本创新技术涉及核能工业中氢气安全管理,包括一种新型催化元件和氢气复合器及其操作方式。该催化元件设计为水滴形状,其三维流线型结构有效提升二维流效率。
背景技术
在压水堆发生严重事故(LOCA事故)时,核燃料组件包壳的锆合金会与水蒸气之间发生锆水反应,产生并释放大量的氢气到安全壳中。
锆合金会与水蒸气之间发生锆水反应的反应式:Zr+2H2
O→ZrO2
+2H2
↑。
氢气与水蒸气、空气混合形成可燃性混合气体。当氢气浓度达到可燃性极限后,可能发生扩散燃烧、爆燃或爆轰等现象,进而破坏安全壳的完整性,并造成放射性物质释放到环境中,对外部公众与环境造成不可逆的损害。
目前世界各国高度重视核电厂严重事故工况下安全壳内的氢气行为。作为主要的研究热点,氢气缓解措施作为应对潜在的氢气风险的直接技术手段,非能动消氢技术也成为了核电厂氢气风险控制技术的研究热点其中,非能动氢气复合器由于具有无需外部能源、能够在常温低浓度氢气条件下快速启动、无运动部件、非能动持续消氢等优点,成为了世界各国广泛采用的核电厂严重事故消氢设备。非能动氢气复合器利用覆盖在催化元件表面的贵金属催化剂使氢气和氧气在其表面发生催化氧化反应产生水,并利用反应所产生的热量使气体流动,在氢气复合器装置内部产生“烟囱效应”,进而形成自然循环来维持装置的持续运行。然而,现有技术中的非能动氢气复合器中的催化元件的结构设计在减小气体流动阻力以及提高消氢能力方面还有待提高。
实现思路