一种用于熔盐堆尾气中多形态氚的去除装置和去除方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于熔盐堆尾气中多形态氚的去除装置，包括用于多形态氚去除的设备组，该设备组包括用于吸附熔盐堆尾气中的氟化氚以排出第一尾气的氟化物吸附床组；用于还原第一尾气中的氧化气氛并将不同形态的氚还原为气态氚以排出第二尾气的还原床组；用于吸附第二尾气中的氚并将大部分氚以金属氢化物形式存储以排出第三尾气的合金储氚器组；用于氧化第三尾气中的残余氚形成氚水以排出第四尾气的催化氧化床组；用于吸附第四尾气中的氚水以排出终产物的氚水吸附床组；提供动力形成气体循环系统的气体循环泵。本发明专利技术还提供了一种去除熔盐堆尾气中多形态氚的方法。本发明专利技术的装置和方法有效地解决了在熔盐堆尾气环境下，不同形态氚的去除问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于熔盐堆尾气中多形态氚的去除装置和去除方法
本专利技术属于核废料处理
，具体涉及一种用于熔盐堆尾气中多形态氚的去除装置和去除方法。
技术介绍
氚是自然界中最小的放射性核素，其衰变方式为β衰变，半衰期为12.33年。氚在大气和水体传输过程中滞留时间较长，产生的放射性影响不仅局限于排放区域附近，而是可能分布到全球范围。氚是一种弱β辐射体的放射性核素，不会对人体产生外照射伤害，然而，由于其较长的衰期及较高的同位素交换率和氧化率，被人体吸入后会对组织和器官造成内照射危害，因此有必要对其在环境中的排放进行控制。氚是核电站正常运行状态下对环境影响的关键核素之一，为了减少氚向环境中的排放，氚的回收和去除成为必要的前提。熔盐堆中产生的氚，主要在一回路管道中，经过惰性气体载带出来。为了达到熔盐堆的氚处理、回收和去除的需求，需要提供一种熔盐堆尾气条件下多形态氚去除装置及方法。
技术实现思路
为解决熔盐堆尾气中的多形态氚的去除问题，本专利技术提供一种用于熔盐堆尾气中多形态氚的去除装置和去除方法。本专利技术提供一种用于熔盐堆尾气中多形态氚的去除装置，包括尾气进口和排气口，还包括位于尾气进口和排气口之间的用于多形态氚去除的设备组，该设备组包括用于吸附熔盐堆尾气中的氟化氚以排出第一尾气的氟化物吸附床组；用于还原第一尾气中的氧化气氛并将不同形态的氚还原为气态氚以排出第二尾气的还原床组；用于吸附第二尾气中的氚并将大部分氚以金属氢化物形式存储以排出第三尾气的合金储氚器组；用于氧化第三尾气中的残余氚形成氚水以排出第四尾气的催化氧化床组；用于吸附第四尾气中的氚水以排出终产物的氚水吸附床组；以及为氟化物吸附床组、还原床组、合金储氚器组、催化氧化床组和氚水吸附床组提供动力并与其形成气体循环系统的气体循环泵。如此，将熔盐堆尾气从尾气进口通入该去除装置，经过氟化物吸附床，将该熔盐堆尾气中的氟化氚去除，排出第一气体；然后，该第一气体进入还原床，将第一尾气中的氧化气氛去除，同时将水氚和甲烷氚转化为气态氚，排出第二尾气；然后，该第二尾气通入合金储氚床，将大部分氚以金属氢化物形式存储以排出第三尾气；然后，该第三尾气通入催化氧化床，将气氛中残余氚氧化成氚水后，排出第四尾气；然后该第四尾气进入氚水吸附床，将第四尾气中的氚水进行吸附、去除，进一步提升氚的处理效率，从而达到多形态氚的回收和去除的目的。优选的，该氟化物吸附床组、还原床组、合金储氚器组、催化氧化床组和氚水吸附床组均包括并联的常用设备及备用设备；各常用设备依次串联形成尾气进口和排气口之间的通路；所述备用设备与气体循环泵连接以形成所述气体循环系统。优选的，该氟化物吸附床组的备用设备通过第一、第二单向阀连接于气体循环泵以形成第一气体循环系统，所述还原床组和合金储氚床组的备用设备通过第三、第四单向阀连接于气体循环泵以形成第二气体循环系统，催化氧化床组和氚水吸附床组的备用设备通过第五、第六单向阀连接于气体循环泵以形成第三气体循环系统。优选的，该气体循环系统包括用于监测所述氟化物吸附床组、还原床组、合金储氚器组、催化氧化床组和氚水吸附床组的处理效率及稳定性的压力监测设备及多形态氚监测设备。优选的，该氟化物吸附床组所填充的吸附剂为氧化铝或活性炭。优选的，该还原床组所填充的还原剂为Zr系合金、Mg系合金或Al系合金。所述还原床组具有第一加热装置，用于加热还原剂至运行温度。优选的，该合金储氚床组所填充的储氚合金为Zr2Fe合金、海绵Ti或海绵Zr。所述合金储氚床组具有第二加热装置，用于加热储氚合金至运行温度。优选的，该催化氧化床组所填充的催化氧化剂为氧化铜颗粒或贵金属Pt。所述催化氧化床组具有第三加热装置，用于加热催化氧化剂至运行温度优选的，该氚水吸附床所填充的吸附剂为分子筛。本专利技术还提供一种利用上述的去除装置来去除熔盐堆尾气中多形态氚的方法。总之，本专利技术提供的用于熔盐堆尾气多形态氚去除的装置和方法有效地解决了在熔盐堆尾气环境下，不同形态氚处理、回收和去除的问题。附图说明图1为根据本专利技术优选实施例提供的多形态氚的去除装置的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术的具体实施方式，对本专利技术的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本专利技术，而不能限制本专利技术，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。根据本专利技术提供的一种用于熔盐堆尾气中多形态氚的去除装置，包括尾气进口1，增压泵2、缓冲罐组3、用于多形态氚氟化物去除的设备组4和排气口5，其中，熔盐堆尾气通过尾气进口1进入去除装置，经过增压泵2、缓冲罐组3和设备组4后通过排气口5从去除装置中排出。该熔盐堆尾气包括氟化氚和不同形态的HTO、CH3T。在本实施例中，设备组4包括通过气路依次连接的氟化物吸附床组41、还原床组42、合金储氚器组43、催化氧化床组44和氚水吸附床组45。另外，该设备组4还包括气体循环泵46，该气体循环泵46为隔膜压缩机，其为氟化物吸附床组41、还原床组42、合金储氚器组43、催化氧化床组44和氚水吸附床组45提供动力，并在需要的时候与氟化物吸附床组41、还原床组42、合金储氚器组43、催化氧化床组44和氚水吸附床组45形成气体循环系统。其中，氟化物吸附床组41用于将熔盐堆尾气中的氟化氚吸附去除并排出第一尾气。在本实施例中氟化物吸附床组41所填充的吸附剂为氧化铝，应该理解该吸附剂还可以是活性炭。氟化物吸附床组41还包括并联的作为常用设备的第一氟化物吸附床411和作为备用设备的第二氟化物吸附床412；其中，第一氟化物吸附床411的进出口分别设置有第一阀门V11和第二阀门V12，第二氟化物吸附床412的进出口分别设置有第三阀门V11'和第四阀门V12'。该氟化物吸附床组41的进出口还分别设置有第五阀门V11"和第六阀门V12"以与气体循环泵46连接，该第五阀门V11"和第六阀门V12"分别为第一单向阀和第二单向阀，以防止气体逆流。从而使得第二氟化物吸附床412可以与气体循环泵46组成第一气体循环系统。在正常运行状态下，打开第一阀门V11和第二阀门V12，关闭第三阀门V11'、第四阀门V12'、第五阀门V11"和第六阀门V12"，从而使得熔盐堆尾气进入第一氟化物吸附床411，然后通往下游的还原床组42。另外，氟化物吸附床组41出口处设有压力监测设备6及多形态氚监测设备7以监测氟化物吸附床组41的处理效率及稳定性。当压力监测设备6及多形态氚监测设备7显示第一氟化物吸附床411出现吸附或催化效率较低或失效时，启动备用状态，即关闭第一阀门V11和第二阀门V12，开启第三阀门V11'、第四阀门V12'、第五阀门V11"和第六阀门V12"，从而使得熔盐堆尾气进入第一气体循环系统。只有当压力监测设备6及多形态氚监测设备7显示检测气体处理效果重新达到要求后才通往下游的还原床组42。还原床组42用于将第一尾气中的氧化气氛去除，同时将不同形态的氚(HTO和CH3T)转化为气态氚后，通过气路排出第二尾气；在本实施例中，该还原床组42填充的还原剂为Zr系合金(例如ZrMnFe合金)。应该理解，还可以填充Mg系合金或Al系合金。该还原床组42包括第一加热装置，以加热还原床组42至还原剂运行所需的温度。还原床组42与氟化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于熔盐堆尾气中多形态氚的去除装置，包括尾气进口和排气口，其特征在于，还包括位于尾气进口和排气口之间的用于多形态氚去除的设备组，该设备组包括：用于吸附熔盐堆尾气中的氟化氚以排出第一尾气的氟化物吸附床组；用于还原第一尾气中的氧化气氛并将不同形态的氚还原为气态氚以排出第二尾气的还原床组；用于吸附第二尾气中的氚并将大部分氚以金属氢化物形式存储以排出第三尾气的合金储氚器组；用于氧化第三尾气中的残余氚形成氚水以排出第四尾气的催化氧化床组；用于吸附第四尾气中的氚水以排出终产物的氚水吸附床组；以及为氟化物吸附床组、还原床组、合金储氚器组、催化氧化床组和氚水吸附床组提供动力并与其形成气体循环系统的气体循环泵。

【技术特征摘要】
1.一种用于熔盐堆尾气中多形态氚的去除装置，包括尾气进口和排气口，其特征在于，还包括位于尾气进口和排气口之间的用于多形态氚去除的设备组，该设备组包括：用于吸附熔盐堆尾气中的氟化氚以排出第一尾气的氟化物吸附床组；用于还原第一尾气中的氧化气氛并将不同形态的氚还原为气态氚以排出第二尾气的还原床组；用于吸附第二尾气中的氚并将大部分氚以金属氢化物形式存储以排出第三尾气的合金储氚器组；用于氧化第三尾气中的残余氚形成氚水以排出第四尾气的催化氧化床组；用于吸附第四尾气中的氚水以排出终产物的氚水吸附床组；以及为氟化物吸附床组、还原床组、合金储氚器组、催化氧化床组和氚水吸附床组提供动力并与其形成气体循环系统的气体循环泵。2.根据权利要求1所述的去除装置，其特征在于，所述氟化物吸附床组、还原床组、合金储氚器组、催化氧化床组和氚水吸附床组均包括并联的常用设备及备用设备；各常用设备依次串联形成尾气进口和排气口之间的通路；所述备用设备与气体循环泵连接以形成所述气体循环系统。3.根据权利要求2所述的去除装置，其特征在于，所述氟化物吸附床组的备用设备通过第一、第二单向阀连接于气体循环泵以形成第一气体循环系统，所述还原床组和合金储氚床组的备用设备通过第三、第四单向阀连接于气体循环泵以形成第二气体循...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫，韩兴博，吴胜伟，钱渊，吴小玲，王广华，程宏辉，杨果，颜攀，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31