核电厂安全壳内发生LOCA或主蒸汽管道断裂等事故时,安全壳内高能管线破裂,破口介质的喷放力将对周围的保温材料、土建结构及设备的涂漆以及其他物质等形成冲击破坏,从而导致大量各类碎渣的产生,如果碎渣传递至安全注入喷淋、安全喷淋系统入口处的水池(例如二代加压水堆机组中的地坑,三代压水堆机组中内置换料水箱IRWST)并沉积在其内部设置的过滤器上,滤网上的碎渣累积将会引起碎渣层压降的增加,进而有可能导致安全注入系统或安全壳喷淋系统及泵产生流量不足、汽蚀等问题,影响核电厂安全。
在事故工况下,安全壳喷淋系统、安全注入系统要投入使用,利用IRWST水(或地坑汇集的水)进行堆芯注入和安全壳喷淋,为了保证喷淋水质,有必要进行IRWST内(或地坑汇集的水)碎渣的过滤。安全系统泵吸入口过滤器即起到过滤杂质的作用。安全壳内安注系统和安全壳喷淋系统泵吸入口处的过滤器,是核电厂安全系统的重要设备。核电站安全系统泵吸入口过滤器是一种过滤杂质的机械类设备,它安装于泵吸入口处,能够过滤带有大量碎渣的水,并能承受碎渣积聚而带来的负荷。它的工作原理是,过滤器下游安装有安全系统泵,泵的运行产生吸水的作用,导致IRWST水(或地坑水)通过过滤器,由于过滤器的阻挡,碎渣滞留在过滤器上游,从而使进入过滤器下游的水的水质满足系统运行要求,避免过量碎渣进入下游管道和堆芯,影响设备的运行或者堆积在堆芯内影响堆芯余热导出。
截至2012年12月,传统过滤器直接安装在安全注入系统或安全壳喷淋系统泵吸入口,采用滤网过滤碎渣,见图1,图中1为传统过滤器,2为安全注入系统或安全壳喷淋系统泵,3为反应堆堆芯。
为了防止产生流量不足、汽蚀等问题,传统过滤器需要具有较大的过滤面积,保证过滤器整体压降在限值内。因此传统过滤器的布置需要占据相当大空间,以二代压水堆核电厂为例,地坑过滤器布置占据了一半的环廊面积。同时由于流通面积过大,还导致通过滤网的微粒和纤维较多,可能影响反应堆堆芯的热量导出。