【国家标准(GB)】 轻水堆核电厂放射性废气处理系统技术规定

中华人民共和国国家标准
轻水堆核电厂放射性
暖气处理系统技术规定
The technical rules about gaseousradioactive waste processing systemfor light water reacter plants1主题内容与适用范围
GB 9136-88
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）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
GB6249核电厂环境辐射防护规定HAF0200核电厂设计安全规定
3术语
3.1覆盖气体
在一定压力下，充入液体贮槽空间，以防止漏入空气用的情性气体。3.2低温吸时系统
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）-种可处置的干式过滤器，对0.3μm粒径的微粒，其最低过滤效率为99.97%（用磷苯二甲酸二宰酯-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、建造和运行，而不一定采用其中国家环境保护局1988-05-25批准1988-09-01实施
的建议。
4目标
GB9136—88
本标准规定的一系列要求，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产生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、\N、19O、1F、37Ar、\Ar和14C）、放射性碘（单质、有机和无机碘）、微粒和氛。氛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，所以随系统释放的氛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。表1压水堆放射性废气处理前的碘-131、惰性气的预期量和设计基准量放射性活度1》
废气来源
废气处理系统”
不带化容控制
系统除气的贮存
系统
用于容积控制
箱除气的吸附或
减容系统
用于化容控制
系统除气的吸附
或减容系统
情性气体
预期量
1.41×105(3.80×10)
9.25×1016(2.50×10°)bZxz.net
1.18×101(3.20X×10)
设计基准量”
预期量
瑛181
Bg/a(Ci/a)
设计基准量
废气来源
空气喷射器排气3
不带化容控制
系统除气的贮存
系统
用于容积控制
箱除气的吸附或
减容系统
用于化容控制
系统除气的吸附
或减容系统
排污扩容器排气
不进行凝结水
净水的全蒸发处
理的U型管蒸汽
发生器
进行凝结水净
化的全蒸发处理
的U型管蒸汽发
生器
GB9136—88
续表1
放射性活度\
惰性气体
预期量
9.62×1012(260)
2.07X1012(56)
1. 07X1012(29)
设计基准量5)
预期量
碘-a
1.00×10°(0.027)
6.66X10°(0.18)
3.15×109(0.085)
注：1）所有数据均以单堆功率3400MW（热)为依据。Bq/a(Ci/a)
设计基准量
9.62X100(2.6)
6.29X101(17)
3.00×1011(8.1)
2）预期活度是依据美国核学会标准ANS-18.1/N237&轻水堆正常运行情况下的放射性源项》计算的。3）一回路至二回路的冷却剂泄漏率的预期值为45kg/d，设计基准值为550kg/d。4）不适用于一次通过型蒸汽发生器。5）情性气体设计基准量是按照1%燃料元件破损率和额定反应堆热功率为依据的。表2压水堆放射性废气处理系统设计基准进气量数
废气来源
容积控制箱
连续吹扫除气
间隙吹扫除气
脱气塔（除气器）
硼回收脱气塔间隙排气）
化容控制系统下泄除气器（连续排气）组成
H
H.N或混合气
H2
H2
m\/h
正常范围
1.19~~2.382
0~6.80
0.43~2.28
0.51~1.36
L/s
量
年排基
m3/a
0.3~0.6
0~2
0.11~~0.6
0.13~0.36
85003
85
100
4200
废气来源
反应堆冷却剂疏水箱
随控制液位间断排气
随变液位排气
稳压器御压箱\
燃料检验
注：1）在停堆除气期间，改为100%氮气GB9136—88
续表2
组成
H2、N2或混合气
H2、Nz或混合气
N
N
m\/h
数
正常范围
0~8.50
0~8.50
0~68
6.80
L/s
0～2
0～2
0~20
-2
量
2）由流人复合器的最大气量20L/s压缩机能力>和复合器排气中的最大氢浓度4%决定，3）根据一次启动和停堆操作。
4）对于某些核电厂，没有此项。表3沸水堆放射性废气处理前的碘-131、惰性气的预期量和设计基准量放射性活度\
废气来源
主冷凝器排气
压盖密封排气
用一回路蒸汽时
用洁净蒸汽时
机械真空泵排气
预期量
情性气体”
设计基准量
5.55×106(1.5×10)
5.55×10(1.5×10)
Xel8$1.30X10/3(350)
注：1）以单堆功率3400MW(热）为依据。2）放射性情性气体同位素的混合物。3）预期量是经30min衰变后的。不采用“
预期量
碘-181
年排童
m/a
6
340
60
Bq/a(Ci/a)
设计基准量
1.85×10(5.0)
7.40×10*(0.02)
1.11×10*(0.03)
4）采用1.11×10Bq/s(3.0×10°uCi/s)(连续30d)作为设计基准量。表4沸水堆放射性废气处理系统设计基准进气量废气来源
主冷凝器排气系统
压盖密封排气系统
机械真空泵排气系统
初始抽真空排气时
运行期间再起动或
使用时
组成
H2+02
漏入空气
初始空气
水蒸气
蒸汽和空气
空气
空气+H+
注：1）空气漏入量，按每套冷凝器为17m2/h考虑。2）按空气喷射器技术规定考虑。m*/h
0.10/MW（热）
511)
4252)
正常流量
9.25×1011(25)
L/s
0.03MW(热）
14
120
系统设计条件下的饱和值
按汽轮机缝隙的两借条件
流量按泵额定能力，总量按冷凝器容积，正常运行每年40h考虑
5.1压水堆放射性废气的来源
GB 9136-88
压水堆放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，都应送至放射性废气处理系统。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，可能含有放射性气体、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。这种排气都可能含有放射性惰性气、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蒸汽，则密封蒸汽量约为主汽流的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。如果采用洁净汽作为密封，蒸汽用量如前述，但放射性物质的含量仪为蒸汽冷凝液中所含的氟量。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
GB9136—88
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。至排风系统
脱气塔
容积控制箱
冷却剂硫水箱
燃料检验
容积控制箱
供给氢
供给氮
蒸发器排气
疏水箱排气
稳压器卸压箱排气
缓冲罐
压缩机
除l器
至度液处理系统
一返回
丧变箱
图1压水堆废气贮存处理系统
至排风系统
停雄用衰变箱
压机
预热器
加氧
会
过滤器
至排风系统
过滤器
冷费器
至容积控制系统
或度滤处理系统
返回（用于稀释）
图2用于容积控制箱除气的乐水堆废气减容-贮存处理系统衰变箱
容积控制箱
脱水塔
冷却剂疏水箱
稳压器卸压箱
燃料检验
缓冲罐
冷凝器
至废被处理系统
GB 9136--88
压缩机
氮气内循环型复合系统
压缩机
（循环用）：
复合器
变箱
预热露
（必要时）
加摄
至排风系统
过滤器
图3用于化容控制系统除气的压水堆废气减容-贮存处理系统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氟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能将废气由一个此存箱转移到另一个忙存箱。办。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。能对贮存箱内气体取样。
c.
d.t
能用-一种惰性气体吹扫每个贮存箱。能在排放前对废气进行分析，及在排放期间监测。e.
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.
吹挡气在通过…个闭合管路系统启送往监测排放口。系统应室少备有三个气体衰变箱。c.
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氧氧燃爆范围，也可以通过氢-氧复合法除氢，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示出一个间欧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如以处理。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，GB9136—88
剩余气（主要为氮和情性气返回缓冲罐。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.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
t.
号。
能充分处理在停堆、启动及正常运行期间排出的废气。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。保证不会在催化剂床内有凝结水产生。能使氢和氧复合以减少燃爆危险性。可由多个贮存箱提供衰变所需的贮存量。能使废气由一个衰变箱转移到另一个衰变箱。可使衰变箱内的气体在取样后经监测排放口排放。能用一种悄性气吹扫整个系统。对未设计成抗爆的贮存系统，必须能探测其中的潜在爆炸性混合气的形成，并能发出报警信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。用具有抗爆能力的可靠设备进行氢氧催化复合反应。b.
c.
借助冷却和分离水分来控制气体的湿度。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d.
电加热法预热。
吹扫气通过闭合的管路系统被送往监测排放口排放。e.
在不引起燃烧的条件下排放气体。f.
至排风系统
容积控制箱
脱气塔
冷却剂蔬水箱
稳压器御压箱
燃料检验
干燥器
吸附器
至腹液处理系统
返回容积控制箱
过滤器
压缩机
图4压水堆废气吸附处理系统
6.1.3吸附处理系统
图4示出一个吸附处理流程，它可以处理化容控制系统的脱气塔排气、容积控制箱吹扫气和无氧槽排气。这些含氢为主的废气，首先经除混，再经活性炭吸附床滞留衰变，然后向环境排放或返回循环使用。如废气返回容积控制箱，则还须将其压缩。6.1.3.1工若过程要求
吸附处理系统必须具有下列工艺特点：GB9136—88
能除去废气中的水分，以达到吸附剂的湿度要求。a.
b.
c.
警信号。
d.
炭吸附床能提供符合第4章“目标”的足够的滞留时间。对未设计成抗爆的吸附系统必须能探测其中的潜在爆炸性混合气的形成和积累，并能发出报能用一种情性气吹扫整个系统。6.1.3.2可采用的工艺设计方法
a.
b.
e.
利用冷却、干燥剂干燥或低温析出等方法控制废气湿度。活性炭吸附可作为滞留衰变的主要方法。采用高效过滤器过滤放射性微粒。通过闭合管路系统将吹扫气送往监测排放口排放。在正常运行期间，干燥器再生时不向大气排气。6.1.3.3活性炭吸附床滞留时间
炭吸附滞留时间必须按第4章“目标”要求的去污系数确定。吸附过程关系见下式：T=edM/F
式中：T-
Kd -
M -
F
平均带留时间，$；
一动态吸附系数，cm/g；
吸附剂重量，8
气体流量，cm/s。
上述参数均为运行条件值。氮和氙的动态吸附系数值与活性炭类型、相对湿度、温度、压力以及其他影响因素有关，所以在设计吸附床时必须选定所用炭的类型、数量及系统运行条件，以达到设计基准要求的滞留时间。
6.2沸水堆废气处理系统工艺设计至排风系统
顾热器
稀释蒸汽
（必要时）
空气喷射器
主冷器
机械真空泵
压盖密封排气
复合器
冷凝器
至热阱
冷凝器
至热阱
衰变箱
干燥器
或
冷凝器
吸附器
过滤器
至热阱或度液处理系统
主冷器空气喷射器排气系统
至排风系统
风机
衰变（如有放射性）
压盖密封和真空排气系统
图5沸水堆废气处理系统

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