Article

13.6. Дезактивация газовоздушных потоков на АЭС

Рассмотренный выше процесс дезактивации оборудования за счет удаления с него твердых отложений имеет в своей основе химический процесс их растворения. При этом отложения разрушаются и переходят в промывочную воду также и за счет механического смыва. Процесс удаления радиоактивных газов из несущего их воздуха — процесс физико-химический, так как радиоактивные газы, в том числе и соединения иода, сорбируются материалами специальных фильтров.

Дезактивация газообразных выбросов АЭС требует удаления из вентиляционного воздуха радиоактивных веществ, содержание которых нормируется (см. табл. 13.3 и 13.4). Пример организации предварительной дезактивации воздуха, выбрасываемого через вентиляционную трубу, показан на рис. 11.1. Однако необходимо удаление радиоактивных газообразных веществ и из других потоков, например из многочисленных технологических сдувок (см. 13.1), представляющих собой

влагосодержащую газовоздушную смесь. Объем таких сдувок существенно увеличивается при перегрузках топлива, так как в эти периоды для предотвращения выхода газов и аэрозолей вместе с водяными парами с поверхностей воды в открытых бассейнах перегрузки и выгрузки воздух приточным вентилятором подается направленной струей над зеркалом воды с одной стороны и отсасывается вытяжным вентилятором с противоположной стороны бассейнов и направляется в систему дезактивации газообразных радиоактивных отходов.

Аналогичные сдувки периодически производятся из барботера системы компенсации давления (см. рис. 7.10), из системы дожигания водорода (см. рис. 8.10) и из надводного пространства баков "грязного" конденсата. Из этих потоков необходимо удалять в основном инертные (благородные) газы и йодистые соединения. Если основные радионуклиды инертных газов выдержать несколько часов в газгольдерах, то из-за сравнительно небольшого периода полураспада радиоактивность их быстро спадает. При этом образуются или стабильные, или новые радиоактивные нуклиды (часто в виде аэрозолей) с меньшей радиоактивностью. Их можно задерживать аэрозольными фильтрами, которые предусмотрены в системе дезактивации газообразных радиоактивных отходов. Эту систему проектируют с учетом не только нормальных условий эксплуатации, но и возможных аварийных ситуаций. Для дезактивации радиоактивных газов применяют выдержку в газгольдерах и очистку газов в адсорбционных установках. Первый метод проще, но громоздок, поэтому использование его в процессе нормальной эксплуатации ограничивается станциями относительно небольшой мощности. Второй метод сложнее в эксплуатации и может оказаться недостаточным по производительности в аварийных ситуациях. Возможно сочетание обоих методов, когда газгольдеры используют в аварийных ситуациях и при перегрузках. При этом повышенный выход радиоактивных газов из остановленного реактора характерен для периода длительностью 6 — 8 ч. В это время газы подают компрессорами в газгольдеры для выдержки при давлении 0,8 — 1 МПа. Газгольдеры устанавливают с резервом (обычно два рабочих и один резервный) равных емкостей. Предусматриваются два компрессора (100%-ный резерв). Время выдержки принимают по распаду ксенона-133. Соответствующая схема представлена на рис. 13.2. Газы технологических сдувок поступают по линии 1 в газоохладители 2, где конденсируется водяной пар, вынесенный вместе с газами. Этот конденсат радиоактивен и поэтому по линии 3 направляется на спецводоочистку, а газы проходят аэрозольные фильтры 4 и одним из компрессоров 5 подаются в газгольдеры 6, из которых после выдержки через аэрозольные фильтры 4 выпускаются в вентиляционную трубу по линии 7.

Схема очистки в адсорберах показана на рис. 13.3. Газовые сдувки 1 с температурой 60-70 ℃ и большим содержанием влаги поступают в теплообменник 5 со встроенным влагоудалителем. После него газы, охлажденные до 20 ℃, потоком воды 3, поступающим от холодильной пароэжекторной машины, направляются на фильтр 7, заполненный стекловолокном, сорбирующим аэрозоли. С потоком газа в фильтр приходит некоторое количество влаги, непрерывно выделяющейся из потока и смывающей с поверхности стекловолокна осевшие частички, удаляя их из фильтра. Фильтр тем самым самоочищается. Влага сбрасывается по линии 4.

Рис. 13.2. Схема газгольдерной установки для выдержки газовых сдувок в период перегрузки
Рис. 13.2. Схема газгольдерной установки для выдержки газовых сдувок в период перегрузки

Рис. 13.3. Схема адсорбционной очистки радиоактивных газов
Рис. 13.3. Схема адсорбционной очистки радиоактивных газов

Инертные газы обычно не вступают в химические реакции, поэтому их удаляют из газовоздушной смеси физическими методами, чаще всего избирательной адсорбцией на твердых материалах. Для наиболее эффективного использования сорбента необходима глубокая осушка очищаемого газа. Для этой цели газовоздушная смесь направляется на цеолитовый фильтр 8, где проходит окончательную осушку. Фильтров устанавливают два: рабочий и резервный. Это позволяет выводить фильтры на регенерацию после предельного насыщения их влагой. Регенерация (осушка цеолита) осуществляется

воздухом, прогоняемым воздуходувкой через электронагреватель, греющий воздух до 350 ℃, и далее в регенерируемый фильтр, где воздух испаряет задержанную влагу, а температура его снижается до 250 ℃. После охлаждения в специальном теплообменнике воздух сбрасывается в вентиляционную трубу 12. В процессе сушки газовая смесь в цеолитовом фильтре нагревается до 70 — 80 ℃. Сорбция идет тем лучше, чем ниже температура, поэтому необходимо окончательное охлаждение газов до 12 — 20 ℃, для чего служит основной теплообменник 9 со встроенным дополнительным влагоотделителем. Затем газовоздушная смесь поступает в основной фильтр-адсорбер 10 и проходит его многочисленные секции. Адсорбер заполняется активированным углем СКТ в зернах. Очищенный воздух воздуходувкой 11 сбрасывается в вентиляционную трубу по линии 12. Воздуходувок устанавливают две (100%-ный резерв), а на случай повышенного выброса — дополнительно еще одну. Вся система работает под давлением, чтобы не допускать протечек радиоактивной среды. Однако неблагоприятен и подсос воздуха в систему, так как это увеличивает нагрузку воздуходувок, для суждения о газоплотности системы сопоставляют показания расходомеров 2 на входе и выходе.

Чем ниже температура очищаемого газа, тем выше коэффициент адсорбции, поэтому для охлаждения газов используют техническую воду после холодильной машины. Нагретая в теплообменниках вода по линии 6 поступает к холодильной пароэжекторной машине. Можно было бы применить и другие холодильные машины, с тем чтобы получить более глубокое охлаждение, например до — 70 ℃, однако, связанное с этим удорожание и усложнение установки не компенсируется увеличением адсорбции.