一种冷却剂中放射性物质去除系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种冷却剂中放射性物质去除系统，其应用于铅基快堆中，所述铅基快堆至少包括反应堆堆芯、主泵、换热器以及连接三者的冷却剂通道，所述冷却剂放射性物质去除系统包括气泡发生器、气泡分离器以及放射性物质过滤回收装置。实现本实用新型专利技术实施例，可以使冷却剂中

A Radioactive Material Removal System in Coolant

【技术实现步骤摘要】
一种冷却剂中放射性物质去除系统
本技术涉及该技术属于铅基快堆中放射性物质处理
,具体涉及一种冷却剂中放射性物质去除系统。
技术介绍
钋在1898年由法国居里夫人及丈夫皮埃尔·居里在处理铀矿时发现的一种新化学元素。其英文名称是Polonium(符号为Po)，原子序数为84，共有25个同位素，质量数由192至218，且都具有放射性，210Po是其中的一个核素。钋是一种银白色的金属，能在黑暗中发光，其密度9.4g/cm3，熔、沸点分别为254℃、962℃。钋能够溶于浓硫酸、硝酸、稀盐酸、王水和稀氢氧化钾溶液。210Po属于极毒的放射性核素，其物理半衰期为138.4天，它衰变是释放一个α粒子，其能量高达5.3MeV，衰变热为140W/g，衰变产物为稳定的206Po。其衰变的α粒子在空气中的射程很短，不能穿透纸或皮肤，因此它不会在人的体外构成外照射危险。但是它的电离能力很强，假如通过吸入、误食或经过皮肤接触摄入体内，就会导致体内污染、中毒或急性放射病。在短时间内如果人体内的针吸收剂量达到4Gy时即可造成致命危害。在铅铋或铅冷却剂中，主要是以下三种途径产生放射性210Po：在一个209Bi(铋)原子核上在一个208Pb原子核上，如果铋含量至少达10-2％(质量)，应考虑钋反应性的贡献:因此，对于209Bi反应，考虑Pb-Bi中合金中钋的反应性，如果未设置除钋系统，钋反应性可达到10居里/公斤。IPPE的实验数据表明，在液态铅铋中，钋产生后会很快与铅反应，生成化学性质稳定的化合物钋化铅(PbPo)。实验数据表明，99.8％的钋以PbPo的形态存在，仅有不到0.2％的钋以单质的形态(Po)存在于液态铅铋合金(LBE)中。由于钋具有很强的挥发性，因此，在高温条件下，钋会从液态铅铋冷却剂中挥发进入上方的覆盖气体氩气(Ar)中，从而使得覆盖气体中积累一定量的放射性钋。由于覆盖气体具有一定的泄露率，在正常工况下，每天都会有一定量的氩气从堆内释放到堆外，进而使得一定量放射性210Po的进入堆顶屏蔽室和厂房内，最终会被排放进入大气。由于放射性210Po具有剧毒性和强挥发性，铅基快堆和加速器驱动次临界(ADS)装置中放射性钋防护问题是最为棘手的难题，目前国际上开展了一些机理研究，针对工业规模的210Po浓度处理和去除还未有人公开发表专利和论文，目前还没有一种方法是可以非常理想的解决钋放射性物质处置及净化问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，本技术的目的在于提供一种用于铅基快堆中的冷却剂中放射性物质去除系统，可以使得冷却剂中210Po浓度低于NRC标准限值以下，保护人员免遭210Po放射性危害，并能使其铅基合金中冷却剂中氧浓度降低到ppm以下，大大缩短铅基合金冷却剂还原处理时间。为解决上述技术问题，本技术的一方面，提供一种冷却剂中放射性物质去除系统，其应用于铅基快堆中，所述铅基快堆至少包括反应堆堆芯、主泵、换热器以及连接三者的冷却剂通道，所述冷却剂放射性物质去除系统包括：气泡发生器，其一端连接在所述反应堆堆芯入口端的冷却剂通道上，用于向铅基合金冷却剂中鼓入一定量的微小气泡，所述气泡中至少包含有H2、H2O气体，其中，所述气体发生器形成的微小气泡弥散在冷却剂中，并与冷却剂中210Po反应，形成含H2Po的气溶胶，所述气溶胶随微小气泡运动；气泡分离器，其一端连接在所述主泵出口端的冷却剂通道上，其另一端连接所述气泡发生器；用于通过离心力的作用使进入冷却剂中的微小气泡破裂，从而使气泡中的气体及放射性气溶胶释放；放射性物质过滤回收装置，与所述气泡分离器相连接，用于对所述经气泡分离器所分离并释放的气体及放射性气溶胶进行过滤和固化。其中，所述微小气泡通过一定比例的H2、H2O与氩气组成，其中氩气作为载气，其中H2O与H2两者之间的体积比处于0～1之间。其中，所述气泡发生器包括：电机、磁流体装置、轴承、固定盘、旋转机构；其中，所述电机与所述轴承的一端相连接，在所述两者的连接处包覆有用于密封的磁流体装置；在所述轴承的壳体一端固定有一固定盘，所述固定盘中心设置有一个通孔；所述旋转机构的纵截面为倒T字型，其包括相互垂直的两部分，在第一部分上形成第一端，在第二部分上形成第二端和第三端，所述第一端通过所述固定盘的通孔与所述轴承相固定，并随轴承转动；其中，在所述轴承内部设置有气流通道，所述气流通道与所述轴承的壳体上的入口相连通；在所述旋转机构中设置有一连通所述第一端、第二端以及第三端的气泡通道，所述气泡通道与所述气流通道相连通；在所述固定盘的下表面与所述旋转机构的第二部分的上表面之间设置有间隙。其中，所述间隙大小处于0.5mm-10mm之间，所述气泡通道进一步设置有与所述间隙相连通的分支通道。其中，所述气泡分离器上进一步设置有吹扫装置，用于进行氩气吹扫，使释放的气泡中的气体及放射性气溶胶进入所述放射性物质过滤回收装置中。其中，所述的冷却剂中钋的主要成分为PbPo；所述气泡中释放的气体中钋的主要成分为H2Po。其中，所述气泡发生器所产生的微小气泡在冷却剂中发生如下的反应，以实现放射性物质去除以及降低氧浓度：其中，Me指金属元素，至少包括元素Pb、Fe、Ni中的一个或多个。其中，所述放射性物质过滤回收装置中设置有过滤单元，在所述过滤单元在捕集一定量的210Po后，对其两端进行密封以形成一个单独的密封单元。其中，所述过滤单元包括：壳体以及容设在所述壳体中的稀土过滤膜层和物理过滤膜；在壳体两端设置有输入口和输出口，所述稀土过滤膜层靠近所述输入口。实施本技术的实施例，具有如下的有益效果：本技术的实施例中，对放射性物质的去除效率高，采用气泡发生器鼓入气泡的方式，可使210Po与气体充分反应，使得H2Po随气泡一起从冷却剂中出来；可以使冷却剂和气体中210Po浓度降低到国际放射性防治标准限值以下，同时保护人员免遭210Po放射性危害；本技术的实施例中，具备非常高效的使其铅基合金中冷却剂中氧浓度降低到ppm以下，大大缩短铅基合金冷却剂还原处理时间，缩短铅基合金运行之前的准备阶段；本技术的实施例中，其工程实施难度小，本技术采用的装置和设备基于现有设备进行改造，可充分降低工程实施的难度；本技术的实施例中，其对反应堆冷却剂的品质影响小，采用鼓入气体的方式，不会对冷却剂引入过多的金属杂质，从而保证冷却剂的品质要求；本技术的实施例中，固化效果好，冷却剂中210Po成分通过气泡分离器、放射性物质过滤回收装置后，可最大程度固化210Po，防止210Po的二次挥发和释放。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术提供的一种冷却剂中放射性物质去除系统的一个实施例的结构示意图；图2是图1中气泡发生器一个实施例的的结构示意图；图3是图1中的放射性物质过滤回收装置中一个过滤单元的一个实施例的结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷却剂中放射性物质去除系统，其应用于铅基快堆中，所述铅基快堆至少包括反应堆堆芯、主泵、换热器以及连接三者的冷却剂通道，其特征在于，所述冷却剂放射性物质去除系统包括：气泡发生器，其一端连接在所述反应堆堆芯入口端的冷却剂通道上，用于向铅基合金冷却剂中鼓入一定量的微小气泡，所述气泡中至少包含有H2、H2O气体，其中，所述气体发生器形成的微小气泡弥散在冷却剂中，并与冷却剂中

【技术特征摘要】
1.一种冷却剂中放射性物质去除系统，其应用于铅基快堆中，所述铅基快堆至少包括反应堆堆芯、主泵、换热器以及连接三者的冷却剂通道，其特征在于，所述冷却剂放射性物质去除系统包括：气泡发生器，其一端连接在所述反应堆堆芯入口端的冷却剂通道上，用于向铅基合金冷却剂中鼓入一定量的微小气泡，所述气泡中至少包含有H2、H2O气体，其中，所述气体发生器形成的微小气泡弥散在冷却剂中，并与冷却剂中210Po反应，形成含H2Po的气溶胶，所述气溶胶随微小气泡运动；气泡分离器，其一端连接在所述主泵出口端的冷却剂通道上，其另一端连接所述气泡发生器；用于通过离心力的作用使进入冷却剂中的微小气泡破裂，从而使气泡中的气体及放射性物质释放，从而降低冷却剂中的放射性物质；放射性物质过滤回收装置，与所述气泡分离器相连接，用于对所述经气泡分离器所分离并释放的气体及放射性物质进行过滤和固化。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微小气泡通过一定比例的H2、H2O与氩气组成，其中氩气作为载气，其中，H2O与H2、两者的体积比为0～1之间。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述气泡发生器包括：电机、磁流体装置、轴承、固定盘、旋转机构；其中，所述电机与所述轴承的一端相连接，在所述两者的连接处包覆有用于密封的磁流体装置；在所述轴承的壳体一端固定有一固定盘，所述固定盘中心设置有一个通孔；所述旋转机构的纵截面为倒T字型，其包括相互垂直的两部分，在第一部分上形成第一端，在第二部分上形成第二端和第三端，所述第一端通过所述固...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾献，张飞飞，吕阳，郝俊伟，陈钊，张勇，段承杰，李超，石秀安，林继铭，
申请(专利权)人：中广核研究院有限公司，岭东核电有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44