滤和留存在滤床中。

（3）如果压力过大，则应确保过滤气体可以绕过金属预过滤器。

类似于其他排放过滤的概念，过滤性能的敏感性特别是当预过滤器被绕过时，应该在类似的可能达到设计极限的边界条件下进行验证。

5）安全壳过滤排放系统使用吸收介质留存碘应当考虑的方面

（1）冷凝减少或阻碍有机碘吸收。

（2）在吸收过程中，蒸汽/水分被分子筛吸收，阻碍了反应堆放热（逆热迁移）。

（3）由上游管道中的节流装置单独进行气体膨胀或与气体加热相结合进行气体膨胀，以达到足够的过热，排除整个吸附床中蒸汽凝结的可能性。

（4）来自放射性碘和惰性气体（氪）的局部β辐射对分子筛吸附介质的潜在降解/破坏（无定形）以及碘物种的潜在再活化的影响。

（5）潜在毒物的影响，如酸、有机气体。

（6）凝结堵塞毛孔的影响和因此导致的吸附能力的下降。

（7）氢可能阻碍碘吸收/化学反应的效果。

6）安全壳过滤排放系统留存气态钌应考虑的方面

来自裂变产物释放试验（AECL执行的Candu燃料释放计划，CEA执行的PWR燃料释放计划VERCORS和VERDON）的结果突出反映了燃料中钌的大量释放，蒸汽或者空气会引起燃料氧化，形成不稳定的钌氧化物，尤其是在低温条件下形成RuO4。目前正在研究在反应堆冷却剂系统和安全壳中气态钌的损耗和可能的再次挥发。一些组织机构认为气态钌过滤同样重要，因为它的两个同位素103 R u和106 Ru有剧毒，而其他一些组织则不这么认为。对于认为钌的释放很重要的组织，尽管附录A到附录D中描述的现存过滤器没有提及其过滤钌的能力，但我们依然列出以下注意事项。洗涤器的过滤过程可能不同于配备了吸附单元的干式金属纤维过滤器或者额外配备了吸附单元的洗涤器。

对于湿式洗涤器，如果过滤是基于池洗涤的留存并还原四氧化钌，则应考虑：

（1）还原剂浓度随着温度、剂量和pH值变化的降低水平和降低时间；

（2）在过滤阶段，运行参数对过滤的影响（水位、流动速率等）；

（3）对气溶胶/液滴来说，在表层或者滤材上，大量沉积物的潜在热量释放；

（4）四氧化钌从水池再次悬浮/挥发。

应当证明湿式洗涤器中类似的已被介绍的运行条件的敏感性。

如果安全壳过滤排放系统配备额外的吸附单元或者使用现成的系统留存气态碘，我们建议考虑上面介绍的因素。

7）安全壳过滤排放系统使用特别的媒介留存惰性气体应当考虑的方面

目前还没有任何一种工艺或过滤介质可在安全壳过滤排放系统中应用。不过在研究活动中可能会研发一个合适的。我们列出了当这样的工艺或者滤材用到安全壳过滤排放系统中以后，一些重要的注意事项：

（1）在不同的运行条件（流动速率、蒸汽凝结/湿度、累积剂量等）下，稳定的过滤和留存效率；

（2）在多个排放循环中的留存效率；

（3）潜在有毒物质、酸和有机气体对过滤性能的影响；

（4）滤材对氢/一氧化碳爆燃的鲁棒性；

（5）根据内部产生的衰变热和活性水平，对含滤材管道进行长期管理。

应关注过滤和留存性能在下列情况下的敏感性：由于发生某一激烈反应（氢燃烧、堆芯与混凝土相互作用导致气体突然生成、泵或者湿阱水闪蒸导致突然产生大量的蒸汽等）导致的动态情况；排放气体密度或者成分发生改变（这可能会极大地改变体积流量）。