Аэрозольные фильтры для АЭС

Аэрозольные фильтры для АЭС предназначены для предотвращения выбросов радиоактивных загрязнений в воздушную среду.

АФ позволяют очистить воздушные массы от токсичных выбросов.
Системы фильтрации воздуха атомных электростанций (АЭС) служат для защиты от радиоактивных частиц и газов, которые могут генерироваться загрязненными системами.
Это важнейший актив на любой АЭС.
Применяется только проверенное оборудование.
Инновации в области фильтрации воздуха сыграли ключевую роль в ядерной отрасли.

На АЭС существует 2 основных типа систем фильтрации воздуха:

• нерадиоактивная фильтрация воздуха;
• потенциально радиоактивная система фильтрации воздуха.

К нерадиоактивным системам фильтрации воздуха относятся системы, всасывающие атмосферный воздух извне.

Этот тип системы подачи воздуха играет важную роль в общем процессе очистки воздуха.
Его задача - удалить загрязнения из наружного воздуха, в тч. частицы пыли.
Система воздухопритока также может включать:

• термообработку воздуха (для повышения или понижения температуры окружающего воздуха в зависимости от параметров наружного воздуха и особенно времени года);
• приточные вентиляторы;
• предварительные фильтры;
• фильтры HEPA - высокоэффективный воздушный фильтр для твердых частиц;
• вытяжные вентиляторы;
• демпферы - распределители.

Потенциально радиоактивные системы фильтрации воздуха

Расположены в здании реактора или защитной оболочке.
В этой зоне йод образуется при делении внутри ТВЭЛов и может находиться в виде газа или аэрозоля в атмосфере загрязненных зон АЭС.
Конструкция и устройство системы фильтрации аналогичны системе нерадиоактивной фильтрации воздуха, но со значительным добавлением ловушки для йода.
Этапы фильтрации будут следовать порядку предварительной фильтрации, фильтрации HEPA и фильтрации с йодной ловушкой.
В ловушках для йода обычно используется активированный уголь с высокой пористостью для удовлетворения потребностей в адсорбции и предотвращения рассеивания йода во время нормальной работы или в случае аварии.
Воздушный поток является ключевой характеристикой системы фильтрации воздуха, которая обеспечивает правильную изоляцию и предотвращает любую утечку из потенциально загрязненного воздуха.

Фильтры HEPA - высокоэффективный воздушный фильтр для твердых частиц.

Это тип гофрированного механического воздушного фильтра - согласно определению Минэнерго США.
Может удалить не менее 99,97% пыли, пыльцы, плесени, бактерий и любых переносимых по воздуху частиц размером 0,3 микрона (мкм).
Ядерный сектор первым разработал HEPA-фильтры, созданные в 1940^х гг. в рамках секретного Манхэттенского проекта.

СССР

В СССР аэрозольные фильтры для АЭС типа фильтра Петрянова (ФП) выпускал завод Двигатель, расположенный в эстонском г. Таллине.
ФП - многослойный фильтр из слоев полимерных волокон диаметром до 2,5 мкм, нанесенных на марлевую подложку.
На волокнах фильтрующей ткани формировались заряды, которые могли сохраняться в течение длительного времени, обеспечивая высокую эффективность улавливания частиц.
Частицы поляризовались полем волокна и осаждались на нем.
Ныне завод закрыт.
На его месте создана рекреационно- бизнес зона.

В России ФГУП ГНЦ РФ Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского (ГНЦ РФ ФЭИ) - разработчик фильтрационного оборудования для систем вентиляции АЭС.
В ГНЦ РФ ФЭИ ведутся НИОКР понаправлениям:

• фильтрационное оборудование для действующих АЭС:
• аэрозольные фильтры,
• йодные фильтры - сорберы нового поколения;
• фильтрационное оборудование для проектируемых АЭС:
• установки фильтровальные комбинированные (УФК),
• пассивные системы фильтрации для аварийных режимов на АЭС.

2- слойные аэрозольные фильтры

ГНЦ РФ ФЭИ разработан высокоэффективный стекловолокнистый аэрозольный фильтр:

• в стандартных габаритах фильтров Д-23 и А-17;
• двухступенчатая конструкция;
• изменяемое соотношение поверхностей обеих секций может учитывать параметры улавливаемых аэрозолей очищаемой среды.

Изменения радиоактивных аэрозолей:

• концентрация пределах ~0,03 мг/м³ - ~1,0 мг/м³;
• размер частиц ~0,2 мкм - 5,0 мкм и более.

Если в спектре больше мелких частиц, возрастает роль высокоэффективной 2^й ступени, если больше относительно крупных частиц - больше работает 1^я ступень фильтра.

Материал фильтра:

• 1 ступень - полотно из полиэстера или объемный материал из стекловолокна;
• 2 ступень:
• стеклобумага укладывается внутри корпуса зигзагообразно с дистанционированием с помощью алюминиевых сепараторов,
• формируется путем микроплиссеровки стеклобумаги с последующей V-образной укладкой внутри корпуса.
• в обоих вариантах:
• корпус может быть либо деревянный либо металлический,
• секция предварительной очистки - выемная или неразборная.

Фильтр ФАС-3500-Д

Преимущества:

• отсутствуют алюминиевые сепараторы, что снижает стоимость фильтра;
• увеличена поверхность фильтрации:
• снижается аэродинамическое сопротивление фильтра,
• уменьшаются энергозатраты на прокачку воздуха,
• удешевляется утилизация отработавшего фильтра.

Преимущества ФАС-3500-Д перед 1 -ступенчатыми фильтрами типа ФП:

• повышенная пылеемкость, до 2 раз;
• высокая эффективность очистки по наиболее проникающим частицам в течение всего срока эксплуатации фильтра, в тч. в условиях ионизирующего излучения и повышенной влажности воздуха, до 98,0 % при t = 30 ^оС;
• повышенная термостойкость фильтра за счет использования негорючих и трудногорючих материалов:
• длительно - до 100 ^оС,
• 150 ^оС - кратковременно, до 4 часов.

Серийное производство разработанных в ГНЦ РФ ФЭИ фильтров освоено в предприятии Фильтр в п. Товарково Калужской области.

Установка фильтровальная комбинированная УФК-3500

Разработана в ГНЦ РФ ФЭИ.
Предназначена для строящихся и проектируемых АЭС.
Обеспечивает комплексную очистку воздуха от примесей.

Для действующих АЭС РФ очистка воздуха производственных помещений от различных радиоактивных аэрозолей йода и йодных соединений проводят с помощью аэрозольных фильтров и йодных фильтров-сорберов, пространственно разнесенных друг от друга. Это не оптимально, ресурс фильтров-сорберов понижен из-за отравления аэрозолями и попадания капель воды.

В УФК в едином агрегате обеспечивается комплексная очистка воздуха от капельной влаги, аэрозолей, радиойода с требуемой эффективностью.

Установка УФК-3500 рассчитана на производительность 3500 м³/час и включает последовательно установленные блоки:

• каплетуманоуловитель;
• нагреватели;
• фильтр предварительной очистки от радиоактивных аэрозолей;
• фильтр тонкой (высокоэффективной) очистки от радиоактивных аэрозолей;
• фильтр йодной очистки, состоящий из различных типов параллельно включенных модулей.

Блок нагревателей гарантирует отсутствие капельной влаги и требуемое снижение относительной влажности воздуха, а блок аэрозольных фильтров - отсутствие твердой дисперсной фазы в воздухе, поступающем на блок йодной очистки.

Набор и количество секций УФК в каждом конкретном случае определяется с учетом вида и концентрации предполагаемых аэрозолей и газовых примесей, поступающих с воздухом. Сменные модули блоков (секций) УФК являются унифицированными для всего типоразмерного ряда.