GB9136-88

1 主题内容与适用范围

本标准规定了轻水堆核电厂放射性废气处理系统（以下简称本系统）的设计、建造和运行的最低技术要求。

本标准适用于轻水堆核电厂放射性废气处理系统的设计、建造和运行。对相似反应堆的放射性废气处理系统也可参照使用。

本标准中沸水堆放射性废气处理系统的起点是主冷凝器除气设备、主冷凝器机械真空泵和汽轮机蒸汽压盖密封排气装置的排放点；压水堆放射性废气处理系统的起点是为除去反应堆冷却剂中放射性气体而设置的有关部件、设备和系统的排放点，以及设备排气集气系统的排放点。这些系统的终点均为电厂排风系统的气流引入口。

2 引用标准


GB 6249 核电厂环境辐射防护规定

HAF 0200 核电厂设计安全规定

3 术语


3.1 复盖气体

在一定压力下，充入液体贮槽空间，以防止漏入空气用的惰性气体。

3.2 低温吸附系统

于低温下，利用一种吸附剂分离（吸附）并滞留衰变放射性气体的处理装置。

3.3 低温蒸馏装置

利用低温蒸馏法从废气中分离稀有气体的设备。

3.4 高效微粒空气过滤器（简称高效过滤器）

一种可处置的干式过滤器，对0.3um粒径的微粒，其最低过滤效率为99.97%（用磷苯二甲酸二辛酯-DOP法作效率试验）。

3.5 复合器

一种通过催化加热方法，进行氢和氧的可控催化复合反应的设备。

3.6 必须、应该和可以

“必须”表示必要条件，是强制性的要求；“应该”表示推荐或建议，“可以”表示允许，既不是要求，也不是建议。放射性废气处理系统必须按照本标准规定的要求进行设计、制造和运行，而不一定采用其中的建议。

4 目标


本标准所规定的一系列要求，是为了使放射性废气处理系统达到本章中的安全目标、设计目标和运行目标。

4.1 安全目标

4.1.1 本系统的设计、建造和运行，在向环境释放放射性物质时，核电厂职业工作人员和公众所受到的辐射照射必须保持在可合理达到尽量低的水平。

4.1.2 应该确保在所有运行工况下，核电厂职业工作人员和公众所接受的剂量当量不超过国家规定的相应限值。

4.2 设计目标和运行目标

4.2.1 本系统应能安全地处理、贮存和排放核电厂的各种放射性废气。

4.2.2 经本系统处理后的排出气中的放射性物质的浓度及年排放量必须不超过主管部门规定的管理目标值。

5 放射性废气的来源


放射性废气的来源和数量与动力堆堆型及其运行状况有关。

无论是堆燃料元件破损或是堆芯区活化生产的放射性气体都要部分地溶解在堆回路冷却水中，并随冷却水或蒸汽的泄漏而排出。在这些气体中，都可能含有惰性气体（Kr 和Xe的同位素）、活化气体(13N、16N、17N、19O、18F、37Ar、41Ar和14C）、放射性碘（单质、有机和无机碘）、微粒和氚。氚的释放量与水蒸气排出量有关。由于放射性废气系统中排出的水蒸气量很少，所以随系统释放的氚量对环境的影响也很小。

表1和表3列出放射性气体在处理前的预期量和设计基准量，可用于估算放射性气体的年排放量，放射性废气处理系统的事故释放量，确定屏蔽要求以及制定设备（或部件）的环境要求。

5.1 压水堆放射性废气的来源

压水堆反射性废气处理系统的废气来源有几个，其中有的是间断的，有的是连续的。表1和表2示出各废气源的设计基准值和预期值。

5.1.1 容积控制箱

反应堆冷却剂系统中的氢浓度是由容积控制箱中添加氢气来控制的。反应堆冷却剂中有放射性气体，容积控制箱的气体空间也会积存不同浓度的放射性气体。这些气体可以被连续吹扫或定期排至废气处理系统。

5.1.2 反应堆冷却剂疏水箱

反应堆冷却剂疏水箱用于收集一回路冷却剂受控引漏系统的流出液。气体在反应堆冷却剂疏水箱中不断积累，并由排气口排至放射性废气处理系统。该气源中的放射性浓度变化很大。

5.1.3 脱气塔

脱气塔（或除气器）用于除去液体中的溶解气，并将其排至放射性废气处理系统。气源的流量和放射性浓度，与系统设计有关。

5.1.4 覆盖气

覆盖气用于充入贮槽（例如容积控制箱、疏水箱等）上部空间以防止漏入空气，限制水中的氧浓度或防止其与氢生成爆炸气体。

5.1.5 稳压器卸压箱

由稳压器卸压阀排出的放射性气体经稳压器卸压箱排至废气处理系统。

5.1.6 其他

燃料检验等排气，都应送至反射性废气处理系统。

5.1.7 空气喷射器排气

主冷凝器空气喷射器排气是由空气和水蒸气组成的。蒸汽发生器管子泄漏时，水蒸气可能含有放射性物质。本气源一般不属于放射性废气处理系统处理。

5.1.8 蒸汽发生器排污扩容器排气

核电厂运行期间，由蒸汽发生器排污扩容器排出的闪蒸蒸汽，可能含有反射性气体、放射性碘和呈微粒状的放射性物质，通常要返回二回路系统。

5.1.9 设备排气集气系统

贮有放射性液体的设备的排气，可以用管道输送到一个单独的集气系统。这种排气都可能喊有放射性惰性气、放射性核素以及放射性微粒。

5.2 沸水堆放射性废气来源

表3和表4示出各个气源的设计基准值和预期值。

5.2.1 主冷凝器排气

主冷凝器排气的组成为堆水辐解产生的氢和氧、漏入主凝器的空气、水蒸气、放射性气体裂变产物和活化产物。

5.2.2 压盖密封排气

压盖密封排气包括吸入汽轮机密封的空气和密封蒸汽中的不凝气。

如果采用主蒸汽作为密封，则密封排气会带有惰性气、气体活化产物以及放射性碘和微粒。如果采用洁净蒸汽作为密封，则密封排气中的放射性量可以忽略不计。

压盖密封系统中的蒸汽和空气的进入量可按汽轮机说明书给出的密封间隙的两倍空气内漏量来考虑。如果采用主蒸汽作为密封整齐我，则密封蒸汽量约为主蒸汽流的0.1%，因此，设计基准条件下放射性物质的进料量亦为主蒸汽的0.1%。压盖密封排气的放射性物料量示于表2中。

如果采用洁净蒸汽作为密封，蒸汽用量如前述，但放射性物质的含量仅为蒸汽冷凝液中的所含的氚量。冷凝液中的其他放射性物质可以忽略。

5.2.3 机械真空泵系统排气

用于主冷凝器排空的机械真空泵也会使少量放射性物质排入环境，排出的放射性核素组成及数量与停堆后的衰变时间有关。

空气的排出量及排气率取决于冷凝器容积、机械真空泵能力以及与时间、温度有关的真空度，设计基准值示于表3和表4中

6 系统要求


6.1 压水堆废气处理系统工艺设计

压水堆废气来源及数量见表1和表2，通常，这些废气是合并处理的。达到“运行目标”的工艺过程可以有多种，图1--图4示出四个典型的流程，其中三个采用箱式贮存法，一个采用活性炭吸附法。图2和图3中使用复合器，它可使废气中氢与外加氧化合成水，这样既可减少废气量（或衰变箱的贮存容积），也可增加贮存衰变时间。

反应堆冷却剂的除气方法有两种：一种是利用氢气连续吹扫，除去容积控制箱中的裂变产物气；另一种是利用安装在冷却剂净化回路上的脱气塔连续地将裂变气除去。

图1

图2

图3

6.1.1 加压贮存处理系统

图1是一个未设复合器的贮存箱式处理放射性废气的示意流程。贮存系统先将含有氢和氮的放射性废气收集在缓冲罐内，然后，将它压缩贮存在衰变箱内。废气经一段时间衰变并取样分析后，返回循环或经监测排放。

6.1.1.1 工艺过程要求

加压贮存处理系统必须具有下列工艺特点：

a. 能将废气由一个贮存箱转移到另一个贮存箱。

b. 能检测潜在的氢氧爆炸性混合物的形成和积累，并能发生报警信号。

c. 能对贮存箱内气体取样。

d. 能用一种惰性气体吹扫每个贮存箱。

e. 能在排放前对废气进行分析，及在排放期间监测。

6.1.1.2 可采用的工艺设计方法

设计加压贮存处理系统可以采取如下措施：

a. 放射性废气在排放前应经高效过滤器过滤。

b. 吹扫气在通过一个闭合管路系统后送往监测排放口。

c. 系统应至少备有三个气体衰变箱。

d. 在保证不引起燃烧的条件下排放气体。

6.1.2 复合减容系统

利用一台复合器使废气中的氢与外加氧反应的工艺过程有数种。图2和图3就是其中的两种。

6.1.2.1 用于容积控制箱除气的减容--贮存处理系统

图2示出供容积控制箱连续吹扫操作的、带有复合器装置的示意流程。在堆正常运行期间，用氢吹扫，将容积控制箱内的废气带入密闭回路的废气处理系统。在停堆期间，继续用氢吹扫，以降低一回路冷却剂中的放射性浓度。但在停堆前，则用氮吹扫，以排除冷却剂中的氢气。

本流程系属氮气循环的闭合回路，它可以保证氢与加入氧的混合浓度稀释至低于氢氧燃爆范围，也可以通过氢--氧复合除氢，以减少爆炸危险和废气体积，最后，进行废气贮存衰变以降低其放射性。

6.1.2.2 用于化容控制系统除气的减容--贮存处理系统

图3示出一个间歇操作的用于反应堆化容控制系统除气的复合减容处理流程。在衰变箱逐个注满后，箱内气体依次送往氮气内循环的复合系统，排出气返回缓冲罐。

为了减少气体贮存体积和爆炸危险，本系统设置压缩机和复合器。操作时，首先分析衰变箱内气体中的氢和氧含量，然后将废气送往复合器加以处理。进入复合器的气体要用内循环氮气稀释，使氢处于低浓度。混合气在预热和按化学计量加入氧后，借助催化剂床进行氢氧复合。通过冷凝器分离水蒸气后，剩余气（主要为氮和惰性气）返回缓冲罐。这一操作一直进行到供气衰变箱中的压力降至预定低值时为止。复合器的排出气注入另一个气体衰变箱。

复合器可设置在衰变箱之前或后。另一台压缩机不用于废气压缩，只供循环氮气和供给稀释气用。

衰变箱内气体在取样分析后，在有利气象条件下监测排放。

6.1.2.3 工艺过程要求

复合减容处理系统必须具有下列工艺特点：

a. 能充分处理在停堆、启动及正常运行期间排出的废气。

b. 在所有运行工况下，整个系统中的氢和氧浓度都应保持在燃爆范围之外。

c. 保证不会在催化剂床内有凝结水产生。

d. 能使氢和氧复合以减少燃爆危险性。

e. 可由多个贮存箱提供衰变所需的贮存量。

f. 能使废气由一个衰变箱转变到另一个衰变箱。

g. 可使衰变箱内的气体在取样后经监测排放口排放。

h. 能用一种惰性气吹扫整个系统。

i. 对未设计成抗爆的贮存系统，必须能控测其中的潜在爆炸性混合气的形成，并能发出报警信号。

j. 放射性废气在向环境排放之前，须经高效过滤器过滤。

k. 废气在排放之前能受到监测。

6.1.2.4 可采用的工艺设计方法

设计复合减容系统可采用如下措施：

a. 借助合适的稀释剂控制氧浓度（或除氢），以保持氢的低浓度。

b. 用具有抗爆能力的可靠设备进行氢氧催化复合反应。

c. 借助冷却和分离水分来控制气体的湿度。

d. 用蒸汽加热法预热。若在系统的后段加氧，而电气故障引起着火的可能性又很小时，也可采用电加热法预热。

e. 吹扫气通过闭合的管路系统被送往监测排放口排放。

f. 在不引起燃烧的条件下排放气体。