MX2014009794A - Sistemas, metodos y filtros para capturar material radiactivo. - Google Patents
Sistemas, metodos y filtros para capturar material radiactivo.Info
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Abstract
Un sistema configurado para filtrar de manera pasiva materiales radioactivos de un flujo puede comprender uno o más dispositivos de remoción de particulados; uno o más dispositivos de remoción de agua; y/o uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos; por lo menos uno o más de los dispositivos de remoción de particulados pueden remover de manera mecánica particulados de materiales radioactivos del flujo; por lo menos uno o más de los dispositivos de remoción de agua puede remover de manera mecánica agua del flujo; por lo menos uno o más de los dispositivos de remoción de radionúclidos puede remover aerosoles radioactivos, gases radioactivos reactivos o aerosoles radioactivos y gases radioactivos reactivos del flujo al usar medios de filtro diseñados; un filtro puede comprender un cuerpo, que incluye una entrada y una salida; el cuerpo puede estar configurado para almacenar el medio de filtro, para contener presión de las explosiones de gas y/o para permitir que el medio de filtro almacenado se mueva hacia la salida cuando la presión en la entrada aumenta.
Description
SISTEMAS. MÉTODOS Y FILTROS PARA CAPTURAR MATERIAL
RADIACTIVO
CAMPO DE LA INVENCIÓN
Por lo general, las modalidades ejemplares se relacionan con conexiones mecánicas y metodos. Las modalidades ejemplares también se relacionan con plantas de energía nuclear y con conexiones mecánicas y métodos para reparar las tuberías en contenedores de de presión del reactor de las plantas de energía nuclear.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las plantas de energía nuclear pueden incluir un sistema de ventilación filtrada para atenuar la liberación fuera de sitio de la radiactividad durante un accidente nuclear severo (por ejemplo, derretimiento parcial o completo del núcleo del reactor, fisura del contenedor del reactor mediante desechos del núcleo derretido) o cualquier otra ventilación temporal de las necesidades de contención a filtrar (por ejemplo, apagón prolongado de la estación ("SBO"), pérdida de capacidad activa de remoción de calor de contención, eventos de criterio superior al diseño).Tal ventilación o despresurización de la contención, ya sea de un pozo húmedo o un pozo
seco, puede liberar materiales radiactivos en forma gaseosa, líquida y/o sólida (por ejemplo, particulados).
Tal como lo puede entender una persona con conocimiento ordinario sobre la teenica ("PHOSITA"), en caso de un accidente nuclear severo, los productos de fisión se pueden liberar en la contención de la planta de energía nuclear. Una preocupación significativa para el público son los productos de fisión de naturaleza de aerosol, en caso de que tales productos de fisión escapen de la contención (de acuerdo con el Reporte del Estado de la Técnica sobre Aerosoles con fecha del 17 de Diciembre de 2009, la mayoría del material radiactivo que puede escapar de una planta de energía nuclear durante un accidente nuclear severo lo hará en forma de aerosoles). Tales productos de fisión pueden incluir, por ejemplo, gases nobles (por ejemplo, kriptón, xenón), halógenos (por ejemplo, bromo, yodo), metales alcalino (por ejemplo, cesio, potasio, rubidio), grupo de telurio (por ejemplo, antimonio, selenio, telurio), bario, estroncio, metales nobles (por ejemplo, cobalto, paladio, molibdeno, rodio, rutenio, tecnecio), grupo de cerio (por ejemplo, cerio, neptunio, plutonio) y lantánidos (por ejemplo, americio, curio, europio, lantano, neodimio, nobelio, praseodimio, prometió, samario, itrio, circonio).
Parcialmente, como un resultado del desastre del 11 de Marzo de 2011 en el sitio de la Planta de Energía Nuclear Dai-ichi en Fukushima, la Comisión Reguladora Nuclear ("NRC", por sus siglas en inglés) estipuló sistemas de ventilación de contención endurecidos confiables ("HCVS", por
sus siglas en inglés) para varias plantas de energía nuclear (véase "Order to Modify Licenses With Regard to Reliable Hardened Containment Venís, EA-12-050" de la NRC con fecha del 12 de Marzo de 2012). Se puede requerir que tales HCV incluyan filtros diseñados (véase "Order Modifying Licenses With Regard to Reliable Hardened Containment Venís Capable of Operation Under Severe Accident Conditions" de la NRC, EA-13-109* con fecha del 6 de Junio de 2013).
La FIG. 1 es un diagrama de bloques de un sistema 100 de la téenica relacionada para captura de material radiactivo.
Como se muestra en la Figura 1, el flujo 102 (por ejemplo, una corriente de gas) de material radiactivo (por ejemplo, descarga radiactiva desde una planta de energía nuclear) puede entrar al sistema 100 (por ejemplo, un sistema "sin gas"). El flujo 102 puede incluir material radiactivo en la forma de gases, líquidos y/o sólidos.
El flujo 102 en la primera tubería 103 puede entrar al subsistema de recombinación 104, que incluye un precalentador 106, recombinador 108 y un primer condensador 110. El precaletnador 106 puede calentar el flujo 102 para mejorar la eficacia de un proceso de recombinación de hidrógeno en el recombinador 108. El recombinador 108 puede alojar al proceso de recombinación de hidrógeno. El primer condensador 110 puede enfriar el flujo 102 para remover el agua retenida.
El flujo 102 puede continuar por la primera tubería 103 a través del segundo condensador 112 para enfriar más el flujo 102. En el momento en
el que el flujo 102 sale del segundo condensador 112, virtualmente puede estar libre de agua (por ejemplo, "seco").
El flujo 102 en la segunda tubería 113 puede pasar entonces a traves de la primera válvula 114 y a través de la tercera tubería 115 hacia lechos de carbón de absorción 116. Después de abandonar los lechos de carbón de absorción 116, en la cuarta tubería 117, el flujo 102 puede avanzar a través de la segunda válvula 118 a un apilado (no mostrado) y al ambiente.
Como se muestra en la Figura 1, el flujo 102 hacia los lechos de carbón de absorción 116 puede derivarse de la primera válvula 114 (o correr en paralelo con la primera válvula 114) a través de la quinta tubería 119, tercera válvula 120, sexta tubería 121, contenedor de protección 122, séptima tubería 123 y cuarta válvula 124. El flujo 102 se puede derivar de la primera válvula 114 y de los lechos de carbón de absorción 116 (o correr en paralelo con la primera válvula 114 y los lechos de carbón de absorción 116) a través de la quinta tubería 119, tercera tubería 120, sexta tubería 121, contenedor de protección 122, octava tubería 125 y quinta válvula 126. El flujo 102 se puede derivar de la primera válvula 114, de los lechos de carbón de absorción 116 y/o el contenedor de protección 122 (o correr en paralelo con la primera válvula 114, lechos de carbón de absorción 116 y/o contenedor de protección 122) a través de la quinta tubería 127 y la sexta válvula 128. Estas y otras combinaciones potenciales de trayectorias del flujo 102 en el sistema 100 deberán ser comprendidas por un PHOSITA.
Los lechos de carbón de absorción 116 pueden proporcionar el Factor de Descontaminación ("DF", por sus siglas en ingles) necesario de materiales radiactivos tal como yodo y cesio. Remover agua del flujo 102 antes de que pase a través de los lechos de carbón de absorción 116 puede mejorar el DF (por ejemplo, remover agua del flujo 102 antes de entrar a los lechos de carbón de absorción 116 "secos"). Aumentar el tiempo que el flujo 102 pasa en los lechos de carbón de absorción 116 (por ejemplo, tiempo de residencia) puede mejorar el DF.
El sistema 100 es un ejemplo de un sistema activo en cuanto a que requiere, por ejemplo, bombas y suministros relacionados de energía (no mostrados), enfriamiento externo (no mostrado) y un remplazo de lechos de carbón de absorción 116.
La FIG. 2 es un diagrama de bloques de un sistema 200 de la téenica relacionada para captura de material radiactivo.
Como se muestra en la Figura 2, el flujo 202 en la décima tubería 204 puede pasar a través de una primera válvula de aislamiento 206 y de una segunda válvula de aislamiento 208 a un contenedor de presión 210. El contenedor de presión 210 puede incluir una sección venturi inferior de alta velocidad 212 y una sección superior de filtro de fibra de metal 214.
Dentro del contenedor de presión 210, la décima tubería 204 se puede dividir en una onceava tubería 216 y una doceava tubería 218, las cuales dan a una sección venturi de alta velocidad 212. La onceava tubería
216 puede estar diseñada para soportar una operación lavadora de venturi
sumergida (por ejemplo, por debajo de una superficie de una piscina de agua 220), mientras que la doceava tubería 218 puede estar diseñada para soportar una operación lavadora de venturi no sumergida (por ejemplo, sobre una superficie de una piscina de agua 220).
El flujo 202 puede entrar a la piscina de agua 220 a traves de una pluralidad de boquillas venturi (no mostradas), que pueden actuar como eductores para causar que el agua de la piscina de agua 220 se arrastre en el flujo 202. Este arrastre puede lavar aerosoles y yodo del flujo 202 y los puede almacenar en la piscina de agua 220. Se pueden agregar químicos a la piscina de agua 220 para mejorar el desempeño de la sección inferior de alta velocidad 212. El agua en la piscina de agua 220 se puede recircular a la contención (no mostrada).
El flujo lavado 222 puede pasar a la sección superior del filtro de fibra de metal 214. La sección superior del filtro de fibra de metal 214 puede incluir un separador de gotas (no mostrado), filtro de micro aerosol (no mostrado) y filtro de absorción de yodo (no mostrado). La línea se regreso de gotas 224 puede dirigir gotas separadas de vuelta a la piscina de agua 220.
El flujo filtrado y lavado 226 puede pasar a través de la décimo tercera tubería 228, válvula de retención 230, orificio 232 y diafragma de ruptura 234 a un apilado (no mostrado) y al ambiente.
El arrastre de un alto DF con el sistema 200 puede presentar problemas. Por ejemplo, el DF puede estar afectado por la velocidad del flujo 202, la temperatura de la piscina de agua 220, la presión de la piscina de
agua 220, el tiempo de residencia de gases en la piscina de agua 220, el tamaño de burbujas en los gases y/o dimensiones físicas del contenedor de presión 210, sección inferior venturi de alta velocidad 212 y/o la sección superior del filtro de fibra de metal 214. El sistema 200 tambien puede presentar problemas relacionados con un costo inicial, una huella grande, gastos de operación, gastos de mantenimiento y/o bloqueo interno. Además, es posible que no se pueda cambiar el DF del sistema 200 después de instalar el contenedor de presión 210. Además, durante la operación, la piscina de agua 220 puede requerir agua de aporte por lo menos una vez por semana (tal como lo especifica el fabricante en los trípticos de venta), de forma que la operación del sistema 200 no es independiente de opción requerida del operador.
Existe una necesidad de sistemas métodos y filtros totalmente pasivos para la captura de material radiactivo de gases, líquidos y/o sólidos para atenuar la liberación fuera de sitio de radiactividad durante un accidente nuclear severo o cualquier otra ventilación por tiempo de las necesidades de contención que se deben filtrar.
Por ejemplo en la Patente de E.U.A No. 5,688,402 para Green et al. ("la patente '402"), sí como en la Publicación de Patente de E.U.A. No. 2011/0132817 A1 para Gardner et al. ("la patente '402") se analizan los sistemas, métodos y/o filtros para la captura de material radiactivo de la téenica relacionada. Las descripciones de la patente '402 y la publicación '817 se incorporan a esta solicitud como referencia en su totalidad.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Las modalidades ejemplares pueden proporcionar sistemas para la captura de material radiactivo. Las modalidades ejemplares pueden proporcionar metodos para la captura de material radiactivo. Las modalidades ejemplares pueden proporcionar filtros para la captura de material radiactivo.
En algunas modalidades, un sistema configurado para filtrar de manera pasiva materiales radiactivos de un flujo puede comprender uno o más dispositivos para remoción de particulados; uno o más dispositivos para remoción de agua; y uno o más dispositivos para remoción de radionúclidos. Por lo menos uno o más de los dispositivos de remoción de partículas pueden remover de manera mecánica partículas de materiales radiactivos del flujo. Por lo menos uno o más de los dispositivos de remoción de agua pueden remover de manera mecánica agua del flujo. Por lo menos uno o más de los dispositivos de remoción de radionúclidos pueden remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo al usar medios de filtro diseñados.
En algunas modalidades ejemplares, los materiales radiactivos pueden comprender uno o más materiales radiactivos gaseosos reactivos, materiales radiactivos líquidos y materiales radiactivos particulados.
En algunas modalidades ejemplares, en una dirección del flujo, el uno o más dispositivos de remoción de particulados pueden preceder al uno o más dispositivos de remoción de agua.
En algunas modalidades ejemplares, en una dirección del flujo, el uno o más dispositivos de remoción de particulados pueden preceder al uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos.
En algunas modalidades ejemplares, en una dirección del flujo, el uno o más dispositivos de remoción de agua pueden preceder al uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos.
En algunas modalidades ejemplares, el por lo menos uno del uno o más dispositivos de remoción de particulados puede remover mecánicamente los particulados de materiales radiactivos del flujo mediante el uso de asentamiento gravitacional.
En algunas modalidades ejemplares, en el por lo menos uno del uno o más dispositivos de remoción de agua, mezclar el flujo puede reducir las fuerzas termoforeticas en el flujo.
En algunas modalidades ejemplares, en el por lo menos uno del uno o más dispositivos de remoción de agua, mezclar el flujo puede reducir las fuerzas termoforéticas en el flujo.
En algunas modalidades ejemplares, en el por lo menos uno del uno o más dispositivos de remoción de agua, mezclar el flujo puede reducir las fuerzas termoforéticas en el flujo.
En algunas modalidades ejemplares, en el por lo menos uno del uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos, el rechazo térmico del flujo puede mejorar la captura al reducir las fuerzas termoforéticas en el flujo.
En algunas modalidades ejemplares, el medio de filtro puede comprender uno o más de aluminio activado (Al2O3), carbón activado, cera orgánica y plástico.
En algunas modalidades ejemplares, el medio de filtro puede comprender uno o más filtros de alta eficacia de aire de particulados (HEPA, por sus siglas en inglés).
En algunas modalidades ejemplares, un método para filtrar pasivamente materiales radiactivos de un flujo puede comprender remover mecánicamente particulados de los materiales radiactivos del flujo; remover mecánicamente agua del flujo; y/o remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo al usar un medio de filtro.
En algunas modalidades ejemplares, remover mecánicamente particulados de materiales radiactivos del flujo puede preceder a la remoción mecánica de agua del flujo.
En algunas modalidades ejemplares, remover mecánicamente los particulados de materiales radiactivos del flujo puede preceder a la remoción de los aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo al usar medios de filtro.
En algunas modalidades ejemplares, remover mecánicamente el agua del flujo puede preceder la remoción de aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo al usar el medio de filtro.
En algunas modalidades, un filtro puede comprender un cuerpo, que incluye una entrada y una salida. El cuerpo puede estar configurado para almacenar un medio de filtro. El cuerpo puede estar configurado además para contener presión de explosiones de gas. El cuerpo puede estar configurado además para permitir que el medio de filtro almacenado se mueva hacia la salida cuando aumente la presión en la entrada.
En algunas modalidades ejemplares, el movimiento del medio de filtro almacenado hacia la salida cuando aumenta la presión en la entrada, puede absorber energía relacionada con el aumento en la presión en la entrada.
En algunas modalidades ejemplares, el movimiento del medio de filtro almacenado hacia la salida cuando aumenta la presión en la entrada, puede reducir el aumento de presión en la salida relacionado con el aumento en la presión en la entrada.
En algunas modalidades ejemplares, el cuerpo puede estar además configurado para permitir que por lo menos una porción del medio de filtro almacenado salga del filtro cuando la aumenta la presión en la entrada, mientras que se evita una liberación de por lo menos una porción del medio de filtro almacenado hacia el ambiente.
En algunas modalidades ejemplares, el filtro además puede comprender una segunda salida. El filtro puede estar además configurado para permitir que por lo menos una porción del medio de filtro almacenado salga del filtro a traves de la segunda salida cuando aumenta la presión en la
entrada, mientras que se evita la liberación de la por lo menos una porción del medio de filtro almacenado al ambiente.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
El anterior y/u otros aspectos y ventajas serán más aparentes y se apreciarán más fácilmente a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades ejemplares, tomadas en conjunto con los dibujos acompañantes, en los que:
La figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de la téenica relacionada para captura de material radiactivo;
La figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema de la técnica relacionada para captura de material radiactivo;
La figura 3 es un diagrama de bloques de un sistema para captura de material radiactivo de acuerdo con algunas modalidades ejemplares;
La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra un método para captura de material radiactivo de acuerdo con algunas modalidades ejemplares;
La figura 5, es una vista en sección transversal de un filtro de acuerdo con algunas modalidades ejemplares;
La figura 6 es una vista en planta inferior del filtro de la figura 5 de acuerdo con algunas modalidades ejemplares;
La figura 7 es una vista en sección transversal de un sistema para captura de material radiactivo de acuerdo con algunas modalidades ejemplares; y
Las figuras 8A a 8C son diagramas o modos de operación primaria de un sistema para captura de material radiactivo de acuerdo con algunas modalidades ejemplares.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Ahora serán descritas modalidades de ejemplo más completamente con referencia a los dibujos adjuntos. Sin embargo, las modalidades se pueden materializar de diferentes formas y no se deben interpretar como limitadas a las modalidades aquí establecidas. Por el contrario, estas modalidades están provistas de manera que esta descripción sea detallada y completa, y expresará totalmente el alcance a los expertos en la téenica. En los dibujos, el grosor de las capas y de las regiones está exagerado por cuestiones de claridad.
Se entenderá que cuando un se refiere que un elemento está "en", "conectado a", "eléctricamente conectado a", o "acoplado a" otro componente, puede estar directamente en, conectado a, conectado eléctricamente a o acoplado a otro componente o pueden estar presentes componentes que intervienen. Por el contrario, cuando se refiere que un componente está "directamente en", "directamente conectado a", "directa y
electricamente conectado a", o "directamente acoplado a" otro componente, no están presentes componentes que intervienen. Tal como se usa aquí, el término "y/o" incluye cualquier y todas las combinaciones de uno o más de los elementos mencionados y relacionados.
Se entenderá que aunque los términos primero, segundo, tercero, etc. se pueden utilizar aquí para describir varios elementos, componentes, regiones, capas y/o secciones, estos elementos, componentes, regiones capas y/o secciones no se deben limitar por estos términos. Estos términos se solo utilizan para distinguir un elemento, componente, región, capa y/o sección de otro elemento, componente, región, capa y/o sección. Por ejemplo, un primer elemento, componente, región, capa y/o sección se puede denominar como un segundo elemento, componente, región, capa y/o sección sin alejarse de las enseñanzas de las modalidades ejemplares.
Los términos espacialmente relativos, tal como "debajo de", "debajo", "inferior", "sobre", "superior" y similares, se pueden usar aquí para facilitar la descripción para describir la relación de un componente y/o característica para otro componente y/o característica u otro(s) componente(s) y/o característica(s), tal como se ilustra en los dibujos. Se entenderá que los términos espacialmente relativos pretenden abarcar diferentes orientaciones del dispositivo en uso u operación además de la orientación ilustrada en las figuras.
La terminología aquí usada es con el propósito de describir solo modalidades ejemplares particulares y no pretende limitar las modalidades
ejemplares. Como se utiliza aquí, las formas en singular "un/una", y "el/la" pretenden incluir tambien las formas en plural, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Además, se entenderá que los términos "incluye", "que incluye" "comprende" y/o "que comprende" cuando se utilizan en esta descripción, especifican la presencia de las características, enteros, pasos, operaciones, elementos y/o componentes establecidos, pero no excluyen la presencia o adición de una o varias otras características, enteros, pasos, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de las mismas.
Salvo que se defina lo contrario, todos los términos (incluyendo términos téenicos y científicos) utilizados aquí tienen el mismo significado que comúnmente lo entiende un experto en la técnica a la cual pertenecen las modalidades ejemplares. Se entenderá además que los términos, tal como aquellos definidos en los diccionarios comúnmente utilizados, deben interpretarse como con un significado que es consistente con su significado en el contexto de la especificación y la técnica relevante y no se deberán interpretar en un sentido idealizado o demasiado formal a menos que así se defina expresamente en este documento.
El término "termoforesis" (también conocido como termodifusión) se refiere a un fenómeno observado en mezclas de partículas móviles en los que diferentes tipos de partículas presentan diferentes respuestas a la fuerza de un gradiente de temperatura. http:ben.wikipedia.org/wiki/Temperature qradient Debido a este fenómeno de termoforesis, pequeñas partículas radiactivas suspendidas o que fluyen en un
gas cuyo gradiente de temperatura existe, se pueden mover de diferente manera que el flujo de gas.
El término "fuerza termoforética" se refiere a la fuerza relacionada con el fenómeno de termoforesis. Por ejemplo, las pequeñas partículas en una corriente de gas pueden crear un flujo rápido lejos de una fuente caliente debido a una mayor energía cinética adquirida debido a sus altas temperaturas. Las fuerzas termoforéticas se pueden observar a una escala de un milímetro o menos.
La termodifusión se puede considerar "positiva" cuando las partículas se mueven desde una región más caliente a una región más fría, y "negativa" cuando ocurre al revés. Mayores/más especies masivas en una mezcla normalmente presentan un comportamiento termoforético positivos, mientras que menores/menos especies masivas normalmente presentan un comportamiento negativo. Además del tamaño y/o masa, la pendiente del gradiente de temperatura, conductividad térmica de las especies, la absorción térmica de las especies y otros factores pueden desempeñar un papel en la termodifusión. Debido a que las fuerzas termoforéticas pueden ocasionar que diferentes tipos de partículas se muevan diferente bajo la fuerza de un gradiente de temperatura, las fuerzas relacionadas se pueden usar para separar los tipos de partículas después de que se han mezclado, o evitan que se mezclan en caso de que ya estén separados.
Ahora se hará referencia a las modalidades ejemplares, las cuales están ilustradas en los dibujos anexos, en donde los números de
referencia similares se pueden referir a componentes similares en toda la descripción.
La figura 3 es un diagrama de bloques del sistema 300 para captura de material radiactivo de acuerdo con algunas modalidades ejemplares. El sistema 300 puede ser un sistema pasivo, capaz de operar de manera independiente a la acción del operador requerida hasta que los operadores puedan recuperar la estabilidad de la planta despues de un accidente nuclear severo, lo cual se puede medir en meses, no solo en días. El sistema 300 puede superar las deficiencias de los sistemas de la téenica relacionada, por ejemplo, al eliminar agua de gas radiactivo ventilado y al usar captura en seco del gas radiactivo ventilado, sin agua.
Como se muestra en la figura 3, el flujo 302 en la décimo cuarta tubería 304, puede pasar a través de una primera válvula de aislamiento 306 y una segunda válvula de aislamiento 308 hacia un dispositivo de remoción de particulados 310. A partir del dispositivo de remoción de particulados 310, el flujo 312 puede proceder a través de una decimoquinta tubería 314 hacia el dispositivo de remoción de agua 316. A partir del dispositivo de remoción de agua 316, el flujo 318 puede proceder a través de la decimosexta tubería 320 hacia el dispositivo de remoción de radionúclidos 322. A partir del dispositivo de remoción de radionúclidos 322, el flujo 324 puede proceder a través de la decimoséptima tubería 326 hacia un apilado (no mostrado) y al ambiente.
El dispositivo de remoción de particulados 310 de la figura 3 puede comprender uno o más dispositivos de remoción de particulados 310.
El dispositivo de remoción de agua 316 de la figura 3 puede comprender uno o más dispositivos de remoción de agua 316. El dispositivo de remoción de radionúclidos 322 de la figura 3 puede comprender uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 322.
En una dirección del flujo (por ejemplo, el flujo 302, flujo 312, flujo 318), uno o más dispositivos de remoción de particulados 310 pueden preceder a uno o más dispositivos de remoción de agua 316. En una dirección del flujo (por ejemplo, el flujo 302, flujo 312, flujo 318), uno o más dispositivos de remoción de particulados 310 pueden preceder a uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 322. En una dirección del flujo (por ejemplo, el flujo 302, flujo 312, flujo 318), uno o más dispositivos de remoción de particulados 316 pueden preceder a uno o más dispositivos de remoción de particulados 322.
El sistema 300 de la figura 3 puede comprender uno o más dispositivos de remoción de particulados 310, uno o más dispositivos de remoción de agua 316, y/o uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 322. Uno o más dispositivos de remoción de particulados 310, uno o más dispositivos de remoción de agua 316 y uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 322 pueden estar dispuestos en secuencia, tal como se muestra en la figura 3, o pueden estar dispuestos en una secuencia diferente. Por ejemplo, un primer dispositivo de remoción de particulados 310 puede estar seguido por un primer dispositivo de remoción de agua 316, un segundo dispositivo de remoción de particulados 310, un segundo dispositivo
de remoción de agua 316 y un primer, segundo y tercer dispositivos de remoción de radionúclidos 322. Así, al usar diferentes disposiciones, el sistema 300 puede estar diseñado para manipular diferentes cantidades de aerosoles, diferentes tamaños de distribuciones de aerosoles y/o diferentes tipos de aerosoles (por ejemplo, higroscópicos).
Uno o más dispositivos de remoción de particulados 310 de la figura 3, pueden, por ejemplo, remover mecánicamente particulados del flujo 302. Tales particulados pueden incluir, por ejemplo, particulados de materiales radiactivos y/o particulados de material no radiactivo contaminado con material radiactivo integrado. Uno o más dispositivos de remoción de particulados 310 de la figura 3 pueden, por ejemplo, remover mecánicamente los particulados del flujo 302 al usar asentamiento gravitacional. Uno o más dispositivos de remoción de particulados 310 pueden remover una cantidad sustancial de material radiactivo del flujo 302.
Uno o más dispositivos de remoción de agua 316 de la figura 3 pueden, por ejemplo, remover mecánicamente agua del flujo 312. En uno o más dispositivos de remoción de agua 316, mezclar el flujo 312 pueden reducir las fuerzas termoforeticas en el flujo 312. En uno o más dispositivos de remoción de agua 316, el rechazo térmico del flujo 312 puede reducir las fuerzas termoforéticas en el flujo 312. Uno o más dispositivos de remoción de agua 316 pueden remover una cantidad sustancial de material radiactivo del flujo 312.
Uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 322 de la figura 3 pueden, por ejemplo, filtrar material radiactivo remanente del flujo 318. Tal material radiactivo remanente puede incluir, por ejemplo, aerosoles radiactivos (por ejemplo, aerosoles finos) y/o gases radiactivos reactivos (por ejemplo, radionúclidos de gas reactivo). En uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 322, mezclar el flujo 318 puede reducir las fuerzas termoforeticas en el flujo 318. En uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 322, el rechazo térmico del flujo 318 puede mejorar la captura al reducir las fuerzas termoforéticas en el flujo 318. Uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 322 pueden remover una cantidad sustancial de material radiactivo del flujo 318.
Uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 322, pueden comprender medios de filtro diseñados. Tal medio de filtro diseñado puede comprender, por ejemplo, uno o más de aluminio activado (AI2O3), carbón activado, cera orgánica, plástico (por ejemplo, productos plásticos recielados), resinas, arena, cuentas de sílice, piedras y otros agentes de captura. Tal medio de filtro diseñado puede comprender, por ejemplo, una mezcla binaria de aluminio activado y carbón activado. Tal medio de filtro diseñado puede comprender, por ejemplo, uno o más filtros HEPA.
Se ha dicho que "cada filtro tiene un espacio de filtro" (por ejemplo, eficacias inferiores de remoción para material objetivo de dimensiones particulares). Uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 322 pueden minimizar este problema de "espacio de filtro" al
colocar filtros con diferentes espacios de filtro en serie. Así, uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 322 pueden estar "ajustados" (por ejemplo, al seleccionar filtros con espacios de filtro específicos) y/o "apilados (por ejemplo, colocar los filtros ajustados con diferentes espacios de filtro en serie para minimizar el problema de "espacio de filtro". Por lo general, este ajuste y/o enfoque de apilado no es eficaz para gases nobles, tal como kriptón y/o xenón.
La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra un metodo para captura de material radiactivo de acuerdo con algunas modalidades ejemplares.
El método puede ser un método pasivo, capaz de operar de manera independiente a la acción del operador requerida hasta que los operadores puedan recuperar la estabilidad de la planta después de un accidente nuclear severo, lo cual se puede medir en meses, no solo en días. El método puede superar las deficiencias de los métodos de la téenica relacionada, por ejemplo, al eliminar agua de gas radiactivo ventilado y al usar captura en seco del gas radiactivo ventilado, sin agua.
Como se muestra en la Figura 4, el método puede comprender remover mecánicamente particulados de los materiales radiactivos del flujo (S400); remover mecánicamente agua del flujo (S410); y remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo al usar un medio de filtro (S420). Posteriormente, el flujo puede proceder a un apilado y al ambiente.
Remover mecánicamente particulados de los materiales radiactivos del flujo (S400) puede remover una cantidad sustancial de material radiactivo del flujo. Remover mecánicamente agua del flujo (S410) puede remover una cantidad sustancial de material radiactivo del flujo. Remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo mediante el uso de un medio de filtro (S420) puede remover una cantidad sustancial de material radiactivo del flujo.
Remover mecánicamente particulados de los materiales radiactivos del flujo (S400) puede preceder a remover mecánicamente agua del flujo (S410). Remover mecánicamente particulados de los materiales radiactivos del flujo (S400) puede preceder a remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo al usar un medio de filtro (S420). Remover mecánicamente agua del flujo (S410) puede preceder a remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo al usar un medio de filtro (S420).
Como se muestra en la figura 4, el metodo puede comprender remover mecánicamente particulados de los materiales radiactivos del flujo (S400); remover mecánicamente agua del flujo (S410); y remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo al usar un medio de filtro (S420), en ese orden. Sin embargo, remover mecánicamente particulados de los materiales radiactivos del flujo (S400); remover mecánicamente agua del flujo (S410); y
remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo al usar un medio de filtro (S420), se puede disponer en una secuencia diferente. Por ejemplo, remover mecánicamente agua del flujo (S410) puede estar seguido por remover mecánicamente particulados de los materiales radiactivos del flujo (S400), y luego remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo al usar un medio de filtro (S420).
Además se pueden repetir uno o más de los pasos de remover mecánicamente particulados de los materiales radiactivos del flujo (S400); remover mecánicamente agua del flujo (S410); y remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo al usar un medio de filtro (S420). Por ejemplo, remover mecánicamente particulados de los materiales radiactivos del flujo (S400) puede estar seguido por remover mecánicamente agua del flujo
(S410), remover mecánicamente particulados de los materiales radiactivos del flujo (una segunda vez), remover mecánicamente agua del flujo (una segunda vez), y luego remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo al usar un medio de filtro (S420).
Al remover mecánicamente agua del flujo (S410), mezclar el flujo puede reducir las fuerzas termoforéticas en el flujo. Al remover
mecánicamente agua del flujo (S410), el rechazo termico del flujo puede reducir las fuerzas termoforéticas en el flujo.
Al remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos del flujo mediante el uso de un medio de filtro (S420), mezclar el flujo puede reducir las fuerzas termoforéticas en el flujo. Al remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo mediante el uso de un medio de filtro (S420), el rechazo térmico del flujo puede mejorar la captura al reducir las fuerzas termoforéticas en el flujo.
Al remover aerosoles radiactivos, gases radiactivos reactivos o aerosoles radiactivos y gases radiactivos reactivos del flujo mediante el uso de un medio de filtro (S420), el medio de filtro puede comprender, por ejemplo, uno o más de aluminio activado, carbón activado, cera orgánica, plástico (por ejemplo, productos plásticos recielados), resinas, arena, cuentas de sílice, piedras y otros agentes de captura. El medio de filtro puede comprender, por ejemplo, una mezcla binaria de aluminio activado y carbón activado. El medio de filtro puede comprender, por ejemplo, uno o más filtros HEPA.
La figura 5, es una vista en sección transversal de un filtro 500 de acuerdo con algunas modalidades.
El filtro 500 puede comprender un cuerpo 502, una primera entrada 504, una placa perforada 506, una línea de descarga 508, una primera salida 510, una segunda salida 512, una tercera salida 514 y/o una línea de derivación 516. Cuando está instalado, el filtro 500 puede estar
orientado de manera que la primera entrada 504 está en el fondo y la primera salida 510 está en la parte superior. En tal orientación, el gas radiactivo ventilado puede entrar en la primera entrada 504 y puede fluir hacia arriba a hacia la primera salida 510.
El cuerpo 502 puede comprender una primera sección 518 en un primer lado de la placa perforada 506 y una segunda sección 520 en un segundo lado de la placa perforada 506. El cuerpo 502 puede estar configurado para almacenar un medio de filtro 522 en una segunda sección 520. El cuerpo 502 puede estar configurado de manera que el medio de filtro almacenado 522 puede salir del filtro 500 a traves de una primera salida 510. El cuerpo 502 puede estar configurado de manera que el medio de filtro almacenado 522 puede salir del filtro 500 solo a través de una primera salida 510.
El cuerpo 502 puede comprender una primera brida 524 y/o una segunda brida 526. La primera brida 524 y/o la segunda brida 526 puede permitir que múltiples cuerpos 502 estén apilados y/o asegurados entre sí en serie (por ejemplo, mediante soldadura, tuercas y tornillos, etc.). Tal apilamiento puede minimizar el problema del "espacio de filtro" analizado anteriormente. Tal apilamiento puede hacer que los cuerpos 502 se puedan adaptar a casi cualquier tipo de reactor, tamaño de unidad, tipo de contención u otro parámetro de diseño sin pérdida de desempeño de DF y/o sin la necesidad de recalificación de cuerpos adicionales 502.
El cuerpo 502 puede comprender una charola de recolección 528 ubicada, por ejemplo, en una segunda sección 520 entre la placa perforada 506 y el cuerpo 502. La charola de recolección 528 puede estar conectada de manera operativa a una tercera salida 514.
Cuando el gas radiactivo ventilado entra en la primera entrada
504, puede fluir hacia arriba a traves de la primera sección 518 hacia la primera salida 510. Conforme el gas radiactivo ventilado fluye hacia arriba, puede hacer contacto con la placa perforada 506. La placa perforada 506 puede funcionar como un dispositivo removedor de agua y/o un dispositivo para capturar material radiactivo, que proporciona una superficie que puede permitir que el líquido arrastrado en el gas radiactivo ventilado se condense y/o fluya por gravedad a la charola de recolección 528, a través de la primera rejilla 530, y hacia la tercera salida 514. La placa perforada 506 puede estar ahusada (por ejemplo, en forma de cono) para facilitar la remoción de agua, la condensación y/o el flujo por gravedad. La placa perforada 506 puede funcionar como un dispositivo removedor de agua, en parte debido a la deposición termoforética.
Después de pasar a través de la placa perforada 506, el gas radiactivo ventilado puede continuar fluyendo hacia arriba y entrar al medio de filtro 522. El medio de filtro 522 puede funcionar como un dispositivo removedor de agua y/o un dispositivo para capturar material radiactivo. El medio de filtro 522 puede comprender, por ejemplo, uno o más de aluminio activado, carbón activado, cera orgánica, plástico (por ejemplo, productos
plásticos recielados), resinas, arena, cuentas de sílice, piedras y otros agentes de captura. El medio de filtro 522 puede comprender, por ejemplo, una mezcla binaria de aluminio activado y carbón activado. El medio de filtro 522 puede comprender, por ejemplo, uno o más filtros HEPA. El medio de filtro 522 puede permitir la condensación del líquido arrastrado en el gas radiactivo ventilado. Si el líquido se condensa y/o coalesce en gotas lo suficientemente grandes, las gotas pueden fluir por gravedad hacia la charola de recolección 528, a través de una primera rejilla 530 y hacia la tercera salida 514. El medio de filtro 522 puede funcionar como un dispositivo removedor de agua, en parte debido a la deposición termoforética.
Después de pasar a través del medio de filtro 522, el gas radiactivo ventilado puede continuar fluyendo hacia arriba, saliendo del filtro 500 a través de la primera salida 510.
El flujo bajo a través del cuerpo 502 puede aumentar en el DF del filtro 500. En particular, cuando múltiples cuerpos 502 están apilados en serie, el flujo bajo a través de múltiples cuerpos 502 puede aumentar el DF de los filtros apilados 500.
En agua fría, debajo del punto de congelamiento del agua, el flujo bajo a través del cuerpo 502 puede dar como resultado una condensación significativa de las superficies de la placa perforada 506. Debido a la temperatura, esta condensación puede causar bloqueos de flujo debido a la formación de hielo en la placa perforada 506. La línea de derivación 516 puede proporcionar una solución a este problema.
Tal como se analiza anteriormente, cuando el gas radiactivo ventilado entra en la primera entrada 504, puede fluir hacia arriba a traves de la primera sección 518 hacia la primera salida 510. Cierta cantidad del gas radiactivo ventilado también puede fluir a través de una segunda rejilla 532 y segunda entrada 534, hacia la línea de derivación 516 y hacia el disco de ruptura 536. La segunda rejilla 532 puede tener aberturas que son, por ejemplo, 100 veces más grandes que las aberturas en la placa perforada 506 para reducir o evitar un bloqueo de la segunda rejilla 532. Si el bloqueo de flujo de la placa perforada 506 aumenta suficientemente una presión en la primera sección 518 en relación con una segunda sección 520 (por ejemplo, presión diferencial a través de la placa perforada 506 y el medio de filtro 522), entonces se puede romper el disco de ruptura 534, lo que permite que el gas radiactivo ventilado se derive de la placa perforada 506 y del medio de filtro 522 a través de la línea de desvío 516 y la cuarta salida 538 hacia la segunda sección. 520. La línea de derivación 516 puede tener aspereza y/o porosidad de superficie importante (por ejemplo, con una malla de rejilla interna) para contribuir con el depósito de radionúclidos por difusión.
Cuando los cuerpos múltiples 502 están apilados en serie, el gas radioactivo ventilado puede proceder al siguiente cuerpo 502 en la pila para capturar adicionalmente el material radioactivo.
Debido al potencial para caudales altos de gas radioactivo ventilado a través del filtro 500 durante los eventos de criterio superior al diseño, el filtro 500 puede comprender dos o más líneas de derivación 516.
Dos o más líneas de derivación 516 pueden colocarse, por ejemplo, circunferencialmente alrededor del filtro 500.
Cuando está instalado, el filtro 500 puede orientarse para que el medio de filtro almacenado 522 se retenga en su lugar mediante la fuerza de gravitación. El cuerpo 502 puede estar configurado para permitir que el medio de filtro almacenado 522 se mueva hacia la primera salida 510 cuando aumente la presión en la primera entrada 504. Este movimiento puede permitir que el medio de filtro almacenado 522 ayude a reducir el aumento de presión en la primera salida 510 asociada con el aumento en la presión en la primera entrada 504. Este movimiento puede permitir que el medio de filtro almacenado 522 ayude a contener los aumentos de presión en la primera entrada 504, ya sean lentos o rápidos. Este movimiento puede permitir que el medio de filtro almacenado 522 ayude a absorber la energía asociada con los aumentos en la presión en la primera entrada 504, ya sean lentos o rápidos. Este movimiento puede permitir que el medio de filtro almacenado 522 ayude a contener los aumentos de presión en la primera entrada 504 y/o a absorber la energía asociada con los aumentos en la presión en la primera entrada 504 debido por ejemplo, a las explosiones de gas.
El cuerpo 502 puede configurarse para permitir que por lo menos una porción del medio de filtro almacenado 522 salga del filtro 500 por medio de la primera salida 510 cuando la presión en la primera entrada 504 aumenta, mientras evita la liberación de por lo menos una porción del medio de filtro almacenado 522 al entorno. Esta salida de por lo menos una porción
de medio de filtro almacenado 522 puede permitir que el medio de filtro almacenado 522 ayude a contener los aumentos de presión en la primera entrada 504 y/ o ayude a absorber la energía asociada con los aumentos en presión en la primera entrada 504, debido por ejemplo, a las explosiones de gas.
Cuando múltiples cuerpos 502 están apilados en serie, el cuerpo 502 puede configurarse para permitir que por lo menos una porción del medio de filtro almacenado de un filtro precedente (no mostrado) salga del filtro 500 por medio de una línea de descarga 508 y segunda salida 512 cuando la presión en la primera entrada 504 aumenta, mientras evita la liberación de la por lo menos una porción del medio de filtro almacenado del filtro precedente al entorno. Por ejemplo, una explosión de gas puede causar que por lo menos una porción del medio de filtro almacenado de un filtro precedente salga de ese filtro y entre en la primera sección 518 del cuerpo 502.
La por lo menos una porción del medio de filtro almacenado de un filtro precedente no puede pasar a traves de la placa perforada 506. Sin embargo, la forma cónica de la placa perforada 506 puede ayudar en la dirección de por lo menos una porción del medio de filtro almacenado de un filtro precedente hacia el cuello 540 de la placa perforada 506, en la línea descargada 508, y en la segunda salida 512.
El agua de la tercera salida 514 puede fluir hacia el primer colector 542. La por lo menos una porción del medio de filtro almacenado de
un filtro precedente puede salir de la segunda salida 512 hacia el segundo colector 544.
De acuerdo con algunas modalidades de ejemplo, los filtros HEPA pueden colocarse en el lado de la primera sección 518 de la placa perforada 506, en el lado de la primera sección 518 de la segunda rejilla 532 y/o en el lado de la primera sección 518 del cuello 540 (aberturas en la placa perforada 506 pueden aumentar en tamaño, por ejemplo, mediante un factor de 100-10,000 para facilitar este uso de filtros HEPA). Tales filtros HEPA pueden remover por lo menos 99.97% de partículas aereas > 0.3 micrometros (pm) en diámetro. La resistencia mínima de los filtros HEPA para flujo de aire, o caída de presión, generalmente está especificada aproximadamente 300 Pa en un caudal nominal. Si el caudal del gas radioactivo ventilado es excesivo y/o la caída de presión excede los 300 Pa, entonces los filtros HEPA pueden rasgarse para permitir un caudal mayor del gas radioactivo ventilado. Esto puede evitar el bloqueo de flujo debido a los filtros HEPA y/o puede permitir que el gas radioactivo ventilado fluya al siguiente filtro 500.
De acuerdo con algunas modalidades de ejemplo, los aerosoles radioactivos orgánicos (formados por ejemplo, mediante la reacción de cesio o yodo radioactivo con materiales orgánicos tales como aislamiento de pintura o cable) pueden capturarse al utilizar cera estándar u otros compuestos orgánicos adaptados revestidos en el lado de la segunda sección 520 de la placa perforada 506 (aberturas en la placa perforada 506 pueden aumentar en tamaño, por ejemplo, por un factor de 100-10,000 para facilitar este uso de
cera estándar u otros compuestos orgánicos adaptados). El punto de fusión de la cera estándar u otros compuestos orgánicos adaptados puede estar arriba de 50°C para permanecer sólidos durante los meses cálidos de verano de operación.
La cera estándar u otros compuestos orgánicos adaptados pueden proporcionar "medios solubles" en los que el material orgánico radioactivo pueda difundirse, evitando la liberación al entorno. Si el caudal del gas radioactivo ventilado es excesivo y/o la caída de gas excede 300 Pa, entonces la cera estándar y otros compuestos orgánicos adaptados pueden dividirse para permitir un caudal mayor del gas radioactivo ventilado. Tal división puede aumentar el área superficial de la cera estándar o de otros compuestos orgánicos adaptados en los que puede difundirse el material orgánico radioactivo.
Además de la cera estándar u otros compuestos orgánicos adaptados, el medio de filtro 522 puede ser material orgánico, tal como cuentas de resina y/o material de plástico desgarrado para proporcionar "medios solubles" en los que puede difundirse el material orgánico radioactivo.
La FIG. 6 es una vista en planta inferior 500 de acuerdo con algunas modalidades de ejemplo.
La FIG. 6 muestra el cuerpo 502, la línea de derivación 516, charola de recolección 528, primera rejilla 530, segunda rejilla 532, cuello 540, primer colector 542 y segundo colector 544.
La FIG. 7 es una vista en sección transversal de un sistema 700 para captura de material radioactivo de acuerdo con algunas modalidades ejemplares.
El sistema 700 puede ser un reemplazo directo de tubería rígida de ventilación que existe actualmente en una planta de energía nuclear. En la alternativa, el sistema 700 puede colocarse al lado o en paralelo con la tubería rígida de ventilación existente para que el flujo de gas pueda desviarse hacia la tubería rígida de ventilación, el sistema 700 existentes actualmente, o ambos, dependiendo de los requerimientos de operación.
Como se muestra en la figura 7, la construcción de reactor 702 puede estar en una compuerta 704. La tubería rígida de ventilación 706, que tambien está en la compuerta 704, puede unirse a la construcción de reactor 702, por ejemplo, soportes colgantes de tubería. La tubería rígida de ventilación 706 puede ir desde la base 708, sobre la estructura de aislamiento sísmica 710, hacia arriba hacia el respiradero 712.
La base 708 puede sellarse y/o unirse a la estructura de aislamiento sísmica 710 que puede asegurar la integridad estructural del sistema 700. La base 708 puede recolectar agua y sólidos. La base 708 puede liberar presión a la tubería rígida de ventilación 706 y/o respiradero 712 a través de la válvula de retención 714. La válvula de retención 714 puede permitir que el agua se drene de las porciones superiores de la tubería rígida de ventilación 706 a la base 708.
Como se muestra en la figura 7, el sistema 700 puede comprender una sección de remoción de particulados 716, sección de remoción de agua 718 y/o sección de remoción de radionúclidos 720. La sección de remoción de particulados 716, sección de remoción de agua 718 y sección de remoción de radionúclidos 720, puede por ejemplo, apilarse en el orden mostrado en la figura 7 u otra.
Como se muestra en la figura 7, el sistema 700 puede comprender uno o más dispositivos de remoción de particulados 722, uno o más dispositivos de remoción de agua 724, y/o uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 726. Uno o más dispositivos de remoción de particulados 722, uno o más dispositivos de remoción de agua 724 y uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 726 pueden estar apilados en el orden mostrado en la figura 7 u otra. En particular, uno o más dispositivos de remoción de particulados 722 pueden mezclarse con uno o más dispositivos de remoción de agua 724, uno o más dispositivos de remoción de particulados 722 pueden mezclarse con uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 726 y/o uno o más dispositivos de remoción de agua 724 pueden mezclarse con uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 726.
Debido al peso de la sección de remoción de particulados 716, la sección de remoción de agua 718 y/o la sección de remoción de radionúclidos 720 o el peso de uno o más dispositivos de remoción de particulados 722, uno o más dispositivos de remoción de agua 724 y/o uno o más dispositivos de
remoción de radionúclidos 726, el sistema 700 puede comprender el dispositivo "T" 728 que puede permitir que el gas fluya hacia arriba y/o soporte este peso.
Cuando el sistema 700 está en uso, el flujo 730 de la contención (no se muestra) de la construcción de reactor 702 puede dirigirse a la protección de deflector perforada 732 del dispositivo "T" 728, que puede actuar como la sección de remoción de particulados 716 y/o uno o más dispositivos de remoción de particulados 722. La protección de deflector perforada 732 puede dirigir particulados radioactivos más grandes hacia abajo. La protección de deflector perforada 732 puede permitir que los particulados radioactivos más pequeños, vapor de agua y/o gases fluyan hacia arriba hacia el separador de gas 734.
El separador de gas 734, que puede actuar como sección de remoción de agua 718 y/o uno o más dispositivos de remoción de agua 724, pueden utilizar la teenología de "separador de vapor" conocida por el experto en la tecnica. El separador de gas 734 puede comprender aspas giratorias de entrada (no se muestran), secciones de metal internas deflectadas/segmentadas (no se muestran) para capturar agua, trayectorias de flujo internas en bordes externos (no se muestran) para permitir el flujo de agua hacia abajo y aspas giratorias superiores (no se muestran). La extensión vertical del separador de gas 734 puede determinarse para minimizar las fuerzas termoforéticas mediante el mezclado mejorado y el rechazo térmico
por medio de aletas (no se muestran) a lo largo de la extensión vertical del separador de gas 734.
El agua removida por medio del separador de gas 734 puede capturar las moleculas polares radioactivas que puedan transportarse después por el tubo y el sello de bucle 736 al primer colector 738, que después puede drenar por gravedad a la base 708.
El gas deshidratado del separador de gas 734 puede fluir hacia arriba a la sección de remoción de radionúclidos 720 y/o uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 726.
El gas de la sección de remoción de radionúclidos 720 y/o uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 726 pueden fluir hacia arriba al respiradero 712. El gas que sale del respiradero 712 puede tener un contenido significativamente reducido de radionúclidos que son moléculas polares solubles en el agua removida.
En el caso de grandes tensiones de flujo de gas, por lo menos una porción del medio de filtro almacenado en un primer dispositivo de remoción de radionúclidos 726 puede avanzar a un segundo dispositivo de remoción de radionúclidos 726 cerca en línea sobre el primer dispositivo de remoción de radionúclidos 726. Como se mencionó anteriormente, por lo menos una porción del medio de filtro avanzado al segundo dispositivo de remoción de radionúclidos 726 puede dirigirse al cuello de una placa perforada el segundo dispositivo de remoción de radionúclidos726, en una línea de descarga del segundo dispositivo de remoción de radionúclidos 726,
en una segunda salida del segundo dispositivo de remoción de radionúclidos 726 y despues al segundo colector 740 que puede drenar por gravedad a la base 708. Como lo sabe el experto en la téenica, el diámetro interior y/o la uniformidad del segundo colector 740 puede seleccionarse para mitigar la retención de materiales por las técnicas normales que manipulan sólidos.
Aunque por lo menos una porción del medio de filtro puede removerse del primer dispositivo de remoción de radionúclidos 726, la por lo menos una porción del medio de filtro puede retener los radionúclidos capturados que se difunden/adsorben en la superficie de por lo menos una porción del medio de filtro.
Una mayoría de la captura de líquido puede suceder en el separador de gas 734, actuando como la sección de remoción de agua 718 y/o uno o más dispositivos de remoción de agua 724. No obstante, la captura de líquidos adicional puede suceder en la sección de remoción de radionúclidos 720 y/o uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 726. Esto continúa la remoción de moléculas polares radioactivas solubles en el agua removida. Los ejemplos repetidos de remoción de agua aumenta el DF del sistema 700 mientras el flujo va hacia el respiradero 712.
La sección de remoción de radionúclidos 720 y/o uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 726 pueden utilizar filtros HEPA, como se mencionó anteriormente. Sin embargo, debido a que los filtros de HEPA son susceptibles de desintegración si se mojan, uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos 726 pueden necesitarse para colocarse cerca
del respiradero 712 para que el gas que fluye a traves de los filtros de HEPA esté seco.
La tubería rígida de ventilación 706 puede incluir válvula de conexión 742 y/o conexión 744 como se menciona a continuación.
Las Figuras 8A a 8C son diagramas de modos de operación primaria de sistema 800 para capturar material radioactivo de acuerdo con algunas modalidades de ejemplo. Las Figuras 8A a 8C muestran una construcción de reactor 802, compuerta 804, tubería rígida de ventilación 806, respiradero 808, estructura de aislamiento sísmica 810 y válvula de conexión 812.
El sistema 800 puede tener tres modos de operación primarios: de espera, activado y/o de recuperación.
Como se muestra en la figura 8A, después de la instalación, el sistema 800 puede sellarse en una condición subatmosférica o en una condición inerte a presión elevada 814 con, por ejemplo, gas argón. Tanto las condiciones subatmosféricas como inertes pueden informar al operador si el sistema 800 en el modo en espera está listo para la operación en el modo activado. En la situación "sin flujo" del modo de operación en espera, el medio de filtro almacenado en el sistema 800 retiene su forma química y física original necesaria.
Como se muestra en la figura 8B, el sistema 800 puede activarse debido a un accidente nuclear severo u otro evento que pueda requerir ventilación de contención. La activación puede resultar en presión
aumentada 816. La activación puede resultar en el flujo de gas del respiradero 808. Cuando el sistema 800 se activa, la relación sin dimensiones DF puede definirse mediante la cantidad de contaminante que entra en el sistema 800 dividida entre la cantidad de contaminante que sale del sistema 800 por el respiradero 808. El DF puede controlarse al combinar, por ejemplo, múltiples dispositivos de remoción de radionúclidos en una sección de remoción de radionúclidos (por ejemplo, múltiples dispositivos de remoción de radionúclidos 726 en la sección de remoción de radionúclidos 720). El sistema 800 puede operar en el modo activado, independiente de la acción del operador requerida, hasta que los operadores vuelvan a ganar la estabilidad de la planta despues de un accidente nuclear severo, que puede medirse en meses, no sólo días.
Como se muestra en la figura 8C, después de que los operadores volvieron a obtener la estabilidad de la planta, puede empezar la tarea de limpieza y/o desmantelamiento de la instalación de la planta de energía nuclear. El respiradero 808 puede estar sellado. Las válvulas de contención para el sistema 800 pueden estar cerradas para que la recuperación de radionúclidos en el sistema 800 pueda suceder. La tubería temporal puede conectarse al respiradero 808, la válvula de conexión 812, el primer colector 818 y/o segundo colector 820. El tanque temporal 822 puede conectarse a la tubería temporal.
La recuperación puede resultar en presión disminuida 824. La recuperación puede involucrar lechos de alúmina y/o lechos de humato.
Cuando el volumen de material radioactivo se ha removido del sistema 800, los filtros (por ejemplo, los filtros 500) en la tubería rígida de ventilación 806 puede sellarse y removerse. El medio de filtro (por ejemplo, medio de filtro 522) y el material radioactivo recolectado en la base 826 de la tubería rígida de ventilación 806 pueden tratarse mediante metodos similares.
Aunque las modalidades de ejemplo se han mostrado y descrito particularmente, el experto en la téenica comprenderá que se pueden realizar varios cambios en forma y detalles sin alejarse de la esencia y del alcance de la presente invención como se define en las siguientes reivindicaciones.
Claims (10)
1. Un sistema configurado para filtrar de manera pasiva materiales radioactivos de un flujo, el sistema comprende: uno o más dispositivos de remoción de particulados; uno o más dispositivos de remoción de agua; y uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos; en donde por lo menos uno de uno o más de los dispositivos de remoción de particulados remueve mecánicamente los particulados de los materiales radioactivos del flujo, en donde por lo menos uno del uno o más dispositivos de remoción de agua remueve mecánicamente el agua del flujo y en donde por lo menos uno del uno o más de los dispositivos de remoción de radionúclidos remueve aerosoles radioactivos, gases radioactivos reactivos o aerosoles radioactivos y gases radioactivos reactivos del flujo al usar medios de filtro diseñados.
2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque los materiales radioactivos comprenden uno o más de los materiales radioactivos gaseosos reactivos, materiales radioactivos líquidos y materiales radioactivos particulados.
3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque en una dirección del flujo, el uno o más dispositivos de remoción de particulados preceden el uno o más dispositivos de remoción de agua.
4. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque en una dirección del flujo, el uno o más dispositivos de remoción de particulados preceden el uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos.
5. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque en una dirección del flujo, el uno o más dispositivos de remoción de agua preceden el uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos.
6. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque por lo menos uno del uno o más dispositivos de remoción de particulados remueve mecánicamente los particulados de los materiales radioactivos del flujo usando asentamiento gravitacional.
7. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque en por lo menos uno del uno o más dispositivos de remoción de agua, mezclar el flujo reduce las fuerzas termoforeticas en el flujo.
8. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque en por lo menos uno del uno o más dispositivos de remoción de agua, el rechazo térmico del flujo reduce las fuerzas termoforéticas en el flujo.
9. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque en por lo menos uno del uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos, mezclar el flujo reduce las fuerzas termoforeticas en el flujo.
10. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque en por lo menos uno del uno o más dispositivos de remoción de radionúclidos, el rechazo térmico del flujo mejora la captura al reducir las fuerzas termoforéticas en el flujo.
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