碘吸附器在核电厂通风系统中的运用

碘吸附器在核电厂通风系统中的运用

马世东

河南核净洁净技术有限公司  河南省郑州市  450001

摘要：碘元素是核电厂放射性物质中的主要元素，会对人们的健康产生危害、影响，部分碘元素以有机碘的形式存在，电厂为了减少对内部人员产生的伤害，因此选择设置通风系统来降低碘造成的辐射危害。部分电厂在生产中使用活性炭材料作为吸附系统，减轻危害，通风系统中活性炭主要是吸附悬浮的碘元素，减少碘元素的放射性危害。本文主要论述碘吸附器的重要作用，阐述通风系统使用该设备的必要性。

关键词：碘吸附；核电厂；通风系统；应用

碘吸附器在核电厂的通风系统中使用可以减少危害，保证核电厂运行的安全稳定，同样在系统使用过程中需要采取合理的手段，做好对防火系统的安全管理，保证系统的安全运作、安全维护工作。现阶段的核电厂中，以碘吸附器减少危害，降低气态性放射污染物质，该技术的使用已经很成熟。核电厂使用碘吸附器亏降低污染，但是使用活性炭的另外一个特征是很容易燃烧，在使用中需要做好通风设计、防火措施。

1. 碘吸附部件特性分析

碘元素是核电厂放射性事故产物中的主要核心元素，结合以往的经验来看，碘通常是以“元素碘”、“有机碘”的形式存在的，核电厂的通风系统是保证电厂运行安全的重要因素，能够有效减少放射性物质对人们或者是环境造成的危害。碘吸附器具备十分强大的功能、性能，从部件本身的性能来看，设备具备良好的吸附效率，同时也可以凭借净化系数这一指标来判断部件的吸附特性。在实际研究中，碘吸附器的吸附效率是针对通风气流中碘元素的吸附情况来判断的。所以在设备运行过程中可能影响到碘吸附器部件的因素有温度、湿度，这是干扰部件运行的主要因素。在碘吸附器运行的过程中，活性炭相对特殊，核电厂一般使用“核级活性炭”，燃点需高于330摄氏度，这样能够在核电厂运行过程中让活性炭充分发挥本身的作用。如果核电厂发生火灾，火场内温度快速上升，极有可能温度高于活性炭的燃点。结合现实的来看碘吸附器在火灾情况下被点燃的概率更大，而当前核电厂环境使用的碘吸附器部件的可燃特性是能够满足厂区正常生产需求和满足应急处理所需[1]。

碘吸附器吸附效果使用净化系数来表示，系数大小说明吸附效果。因此碘吸附器的净化系数设计上，常规情况下认为吸附率越大净化系数越大，我国在核电工程施工的碘元素控制中对使用的活性炭有明显规定，要求吸附器所具备的功能至少要满足吸收98% 的碘元素和有机碘。部分核电厂为保证核电厂运行的安全，因此针对吸附效率、净化系数来对部分环境进行调整，要求满足含碘的最低值需求，排放气体含碘元素为最低。设计上核电厂必须要通过通风系统核碘吸附器才可以通过使用。

2. 核电通风系统的设计

在核电厂内，通风系统安装在吸附器的上游，通风系统的效果受到温度、湿度等的影响，正常规定相对湿度不能高于40%。但是核电通风系统运行很难达到，如果相对湿度较高超过40%，电热器就会自动启动升温来降低湿度。碘在高温状态下，吸附能力也增加，净化系数减少，当温度超过330℃时候会引起材料的燃烧而发生火灾。所以在通风设计上要考虑对碘吸附器温度的控制。结合我国关于核电厂防火方面的措施来看，核电厂需要采取非能动手段、能动手段来控制火灾发生，并且要提供必要的灭火措施，比如在通风系统的上游、下游部分安装探测器，一旦出现火灾及时预警，方便工作人员及时制止。在设计中考虑操作、温度、湿度。温度高于121℃的时候吸附能力就降低，所以核电厂的碘吸附过程中尽量将温度控制在这一范围内。湿度也会影响到吸附率，湿度过大会导致系统吸附率降低。随着空气湿度升高，水蒸气会吸附在管壁上减少碘的吸附效率[2]。

3. 碘吸附器在核电厂中的运用
   1. 运用

核电厂项目在国内的发展已经很成熟，作为国内的二代核电厂项目而言，在操作中选择的碘吸附器通风系统有主控制室空调、辅助厂房通风系统等，其中碘吸附器部件使用在主控制室可以取得比较关键的作用。该装置可以在核电厂发生事故的时候开启应急通风，让空气能够从新风口进入，此时空气可以快速处理放射性碘元素，借此来保证环境的安全，让污染系数符合国家的规定与标准。另外辅助厂房通风系统作用中，碘吸附器装置设置在排风过滤装置的后面，主要是在排风中进行放射性碘元素的吸附处理，削弱在正常工况和事故工况下放射性物质在环境中的排放，减少环境污染的概率。二代核电厂通风系统碘吸附器由空调系统、室内通风、核辅助厂房系统、核燃料厂房系统、废弃处理系统组成。主空调系统进行核电厂的应急污染处理，吸附器安装在事故应急系统中，在运作时间内吸附进入新风中的碘元素，保证核放射控制人员的安全，同时也可以保证其他通风系统的使用安全[3]。

3.2关键要点

根据国家核电厂通风系统建设与管理的标准，为在实践中满足规范需要，核电厂通风系统需要安装在下游，结合电厂内部的实际情况，可以在碘吸附器装置外围安装性能良好的感温探测器装置，该装置主要是为及时感知工况，了解核电厂运行中存在的温度变化。核燃料处理的过程中，可以使用不易燃的多孔吸附材料来制作通吸附器。在核电厂的通风系统中，的碘吸附器部件所需要的注意的关键点比较多，和普通的活性炭过滤相比，核电站使用的碘吸附器对装置耐温、抗震各方面要求较高，因此对碘吸附器性能装置方面都有较高的要求，尤其是耐温、耐湿度方面。和其他的化学制剂而言，活性炭物质表现出来的净化效率会随着时间的变化而被削弱，适当的时候核电站环境内要更换新的吸附装置。实际上，从细节方面看，吸附其实是放热的过程，会让核电厂环境中的空气环境温度在瞬间升高。核电厂的排放设计主要目的是降低生产作业过程中的放射性水平，让其符合国家发展以及相关规定，满足放射性水平限值的要求。

结语：

综上，本文通过研究碘吸附装置的特性，结合吸附装置分析我国核电厂通风系统的设计情况，及时了解该部件在实际生产中的价值、作用，最突出的表现是减少生产过程中出现的有害物质，降低空气中的放射性物质占比。将碘吸附装置使用在核电厂通风系统中可以充分发挥价值，保证核电厂的通风情况。

参考文献：

[1]姚岩岩, 高琳锋, 吴振龙,等. 核电厂通风系统碘吸附器效率试验安全性分析[J]. 辐射防护, 2020, 40(1):7-7.

[2]陈晓飞, 管正刚, 冯利法. 氟利昂法碘吸附器过滤效率试验技术研究[J]. 设备管理与维修, 2021(9):3-3.

[3]许旭, 谢贤平, 郭宇航,等. 基于网络流理论的矿井通风系统可靠性评价及应用[J]. 化工矿物与加工, 2020, 49(3):5-5.