Un sistema (10) para proporcionar aire sustancialmente libre de contaminantes radiactivos y tóxicos a una zona(14) de habitabilidad de un reactor nuclear,

comprendiendo dicho sistema (10):

al menos una unidad (182) de emergencia de filtrado de aire estructurada y operable para proporcionar airelibre de contaminantes radiactivos y tóxicos a la zona (14) de habitabilidad; y

al menos una fuente (214) de alimentación con energía almacenada estructurada y operable paraproporcionar potencia operativa a cada unidad (182) de emergencia de filtrado de aire, comprendiendocada unidad (182) de emergencia de filtrado de aire:

un alojamiento (186) conectado a una fuente (190) de aire exterior a través de una canalización (194) deentrada y a la zona (14) de habitabilidad a través de una canalización (198) de salida;

un tren (202) de filtros dentro del alojamiento (186), incluyendo el tren (202) de filtros una pluralidad defiltros (210) de aire; y

al menos un conjunto (206) de ventiladores operable, por medio de la fuente (214) de alimentación conenergía almacenada, para generar un flujo de aire desde la fuente (190) de aire exterior, a través deltren (202) de filtros y al interior de la zona (14) de habitabilidad, incluyendo cada conjunto (206) deventiladores un motor (218) que está situado dentro del flujo de aire para calentar y secar el flujo de aire,y en el que la canalización (194) de entrada, el tren (202) de filtros y la canalización (198) de salidaestán dimensionados para proporcionar una pérdida de presión entre el aire que fluye a través de lacanalización (194) de entrada y el aire que fluye a través de la canalización (198) de salida entreaproximadamente 250 Pa y 1250 Pa.

Sistema de filtrado de aire para zona de habitabilidad de un reactor nuclear

Campo

Las presentes enseñanzas se refieren a sistemas y procedimientos para proporcionar aire filtrado a una zona de habitabilidad de unas instalaciones de un reactor nuclear.

Antecedentes

El documento JP 58190835 da a conocer un dispositivo ventilador de acondicionamiento de aire para la cámara central de control de una planta de energía nuclear.

Las siguientes declaraciones de esta sección meramente proporcionan información de antecedentes relacionada con la presente divulgación y pueden no constituir técnica anterior.

Las plantas de energía nuclear requieren sistemas de emergencia para proporcionar “aire limpio” a zonas de habitabilidad de salas de control de la planta (CRHA) en caso de un incidente radiológico y/o tóxico, es decir, la liberación o la fuga accidentales de contaminantes radiactivos y/o tóxicos, gas o humo. Típicamente, se implementan sistemas de almacenamiento de aire presurizado para proporcionar aire limpio y seguro, es decir, aire libre de contaminantes radiactivos y tóxicos, para la habitabilidad de emergencia en la sala de control principal en tales situaciones. Tales sistemas conocidos de almacenamiento de aire presurizado requieren el almacenamiento de grandes tanques de aire presurizado y la instalación de tuberías, conducciones, válvulas, reguladores, instrumentación y controles operativos asociados. Además, deben instalarse sistemas y equipos para evitar la presurización excesiva durante la operación de tales sistemas conocidos de almacenamiento de aire presurizado. Así, los sistemas conocidos de almacenamiento de aire presurizado pueden ser problemáticos de diseñar, caros de instalar, implementar y operar, y problemáticos de mantener.

Además, los diseños de subsistemas conocidos de climatización de la zona de habitabilidad de la sala de control utilizan típicamente una aspiración comercial estándar a través de unidades de gestión del aire (AHU) tipo para hacer circular y acondicionar el aire, es decir, calentar y enfriar el aire dentro de la CRHA. Más en particular, la disposición de tales diseños requiere típicamente que se instalen externamente a la CRHA una o más AHU y ventiladores de retorno/extractores. Por ejemplo, a menudo se sitúan una o más AHU y ventiladores de retorno/extractores en una habitación de equipos mecánicos que está separada de la CRHA. La utilización de AHU y ventiladores externos necesita la instalación de una gran cantidad de canalizaciones aisladas que deben ser guiadas desde el exterior de la CRHA al interior de la CRHA. Tal guiado de las canalizaciones desde el exterior de la CRHA puede ser problemático para satisfacer los requisitos de seguridad relativos a la “infiltración” de aire contaminado radiactivo desde el exterior de la RCHR durante un incidente radiológico y/o tóxico.

Resumen

Según la reivindicación 1, se proporciona un sistema para proporcionar aire sustancialmente libre de contaminantes radiactivos y tóxicos a una zona de habitabilidad de un reactor nuclear. En diversas realizaciones, el sistema puede incluir al menos una unidad de emergencia de filtrado de aire estructurada y operable para proporcionar aire libre de contaminantes radiactivos y tóxicos a la zona de habitabilidad. El sistema puede incluir, además, al menos una fuente de alimentación con energía almacenada estructurada y operable para proporcionar potencia operativa a cada unidad de emergencia de filtrado de aire.

En diversas realizaciones adicionales, el sistema puede incluir al menos una fuente de alimentación con energía almacenada y un par de unidades redundantes de emergencia de filtrado de aire, estando estructurada y siendo operable cada una para proporcionar aire libre de contaminantes radiactivos y tóxicos a la zona de habitabilidad. Cada sistema de emergencia de filtrado de aire puede incluir un alojamiento conectado a una fuente de aire exterior a través de una canalización de entrada y a la zona de habitabilidad a través de una canalización de salida, un tren de filtros que incluye una pluralidad de filtros de aire, y un par de conjuntos redundantes de ventiladores. Cada conjunto de ventiladores es operable, por medio de la fuente de alimentación con energía almacenada, para generar un flujo de aire desde la fuente de aire exterior al interior de la zona de habitabilidad aspirando aire desde la canalización de entrada, obligando al aire a atravesar el tren de filtros para separar por filtración contaminantes radiactivos y/o tóxicos, y obligando al aire filtrado a atravesar la canalización de salida hacia el interior de la zona de habitabilidad. Cada conjunto de ventiladores incluye un motor que está situado dentro del flujo de aire para calentar y secar el flujo de aire.

Según otro aspecto, se proporciona un procedimiento para proporcionar aire sustancialmente libre de contaminantes radiactivos y tóxicos a una zona de habitabilidad de una sala de control de un reactor nuclear. En diversas realizaciones, el procedimiento incluye desactivar un subsistema de suministro de aire fresco cuando se liberan desde el reactor nuclear contaminantes radiactivos y/o tóxicos, estando estructurado y siendo operable el subsistema de suministro de aire fresco para proporcionar un aire de reabastecimiento a la zona de habitabilidad durante la operación normal del reactor nuclear. El procedimiento puede incluir, además, proporcionar energía eléctrica desde al menos una fuente de alimentación con energía almacenada a al menos una de un par de unidades redundantes de emergencia de filtrado de aire cuando se liberan del reactor nuclear contaminantes radiactivos y/o tóxicos. El procedimiento puede incluir, además, generar un flujo de aire desde una fuente de aire exterior, a través de al menos una unidad de emergencia de filtrado de aire y al interior de la zona de habitabilidad utilizando la energía eléctrica de la al menos una fuente de alimentación con energía almacenada para operar un motor respectivo de al menos uno de un par de conjuntos redundantes de ventiladores incluidos en cada unidad de emergencia de filtrado de aire. Cada motor puede estar situado dentro del flujo de aire y ser operable para hacer girar un ventilador del respectivo conjunto de ventiladores para generar el flujo de aire. El procedimiento puede incluir, además, filtrar el flujo de aire para eliminar contaminantes radiactivos y/o tóxicos del mismo aspirando aire de la fuente de aire exterior al interior de la al menos una unidad de emergencia de filtrado de aire a través de una canalización de entrada de la respectiva unidad de emergencia de filtrado de aire. El aire es entonces obligado a atravesar un tren de filtros de la respectiva unidad de emergencia de filtrado de aire para separar por filtración los contaminantes radiactivos y/o tóxicos, y el aire filtrado es obligado entonces a atravesar la canalización de salida de la respectiva unidad de emergencia de filtrado de aire hacia el interior de la zona de habitabilidad. Además, el procedimiento también puede incluir calentar y secar el flujo de aire utilizando el calor generado por la operación del respectivo motor situado dentro del flujo de aire.

Se harán evidentes áreas adicionales de aplicabilidad de las presentes enseñanzas a partir de la descripción proporcionada en el presente documento. Debería entenderse que la descripción y los ejemplos específicos están pensados con fines de ilustración únicamente

Dibujos

Los dibujos descritos en el presente documento son únicamente con fines de ilustración, y no se pretende que limiten el alcance de las presentes enseñanzas en modo alguno.

La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de filtrado y acondicionamiento de aire (AFC) para una zona de habitabilidad de unas instalaciones de un reactor nuclear según diversas realizaciones de la presente divulgación. La Figura 2 es un diagrama de bloques de un subsistema de filtrado y acondicionamiento de aire de las operaciones normales del sistema de AFC mostrado en la Figura 1 según diversas realizaciones de la presente divulgación. La Figura 3 es un diagrama de bloques que ilustra un subsistema de filtrado de emergencia del sistema de AFC mostrado en la Figura 1 según diversas realizaciones de la presente divulgación. La Figura 4 es un diagrama de bloques en corte transversal de una unidad de emergencia de filtrado de aire que incluye el subsistema de filtrado de emergencia mostrado en la Figura 3 según diversas realizaciones de la presente divulgación.... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (10) para proporcionar aire sustancialmente libre de contaminantes radiactivos y tóxicos a una zona

(14) de habitabilidad de un reactor nuclear, comprendiendo dicho sistema (10) :

al menos una unidad (182) de emergencia de filtrado de aire estructurada y operable para proporcionar aire libre de contaminantes radiactivos y tóxicos a la zona (14) de habitabilidad; y al menos una fuente (214) de alimentación con energía almacenada estructurada y operable para proporcionar potencia operativa a cada unidad (182) de emergencia de filtrado de aire, comprendiendo cada unidad (182) de emergencia de filtrado de aire:

un alojamiento (186) conectado a una fuente (190) de aire exterior a través de una canalización (194) de entrada y a la zona (14) de habitabilidad a través de una canalización (198) de salida; un tren (202) de filtros dentro del alojamiento (186) , incluyendo el tren (202) de filtros una pluralidad de filtros (210) de aire; y al menos un conjunto (206) de ventiladores operable, por medio de la fuente (214) de alimentación con energía almacenada, para generar un flujo de aire desde la fuente (190) de aire exterior, a través del tren (202) de filtros y al interior de la zona (14) de habitabilidad, incluyendo cada conjunto (206) de ventiladores un motor (218) que está situado dentro del flujo de aire para calentar y secar el flujo de aire, y en el que la canalización (194) de entrada, el tren (202) de filtros y la canalización (198) de salida están dimensionados para proporcionar una pérdida de presión entre el aire que fluye a través de la canalización (194) de entrada y el aire que fluye a través de la canalización (198) de salida entre aproximadamente 250 Pa y 1250 Pa.

2. El sistema de la Reivindicación 1 en el que la canalización (194) de entrada, el tren (202) de filtros y la canalización (198) de salida están dimensionados para proporcionar un flujo de aire de presión positiva a través de la zona (14) de habitabilidad entre aproximadamente 8500 l/min y 14200 l/min.

3. El sistema de la Reivindicación 2 en el que el motor (218) tiene una potencia nominal entre aproximadamente 370 W y 1490 W.

4. El sistema de la Reivindicación 1 en el que la canalización (194) de entrada, el tren (202) de filtros y la canalización (198) de salida están dimensionados para proporcionar un flujo de aire a través de la zona (14) de habitabilidad suficiente para evacuar y diluir el aire que fluye a través de la zona (14) de habitabilidad, de modo que la zona (14) de habitabilidad pueda incurrir en una infiltración de aire no filtrado entre aproximadamente 28 l/min y 368 l/min.

5. El sistema de la Reivindicación 1 en el que la canalización (194) de entrada tiene conexión de fluido con la fuente (190) de aire exterior en una ubicación fija, con respecto al reactor nuclear, en la que se ha determinado que es muy probable que la fuente (190) de aire exterior tenga la menor concentración de contaminantes radiactivos y/o tóxicos cuando se liberan del reactor nuclear contaminantes radiactivos y/o tóxicos.

6. El sistema de la Reivindicación 1 en el que cada tren (202) de filtros comprende:

un primer filtro (210A) de particulados para eliminar del flujo de aire unos primeros contaminantes; un segundo filtro (210B) de particulados para eliminar del flujo de aire unos segundos contaminantes, siendo los segundos contaminantes menores que los primeros contaminantes; al menos un filtro (210C) de carbón para filtrar el flujo de aire de manera aromática; y un tercer filtro (210D) de particulados para eliminar polvo de carbón del flujo de aire.

7. Un sistema para proporcionar aire sustancialmente libre de contaminantes radiactivos y tóxicos a una zona de habitabilidad de una sala de control de un reactor nuclear, comprendiendo dicho sistema:

al menos una fuente de alimentación con energía almacenada; y un par de unidades redundantes de emergencia de filtrado de aire, estando estructurada y siendo operable cada una para proporcionar aire libre de contaminantes radiactivos y tóxicos a la zona de habitabilidad, comprendiendo cada sistema de emergencia de filtrado de aire:

un alojamiento conectado a una fuente de aire exterior a través de una canalización de entrada y a la zona de habitabilidad a través de una canalización de salida; un tren de filtros dentro del alojamiento, incluyendo el tren de filtros una pluralidad de filtros de aire; y un par de conjuntos redundantes de ventiladores, cada uno de los cuales es operable, por medio de la fuente de alimentación con energía almacenada, para generar un flujo de aire desde la fuente de aire exterior al interior de la zona de habitabilidad aspirando aire desde la canalización de entrada, obligando al aire a atravesar el tren de filtros para separar por filtración contaminantes radiactivos y/o tóxicos, y obligando al aire filtrado a atravesar la canalización de salida hacia el interior de la zona de habitabilidad, incluyendo cada conjunto de ventiladores un motor que está situado dentro del flujo de aire para calentar y secar el flujo de aire, en el que la canalización de entrada, el tren de filtros y la canalización de salida están dimensionados para proporcionar una pérdida de presión entre el aire que fluye a través de la canalización de entrada y el aire que fluye a través de la canalización de salida de aproximadamente 250 Pa a 1250 Pa.

8. Un procedimiento para proporcionar aire sustancialmente libre de contaminantes radiactivos y tóxicos a una zona de habitabilidad de una sala de control de un reactor nuclear, comprendiendo dicho procedimiento:

desactivar un subsistema de suministro de aire fresco cuando se liberan desde el reactor nuclear contaminantes radiactivos y/o tóxicos, estando estructurado y siendo operable el subsistema de suministro de aire fresco para proporcionar un aire de reabastecimiento a la zona de habitabilidad durante la operación normal del reactor nuclear; proporcionar energía eléctrica desde al menos una fuente de alimentación con energía almacenada a al menos una de un par de unidades redundantes de emergencia de filtrado de aire cuando se liberan del reactor nuclear contaminantes radiactivos y/o tóxicos; generar un flujo de aire desde una fuente de aire exterior, a través de al menos una unidad de emergencia de filtrado de aire y al interior de la zona de habitabilidad utilizando la energía eléctrica de la al menos una fuente de alimentación con energía almacenada para operar un motor respectivo de al menos uno de un par de conjuntos redundantes de ventiladores incluidos en cada unidad de emergencia de filtrado de aire, estando situado cada motor dentro del flujo de aire y siendo operable para hacer girar un ventilador del respectivo conjunto de ventiladores para generar el flujo de aire; filtrar el flujo de aire para eliminar contaminantes radiactivos y/o tóxicos del mismo aspirando aire de la fuente de aire exterior al interior de la al menos una unidad de emergencia de filtrado de aire a través de una canalización de entrada de la respectiva unidad de emergencia de filtrado de aire, obligando al aire a atravesar un tren de filtros de la respectiva unidad de emergencia de filtrado de aire para separar por filtración los contaminantes radiactivos y/o tóxicos, y obligando al aire filtrado a atravesar la canalización de salida de la respectiva unidad de emergencia de filtrado de aire hacia el interior de la zona de habitabilidad; y calentar y secar el flujo de aire utilizando el calor generado por la operación del respectivo motor situado dentro del flujo de aire, comprendiendo el filtrado del flujo de aire la utilización de la canalización de entrada, el tren de filtros y la canalización de salida para canalizar y filtrar el flujo de aire, estando dimensionados la canalización de entrada, el tren de filtros y la canalización de salida para proporcionar una pérdida de presión entre el aire que fluye a través de la canalización de entrada y el aire que fluye a través de la canalización de salida entre aproximadamente 250 Pa y 1250 Pa.

9. El procedimiento de la Reivindicación 8 en el que la generación del flujo de aire comprende la utilización de la canalización de entrada, el tren de filtros y la canalización de salida para canalizar y filtrar el flujo de aire, estando dimensionados la canalización de entrada, el tren de filtros y la canalización de salida para proporcionar un flujo de aire de presión positiva a través de la zona de habitabilidad entre aproximadamente 8500 l/min y 14200 l/min.

10. El procedimiento de la Reivindicación 8 en el que la generación del flujo de aire comprende la utilización de la canalización de entrada, el tren de filtros y la canalización de salida para canalizar y filtrar el flujo de aire, estando dimensionados la canalización de entrada, el tren de filtros y la canalización de salida para proporcionar un flujo de aire a través de la zona de habitabilidad suficiente para evacuar y diluir el aire que fluye a través de la zona de habitabilidad, de modo que la zona de habitabilidad pueda incurrir en una infiltración de aire no filtrado entre aproximadamente 28 l/min y 368 l/min.

11. El procedimiento de cualquiera de las Reivindicaciones 8 a 10 en el que la generación del flujo de aire comprende la operación del respectivo motor, teniendo el motor respectivo una potencia nominal entre aproximadamente 370 W y 1490 W.