[科普中国]-安全壳系统

作用

作用是防止当发生强烈地震或失水等严重事故时，能确保放射性气体和放射性物质全部被密封在安全壳内，以免向外逸散，污染大气和环境。1

结构

安全壳是一个球顶圆柱形的大壳体。另外还有球形和圆柱形结构的安全壳。安全壳的内层是（19~33）mm厚的密封钢壳，外层是预应力混凝土或钢筋混凝土。气密性要求为，在设计压力下，每天泄漏率应小于安全壳内空气童量的0.1%。

在安全壳内除包容有反应堆及其一回路设备外，还安设有堆芯安全注水系统，喷淋、消氢、净化、隔离及停堆冷却等系统。

安全壳的体积很大，直径约为40米，高60米左右。内层的钢密封衬是在现场组装和焊接的，焊前无法预热、焊后难以进行热处理。所以要求材料焊接性好、杂质少、强度高、塑韧性大。安全壳材料多采用碳锰钢。当壳体厚度超过38mm时为了提高淬透性，改善强度和韧性以及焊接性能，需采用低合金高强度钢A537或A387。1

组成安全壳系统包括包括安全壳喷淋系统、安全壳隔离系统、冷却系统、空气净化系统、安全壳氢复合系统等。

安全壳喷淋系统用于在失水事故和安全壳内主蒸汽管道破裂事故后，降低安全壳内的峰值压力和温度，防止安全壳超压的系统。在失水事故时，在喷淋水中添加的化学药物（NaOH），能除去安全壳空气中的气体裂变产物，从而减少气态裂变产物（主要是碘）可能向环境的泄漏量。喷淋液最终集中于用于收集厂房和设备间的设备的泄露水、设备和地面的去污水及冲洗水的安全壳地坑中，添加的化学药物可以实现安全壳地坑水的化学控制，使其中水的pH值控制在8.5~10.5，这样可以长期滞留碘，并减少安全壳内设备的腐蚀和限制金属表面与喷淋液作用而产生氢。

喷淋系统通常由两个独立的、分隔的喷淋系列和一个公用的化学药物添加回路组成。两个喷淋系列可同时使用，以缩短处理事故的过程；其中任何一个系列失效时，都不会丧失系统的安全功能。

每个喷淋系列设置一台喷淋泵和一台喷淋热交换器。喷淋泵通常为离心泵，每台泵设有小流量旁通管、以防止泵由于闭阀运行受到损坏和过热。要求把喷淋泵布置的低于安全壳地坑，以使泵有一定的净正吸入压头而壁面发生气蚀。

安全壳隔离系统将反应堆安全壳建筑物与外界的一切可能联系通道关闭的各种装置的总称。用于当反应堆冷却剂系统发生失水事故或主蒸汽管道发生破裂事故时，将贯穿安全壳的工艺管道迅速隔离，以阻止或限制放射性物质向环境释放，系专设安全设施之一。

根据各工艺管道的具体情况，选用下列不同的隔离装置:

1、对贯穿安全壳的管道，在其紧靠安全壳的内、外两侧处，一般各设置一个自动动作隔离阀，使单一能动不见的故障不会妨碍安全壳的隔离；

2、对既不属于反应堆冷却剂压力边界的一部分，又不直接与安全壳内大气相通的管道，至少应在安全壳的外侧设置一个自动动作隔离阀；

3、对失水事故时仍需工作的专设安全设施系统，可用止回阀作为安全壳内侧的自动动作隔离阀。

安全壳通风净化系统为满足反应堆运行和停堆换料期间人员进入安全壳对环境空气所需的条件，以及参与失水事故后将空气冷却而设置的若干系统的总称。

反应堆运行期间，由于一次冷却剂系统的散热，安全壳内的空气温度不断上升，同时，由于一次冷却剂系统的泄露，安全壳内空气中含有放射性物质。通风净化系统的任务就是排除安全壳中空气的热量及去除其中的放射性物质。

安全壳冷却系统有安全壳空气冷却系统、工艺设备或设备房间通风冷却系统等，安全壳空气净化系统有安全壳空气循环过滤系统、安全壳清洗通风系统等。

1、安全壳空气冷却系统

用以排除安全壳内的热量，保持安全壳内温度一般不超过50 ℃。这是考虑电气设备及仪表等能正常持续运行的需要。系统通常由风机、以冷冻水为介质的冷却装置、风阀及有关控制仪表组成。

安全壳空气冷却系统是否需要再失水事故后发挥功能，视核电厂具体设计情况而决定，该系统参与排出热量，能有效抑制安全壳内压力上升。

2、工艺设备或设备房间通风冷却系统

用以在反应堆正常运行期间保持某些设备或设备房间的特定气温。

3、安全壳空隙循环过滤系统

用以在反应堆正常运行期间循环过滤安全壳内的空气，消除气载放射性碘和活化的粒子。通常是由高效粒子空气过滤器和活性炭吸附器组成的整体式过滤装置。

安全壳氢复合系统安全壳氢复合系统是控制安全壳内大气中氢浓度不超过形成爆炸混合物限制值的系统。亦称安全壳消氢系统，系专设安全设施之一。安全壳内的氢气一般来源于失水事故时的锆水反应、金属材料腐蚀以及堆芯水因辐照而产生的分解。

系统通常设置两个独立的、分隔的安全壳氢复合系列，每个系列设置一台空气洗涤器、一台风机和一台氢复合器，两个系列共用一台氢分析器。两个系列同事使用时，可以缩短处理事故的过程。其中一个系列失效时，不会丧失本系统的安全功能。

失水事故后，当安全壳内空气中氢气的体积浓度达到约1.5%时，本系统投入运行。风机从安全壳的不同高度、不同方位以及可能聚集七情的房间吸取空气，首先使之经过空气洗涤器，出去其中可溶性放射性微尘、以及悬浮在空气中的氢氧化钠和硼酸等物质，再将这些气体送入氢复合器。氢符合器通常采用触媒催化原理，先由电加热器将洗涤后的空气加热到310~330℃。然后使之进入贵金属（例如钯）催化床，使氢和氧复合成水蒸气。将除氢后的高温空气送入空气冷却器，冷却后送回安全壳。2