创新的核废料清除设计屏蔽容器解决方案

通过商业过滤器去除氢气

根据Martin G. Plys，SCD，废物技术和Fauske＆Associates，LLC的副总裁和福岛服务副总裁副总裁：“许多制造商供应过滤器，适用于从非屏蔽核废料容器中去除氢气的供应过滤器，如200升鼓。通过过滤器去除的氢气速率随过滤器尺寸和材料而变化。制造商提供的关键滤波器规范被称为过滤系数，以每秒摩尔·氢气分数在过滤器上单位表示。典型值范围为10-5至超过2x10-4摩尔/摩尔分数。基于氢浓度选择给定施用的过滤器的尺寸：较低的可燃性极限（LFL），空气中的4％氢）或更严格的LFL标准的25％（其在空气中为1％氢）。

通过屏蔽氢去除问题

屏蔽容器由比传统容器更厚的材料制成。为了使氢从容器中逸出，必须首先穿过钻入屏蔽材料（流动路径）的通道，然后通过过滤器进入周围的气氛。氢从容器逸出的速率取决于过滤器的两侧之间的氢浓度的差异。因为屏蔽保持燃料，以及远离过滤器的大部分氢气，所以通过过滤器的氢气流速减小。因此，通过任何过滤器去除氢气在屏蔽容器中的效果较小，而不是在非屏蔽容器上的相同滤波器。

氢除去在某些情况下，屏蔽容器造成的问题比其他情况更大。对于氢源为放射性分解的系统，这通常不是问题。然而，对于氢源是化学反应的系统，氢源速率通常比辐射分解的速率大得多，这可能使氢去除不切实际。

例如，具有20mm直径为20毫米的孔孔和300mm长度的屏蔽容器将允许氢气仅在未屏蔽容器中的速率（在工程术语中，系统效率10％）。因此，所需的过滤器数量会增加十倍。“

氢去除的创新解决方案

继续帘布层：“从屏蔽容器中去除的氢的关键是降低流动阻力，使得过滤器是主电阻。考虑一种通过屏蔽容器盖子中的一对孔洞向过滤器促进氢循环的布置。图1.立即在过滤器内部的压力室内的氢浓度低于容器中的氢浓度，使得密度差异引起循环。来自集装箱的气体将其中一个孔孔向滤波器下方流入压力孔中然后在另一个钻孔孔中返回容器。在图1中，孔洞以屏蔽目的表示，并且在实践中，将使用双角度设计来防止通过容器盖的直线直线路径。

图1.单滤波器双钻孔布置

我们已经对该设计进行了建模，这表明双孔系统的效率可以在80％至90％的范围内，这取决于容器中的几何形状和氢浓度。因此，对于特定应用所需的滤波器的数量可以是实际目的，不受屏蔽所提供的额外电阻的影响，并且在最糟糕的情况下它只是弱影响。

通过对不同过滤器类型和氢气浓度变化的实验，我们证实了双孔设计的预期性能。图2显示了一个先验期望与实际系统数据的比较示例。”(参见图2的附件)。

图2.实验结果和模型预测

含义和结论

在合作伙伴关系中，Sellafield Ltd.，Westinghouse Electric UK和FaeSke＆Associates，LLC已经构思，建模和实验验证了一种创新的解决方案，以获得具有显着氢气产生速率的屏蔽容器的氢气去除问题。该解决方案允许废金属核燃料和Zeolytes在屏蔽容器中被动储存，该容器通过实用的市售过滤器排出。

Fauske & Associates, LLC (FAI)于1980年由Hans Fauske (D.Sc)， Michael Grolmes (PhD)和Robert Henry (PhD)创立，于1986年成为Westinghouse Electric Co.的全资子公司。FAI在广受赞誉的AIChE DIERS项目和核电工业IDCOR项目中担任早期领导角色。这些活动产生了世界范围内用于描述化学系统的最先进的方法和实验室工具，以及用于分析商业核电厂严重事故的计算机模型。FAI还提供物理学、化学工程、机械工程、核工程、计算机科学和其他领域的高级培训和研究。

FAI拥有几个全面的人员实验室支持：EQ，冠军，全面的热/水力学实验和基本物理科学。FAI拥有10CFR50附录B质量保证（QA）计划，是ISO-17025 / IEC，ISO-9001和Tickit认证。此外，FAI是IACET CEU的授权提供商。

还认识到FAI进行综合植物评估。FAI的核系统集团可帮助客户提升其运营工厂的可用性和可靠性，同时保持监管合规性，延长植物寿命并降低运营和维护成本。

有关更多信息，请在630-887-5207，Plys（AT）Fauske（DOT）COM联系Martin Plys