本实用新型专利技术公开了一种从氚化水中回收氚的装置，包括通过管道依次连接的气体循环泵、装有惰性载气的缓冲罐、装有氚化水的氚化水存储罐、填装有铁粉的第一水分解床、填装有5A分子筛的第一吸附床以及填装有锆系储氢合金的第一储氢床；所述第一储氢床还回连于气体循环泵。本实用新型专利技术结构紧凑、成本低廉、操作便捷，可以连续进行氚化水中氚的回收工作，并且不产生固体废物，因此，其具有很高的实用价值和推广价值。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种从氚化水中回收氚的装置。
技术介绍
氚工艺实验室在常规运行状态或氚泄漏应急处理状态下都会产生不同活度的氚化水(HTO)。氚化水中的氚无法直接使用，必须将其转化为单质态氚(HT)，才能作为核燃料获得重新利用。并且，氚化水相对于单质态氚更容易被人体器官吸收，这会导致更大的放射剂量，其剂量系数是单质氚的25000倍。因此，从资源利用和环境安全两方面考虑，都必须将氚化水转化为单质态氚，以实现氚的回收。目前，从氚化水中回收氚的方法主要有如下几种:电解、同位素交换、热金属分解法。电解法可以直接将HTO转化为HT，其原理是在电场作用下直接发生水分解反应:2HT0=2HT+02。代表发展方向的主要包括聚合物电解(SPE)和高温陶瓷电解(SOEC)两类，该方法需要高性能的质子膜和电极，技术成熟度不高，还处于发展阶段。同位素交换法采用的是催化交换膜反应器(PERMCAT)，由Pd合金渗透膜和催化剂床组成。利用同位素交换原理，含HTO的气体进入催化剂床，而4或CO以逆流模式进入渗透膜侧，渗透侧维持负压，反应原理为:h2+hto = Η20+ΗΤ或C0+HT0 = ht+co2；ht富集在渗透管出口端，从而实现回收。该方法需要高性能的渗透膜和催化剂，成本较高，运行过程控制较为复杂。热金属法采用具有还原性的金属或者合金，其反应原理为:xM+HT0 = MxO+HT。含HTO的气体通过反应床层后，水中的氧以金属氧化物的形式被截留在金属床中，水中的氢同位素变为HT。该方法不需要引入复杂的机械体系，具有体积小、初始投入成本低和安全可靠等优点。因此从经济性和技术成熟度考虑，该方法适合用于从氚化水中回收氚。但采用传统的活性金属(Mg、Zr等)或合金填料(ZrN1、ZrMnFe等)，床体失效后会形成固体含氚废物，增加后续处理负担；因此有必要对该方法进行优化设计，并对氚化水中氚回收方案进行整体设计，从而不但能够实现氚的高效回收，而且能够避免产生固体废物。
技术实现思路
针对上述技术的不足，本技术提供了一种从氚化水中回收氚的装置，具有能够高效回收氚、且不产生固体废物的优点。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下:—种从氚化水中回收氚的装置，包括通过管道依次连接的气体循环栗、装有惰性载气的缓冲罐、装有氚化水的氚化水存储罐、填装有铁粉的第一水分解床、填装有5A分子筛的第一吸附床以及填装有锆系储氢合金的第一储氢床；所述第一储氢床还回连于气体循环栗。进一步地，所述氚化水存储罐为鼓泡器结构。为实现水分解床的连续处理，本技术还包括与第一水分解床并联、并且也填装有铁粉的第二水分解床；所述第一水分解床和第二水分解床各自的输入端与输出端均设有阀门。为实现吸附床的连续处理，本技术还包括与第一吸附床并联、并且也填装有5A分子筛的第二吸附床；所述第一吸附床和第二吸附床各自的输入端与输出端也均设有阀门。 再进一步地，所述缓冲罐与氚化水存储罐之间的管道上也设有阀门，并且该阀门两侧均设有用作吸附床再生回路的支路，其中，靠近缓冲罐的支路同时与第一吸附床和第二吸附床各自的出气口连通，而靠近氚化水存储罐的支路则同时与第一吸附床和第二吸附床各自的进气口连通。为实现储氢床的连续处理，本技术还包括与第一储氢床并联、并且也填装有锆系储氢合金的第二储氢床；所述第一储氢床和第二储氢床各自的输入端与输出端也均设有阀门。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果:(I)本技术结构简单、设计合理，其采用了气-固反应原理，通过有效的结构设计，直接将氚化水分解为含氚氢气，这相对于电解法、氢同位素交换法来说，器件加工制造容易实现，运行控制也更加简单，因此具有建造成本低和运行成本低的优势。(2)本技术采用铁作为水分解材料，充分利用了铁的可逆反应特性，氧化阶段金属铁与氚化水反应生四氧化三铁和含氚氢气，还原阶段四氧化三铁与氢气反应生成金属铁和水，填料可以反复使用，无需更换，不产生固体废物，降低了成本的投入。(3)本技术中氚化水存储罐采用鼓泡器结构设计，载气进入液体内部，载气在后续流动过程中，将以气泡的形式从液体中逸出，氚化水会转移到载气中，如此一来，在可以确保操作安全性的同时，可以很好地将液态氚化水转化为氚化水蒸汽，以便其中的氚能够很好地被后续的固定床分解和吸收。(4)本技术采用密闭体系，装置输出的产品是纯组分的含氚氢同位素气体；运行过程中惰性载气采用循环模式，不会向环境排放含氚气体废物，因此安全性高、操作弹性大，可以满足不同浓度氚化水中氚回收需求。(5)本技术并联设置了水分解床、吸附床和储氢床，采用双床交替的工作模式，能够实现氚的连续回收。【附图说明】图1为本技术的结构示意图。图2为本技术的一种使用状态图。图3为本技术的另一种使用状态图。其中，附图标记对应的零部件名称为:1-气体循环栗，2-流量控制器，3-缓冲罐，4-氚化水存储罐，5-第一水分解床，6-第二水分解床，7-第一吸附床，8-第二吸附床，9-第一储氢床，10-第二储氢床。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明，本技术的实施方式包括但不限于下列实施例。实施例如图1所示，本技术提供了一种可以从氚化水中回收氚的装置，主要应用于核设施氚化学与氚工艺中。本技术包括通过管道依次连接的气体循环栗1、流量控制器2、缓冲罐3、氚化水存储罐4、第一水分解床5、第一吸附床7以及第一储氢床9 ;并且第一储氢床9还回连于气体循环栗I。所述的缓冲罐3中装有惰性载气，在气体循环栗I的驱动下，惰性载气可以进入到氚化水存储罐4中，而流量控制器2则用于控制载气的流量和流速，确保操作的安全。所述的氚化水存储罐4采用鼓泡器结构设计，罐体和进出管道均为不锈钢管，入口管道伸入到罐体底部，出口端道位于罐体顶部。氚化水存储罐4中装有氚化水，当载气进入到氚化水存储罐4时，在氚化水存储罐的鼓泡结构作用下，将以气泡的形式从液体中逸出，氚化水转移到载气中。所述第一水分解床5中填装有铁粉作为填料，其用于水分解氚化水，获得含氚氢气。所述第一吸附床7中填装有5A分子筛作为填料，其用于去除含氚氢气中的水蒸汽。所述第一储氢床9中填装有锆系储氢合金，其用于吸附含氚氢气中的氢同位素气体。此外，本技术还并联设置了第二水分解床6、第二吸附床8和第二储氢床10，第二水分解床6、第二吸附床8和第二储氢床10中同样依次填装有铁粉、5A分子筛和锆系储氢合金。如此设计目的是为了能实现水分解床、吸附床和储氢床之间两两交替运行工作，即:当一个床体处于工作状态的同时，另一个床体处于再生状态，这样便可实现整个装置的连续运行。具体地说，所述第一水分解床5和第二水分解床6各自的输入端与输出端均设有阀门；第一吸附床7和第二吸附床8各自的输入端与输出端均设有阀门；第一储氢床9和第二储氢床10各自的输入端与输出端也均设有阀门。通过相应阀门的控当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从氚化水中回收氚的装置，其特征在于，包括通过管道依次连接的气体循环泵（1）、装有惰性载气的缓冲罐（3）、装有氚化水的氚化水存储罐（4）、填装有铁粉的第一水分解床（5）、填装有5A分子筛的第一吸附床（7）以及填装有锆系储氢合金的第一储氢床（9）；所述第一储氢床（9）还回连于气体循环泵（1）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚勇，罗德礼，宋江锋，陈克琳，安永涛，何康昊，蒙大桥，陈长安，唐涛，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51
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