安全壳氢气控制方法研究

余小权

（中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，四川 成都610213）

0 引言

美国三哩岛核电厂事故过程中，反应堆压力容器上部不可凝气体的积聚对电厂安全造成了重大威胁。燃料元件的主要成分包括锆氧化物，在发生燃料包壳破损的严重事故下，锆—水反应会产生大量的氢气，最终由于氢气燃烧造成了约0.2 MPa的峰值压力，对安全壳内的设备造成了破坏并直接威胁到安全壳的完整性。

在严重事故下，氢气燃烧爆炸是造成核电厂安全壳失效的主要原因之一。当安全壳内的氢气浓度达到一定比例时，在外界条件（例如，温度、压力、氧气浓度等）适合的情况下，可能会发生氢气迅速燃烧或爆炸，从而造成与安全有关的设备和系统的局部损坏，甚至损坏安全壳的结构，造成大量的放射性物质进入环境。因此，在核电站的设计中设置完善的安全壳消氢系统、特别是严重事故情况下的消氢措施，是保证反应堆安全的一个重要方面。

本文调研了核电厂常用的除氢方法，并对除氢方法的特点进行分析，从而为核电厂除氢系统的设计提供参考。

1 核电行业除氢主要工艺

核电站内有关氢气缓解措施的目标主要是防止安全壳结构的失效从而防止不可控的放射性物质释放。在严重事故进程中或者事故后长期阶段里，氢气燃烧可能会威胁安全壳的完整性和封闭性，除非特定的设计可以防止基础设备不会受到氢气燃烧的影响。……