谈核通风净化技术及工程应用

卢飞、钟永波

摘要：核通风净化技术是一种针对核工程和核设施中的空气处理需求而发展起来的技术，核工程和核设施对空气质量有严格的要求，研发和应用核通风净化技术对于确保室内空气质量、保护工作人员和环境的安全至关重要。本文将探讨核通风净化技术的基本原理和工程应用方面的关键问题，望为相关领域的研究人员和工程师提供参考。

关键词：核通风净化；项目工程；技术应用

引言：随着核工程和核设施的不断发展和广泛应用，确保室内空气质量和保护工作人员和环境安全成为一个重要的议题。核工程和核设施中存在着大量的有害气体、放射性物质和污染物，需要通过合适的通风净化技术处理和清除，核通风净化技术作为一种专门针对核工程和核设施而发展的技术，具有独特的特点和要求。

一、核通风净化技术

核通风净化技术是指用于维护核设施中清洁和安全环境的系统和过程，该技术对于清除有害污染物和气体以及确保工人和周围环境免受辐射暴露至关重要。例如：在某工程中使用高效微粒空气（HEPA）过滤器，HEPA过滤器被设计用于去除小至0.3微米的颗粒，包括放射性颗粒。这些过滤器用于通风系统，以有效地捕获和去除空气中的放射性污染物，防止它们释放到环境中。除了HEPA过滤器外，核通风和净化系统还可使用活性炭过滤器捕获和去除空气中的放射性气体，如碘和氙。活性炭具有较高的吸附能力，其能够在这些放射性气体被释放到大气中之前有效地捕获和清除它们。核设施需要控制空气的流动，以防止放射性污染物的扩散。通风系统的设计是为了保持设施内的负压，以防止放射性颗粒和气体的逃逸，包括多层冗余，以确保在设备出现故障的情况下持续运行[1]。

二、设计和运行中需关注的重点

（一）符合法规和安全标准

设计和操作核通风和净化系统必须遵守相关部门制定的安全标准，工程师应确保设计符合这些要求，并随时更新法规中的任何变化。理解和执行国家和国际条例，如国际原子能机构（原子能机构）和地方监管机构所概述的条例。这些法规就诸如辐射防护、空气质量标准、通风系统设计和过滤要求等主题提供指导方针。工程师必须及时了解法规中的任何变化，并确保设计和操作符合最新的标准，与监管当局合作，参加培训课程，并进行定期审计，以确保合规。

（二）确定通风要求

工程师需要根据诸如设施的规模、放射性物质库存和潜在的污染源等因素计算和确定所需的气流速率，在计算时应考虑诸如热负荷、辐射水平和潜在的释放方案等因素。设施的大小、形状和布局影响空气分配和循环模式，适当的通风设计应确保设施的所有区域都有足够的气流和污染物清除。设施中存在的放射性物质的数量和类型会影响通风要求，工程师必须考虑诸如材料产生的衰变热及其释放空气中污染物的潜力等因素。

（三）控制压差

核设施通常需要控制气流模式，以防止放射性污染物的扩散，工程师必须设计通风系统，以保持特定的压差，如在敏感区域的负压，以防止放射性物质的泄漏。设计设施的某些区域，如放射性物质处理或遏制区域，以在负压下运行是必要的。负压有助于防止放射性污染物从这些区域泄漏到周围的空间，减少污染的风险。未污染或清洁区域，如控制室或行政空间，可能需要正压以防止放射性污染物进入。正压可有效帮助防止受污染的空气进入这些区域，确保工作人员进入安全的工作环境[2]。

（四）过滤器的选择和维护

选择合适的过滤技术是有效去除污染物的关键，工程师必须选择效率高、容量合适、使用寿命长的过滤器。定期维护和监测过滤器对于确保其持续有效性也至关重要。工程师在选择过滤器时，应考虑空气中放射性污染物的预期水平，过滤系统应具有适当的能力，以处理给定设施和运行条件下的预期颗粒和气体浓度。过滤器的使用寿命有限，需要定期更换或维护。工程师应考虑过滤器的预期寿命和日常更换或维护活动，以确保过滤系统的持续有效性。

三、核通风净化技术在工程中的应用

在某核电站或研究设施中，放射性物质处理区域需要严格的通风和净化系统，工程师设计通风系统，以维持这些区域的负压，防止放射性颗粒或气体的释放。使用高效空气保护剂过滤器和活性炭过滤器捕获和去除放射性污染物，确保工人的安全，并防止环境污染。核废料处理设施经常处理高放射性物质，需要有效的通风和净化系统。工程师设计和实施具有适当压差和过滤能力的通风系统，以控制空气中的放射性污染物，全面确保对放射性废物的遏制，并将环境污染的风险降至最低。生产医疗用放射性同位素的设施需要高效的通风和净化系统。工程师们确保适当的气流模式，以控制放射性污染，防止不同生产线之间的交叉污染，并保持一个清洁的环境，以确保生产的放射性同位素的质量和安全。燃料再处理厂涉及处理高放射性物质，并产生放射性气体和颗粒。工程师们设计具有多个过滤阶段的通风系统，包括HEPA过滤器和专门的气体洗涤系统，以捕获和去除放射性污染物。通风系统的设计是为了保持负压，并防止放射性物质扩散到设施的其他区域。在核设施退役期间，工程师们利用通风和净化技术控制空气中的放射性物质，确保工人的安全

[3]。

在该工程中关键区域的负压范围为-5至-25帕斯卡尔（Pa），用于通风系统的HEPA过滤器对捕获小至0.3微米的颗粒的效率为99.97%，在反应堆安全壳大楼中，通风系统中的气流速率可为每分钟3万至5万立方英尺（CFM），该通风系统确保工人在常规操作中暴露于的平均年辐射剂量低于0.1毫西弗（mSv）。在放射性废物处理设施中，废物处理设施中保持的压差可为100至500帕斯卡亚尔（Pa），在通风系统中使用的活性炭过滤器捕获放射性气体的效率为99.9%，该通风系统的设计旨在确保释放到环境中的放射性污染物低于规定限制，如每升1微库里（µCi）。放射性同位素生产设施中，洁净室的空气流量可从每小时20到60次空气变化（ACH），用于洁净室过滤系统的高效空气过滤器捕获0.3微米的颗粒的效率为99.99%，通风系统将颗粒计数保持在每立方米100个颗粒以下（根据ISO5级洁净室标准的规定）。燃料再处理装置中，该通风系统使用多个过滤阶段，包括高效空气过滤器和活性炭过滤器，以捕获和去除放射性污染物。该系统在处理高放射性物质的区域保持-50帕斯卡尔斯（Pa）的负压，该气体洗涤系统捕获放射性气体的效率为99.9%。其设计通风系统，以保持适当的压差，捕获和清除空气中的放射性污染物，并在拆卸和去污过程中尽量减少放射性物质的释放。在该应用中，核通风和净化系统的工程设计和操作在维护安全的工作环境、防止环境污染以及确保遵守严格的法规和安全标准方面起着至关重要的作用。

结束语：综上所述，核通风净化技术是一项关键的技术，对于核工程和核设施而言具有重要意义。通过合规的设计和运行，确保符合法规和安全标准，确定适宜的通风要求，控制压差以及选择和维护过滤器，可有效提高室内空气质量并保护工作人员和环境的安全。在未来的核工程领域，核通风净化技术将继续发展和应用，并为核工程的健康、可靠运行做出贡献。

参考文献：

[1]冯文东,何小平,安鸿翔,邓才远,贾梅兰,万勇,高超,柳兆峰,王宇飞.核电厂放射性废油核素分离处理技术及工程应用[J].核技术,2023,46(1):8-15.

[2]陈夏爽.施工关键技术在供热通风和空调工程中的应用研究[J].工程建设与设计,2022(19):60-62.

[3]高乃平,李以通,季亮,瞿燕,吴妍,庄智,周海珠,丛旭日,杨英霞,胡国霞,方舟,张永炜．城市住区与建筑环境通风控制关键技术及应用[J]．建设科技,2023(11):110-113.