一种手套箱除氚净化处理系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种手套箱除氚净化处理系统及其使用方法，涉及除氚净化处理技术领域，包括手套箱，还包括用于检测手套箱内部氚含量的氢氚测量仪、气体循环泵以及处理含氚废氢的除氚净化处理系统，所述除氚净化处理系统的进气口和出气口均与手套箱内部相连通，除氚净化处理系统从进气口到出气口还依次包括过滤器、催化氧化器、冷凝器、吸附床。设置氚检测模块和除氚系统，一键实现自动运行，针对一些工艺操作释放气以及手套箱包容体中含氢废气进行处理，去除常规条件下氚处理设备的渗透或泄漏，并且在氚处理设施发生大量氚漏入手套箱的事故状态时，具有充足的能力快速除氚。

【技术实现步骤摘要】
一种手套箱除氚净化处理系统及其使用方法
本专利技术涉及除氚净化处理
，具体涉及一种手套箱除氚净化处理系统及其使用方法。
技术介绍
聚变能源是以氘氚聚变反应为基础的一种新型、清洁、可持续能源。氚是重要的宝贵资源，在氘氚聚变反应中用量极大，手套箱是氘氚聚变试验中重要的次级包容组成部分，作为设备保护的第二级屏障，目前并未针对其内工艺操作释放气以及手套箱包容体中的含氢废气作处理，不管是常规条件下氚处理设备的渗透或泄漏，还是在氚处理设施发生大量氚漏入手套箱的事故状态时，都没有能力快速除氚，从而导致氚泄漏从手套箱中泄漏，导致职业工作人员暴露在氚过量环境中，影响职业工作人员的身体健康，甚至造成巨大经济和财产损失，对公众和环境造成巨大影响和灾难性破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种手套箱除氚净化处理系统，通过设置氚检测模块和除氚系统，一键实现自动运行，针对一些工艺操作释放气以及手套箱包容体中含氢废气进行处理，去除常规条件下氚处理设备的渗透或泄漏，并且在氚处理设施发生大量氚漏入手套箱的事故状态时，具有充足的能力快速除氚，用以解决现有手套箱存在的氚泄漏的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种手套箱除氚净化处理系统，包括手套箱，还包括用于检测手套箱内部氚含量的氢氚测量仪、用于提供动力的气体循环泵以及处理含氚废氢的除氚净化处理系统，所述除氚净化处理系统的进气口和出气口均与手套箱内部相连通，除氚净化处理系统从进气口到出气口还依次包括过滤器、催化氧化器、冷凝器、吸附床。作为优选地，所述气体循环泵设在手套箱与催化氧化器之间的气路上。作为优化的，所述氢氚测量仪、气体循环泵通过自动控制系统信号连接，对氚浓度进行在线监测反馈，及时自动进行处理，进一步减少氚泄漏的危险性。作为优化的，所述催化氧化器设有并联安装的两组，以方便交替工作和更换；所述吸附床为分子筛吸附床，设有并联安装的两组，可实现一个在使用，另外一个再生功能，再生流程如下：分子筛采用干燥空气或热氮气吹扫在线再生模式。当某一个分子筛床吸水饱和出现水蒸汽穿透时，由外部系统引入氮气，通过电加热器加热，加热到可以将氚水解吸的温度以上，然后自下至上通过需要再生的分子筛床，热气流将载带出分子筛吸附的水，由冷凝器进行冷却，过饱和水汽将在冷凝器以液态水形式析出，液态水在测量罐中暂存，由取样器进行氚活度测量，并根据氚化水活度高低分流入不同的存储罐，通过以上的方式气体继续反复的循环载带。当分子筛分解吸气体的水含量低于-76℃露点值时，表明分子筛脱水达到平衡，认为分子筛床再生完成。分子筛采用自然冷却方式降至常温。作为优化的，所述催化氧化器、吸附床均装有温度控制器，便于控制处理温度。作为优化的，所述除氚净化处理系统中的管路均为全不锈钢管，管路上的阀门采用全金属波纹管阀门，阀门均采用全焊接方式连接，系统的整体漏率优于1×10-8Pa·m3s-1。作为优化的，所述除氚净化处理系统中设有加氢或加湿装置，分子筛吸附法干燥气体后常压露点约-70℃，含水量为2.584ppm，高于催化反应后的气体中氚化水含量。因此，在除氚过程中需要添加加氢装置或湿润装置，该手套箱除氚净化处理系统分别设计了加氢和加湿装置，根据处理情况进行选择加氢或加湿来增加气体含水量，提高除氚效率；当氧超过设定值，利用加氢装置向气流中加氢，再通过催化反应器完全去除手套箱中的氧。作为优化的，所述手套箱或除氚净化处理系统还设有氧氮加入装置，为维持手套箱内惰性气氛而进行加氮。当出现大量的含氚气体泄漏进入手套箱时，为了使催化氧化快速回收含氚气体，进行氧加注。作为优化的，所述手套箱还连有含氚废气回收罐，所述含氚废气回收罐连接除氚净化处理系统，手套箱除氚净化处理系统的设计采用分区浓度限值回收储存处理和手套箱循环直接处理两种方式，主要是由于氚泄漏事故工况和手套箱内所用的初级包容系统中缓慢渗透出的氚量无法完全确定，手套箱内操作过程的错误等，再加上手套箱通常是采用含玻璃观察窗部件，手套箱内所能承受的正压负压能力较差，一般都设置自带保护功能，频繁的进行排气和补气是应尽量避免的。因此在处理异常事故工况手套箱中高浓度废气过程中，保持手套箱内的微弱压差，通过进气口注入干燥空气或惰性气体将其中的含氚废气置换导入到除氚系统的回收罐中暂存，当手套箱内的氚浓度低于管理限值之后密封手套箱，然后单独对存储罐中的废气进行除氚循环处理。设计中当氚泄漏渗透氚浓度在一定低量值范围内采用手套箱循环处理直接除氚。分区浓度限值回收储存处理具体处理：整个含氚气氛收集过程中对氚浓度进行在线监测反馈，根据监测反馈的氚浓度进行区域划分，设计将氚浓度在≤3.7×107Bq/m3的气体进行直接排放或通过除氚系统深度处理后进行直接排放；将氚浓度在3.7×107Bq/m3～3.7×1010Bq/m3范围的含氚气体划分为低浓度区域，将其导入到除氚净化处理系统处理流程进行除氚；当监测出来的氚浓度高于3.7×1010Bq/m3时，通过进气口注入干燥空气或惰性气体将其中的含氚废气置换导入到除氚系统的含氚废气回收罐中暂存，同时多次干燥空气或惰性气体置换，则把氚浓度降低至3.7×107Bq/m3～3.7×1010Bq/m3范围内，继续采用除氚净化处理系统处理流程进行除氚。此设计工艺流程可以避免高低浓度含氚气体交叉混合，也可以避免高浓度的含氚气体对除氚系统本底的影响，也可以保证有足够的时间来对含氚气体进行处理。手套箱除氚净化处理系统的使用方法，包括如下步骤：(1)氢氚测量仪监测手套箱内的含氢同位素气氛浓度超于限值时，从手套箱引出含氢同位素的工艺废气；(2)含氢同位素的工艺废气经过过滤器过滤掉气体中的固体杂质，得到除尘气体；(3)除尘气体在气体循环泵的驱动下进入催化氧化器中，反应温度为50℃～150℃，采用内置加热棒加热，并外置加热或保温套保温，加热范围为室温至300℃，氚被转化成氚水蒸汽；(4)氚水蒸汽经冷凝器中冷凝后，再进入吸附床中去除气体中的氚化水汽后回到手套箱，再进行循环处理，直到含氢气氛浓度降低到合格限值后，停止系统循环处理。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术填补手套箱除氚净化处理工艺空白，工艺流程简单明了，操作方便，可满足紧急状态下一键启动自动运行功能。(2)本专利技术采用催化氧化吸附除氚工艺，除氚效率高(除氚效率>99％)。(3)本专利技术催化氧化床及吸附床采用一备一用，能满足长时间运行的需求，工艺稳定性高，使用寿命长，对催化氧化床及吸附床的反应器尺寸和材料装填量进行严格计算设计。(4)本专利技术监测点位较多，装置运行更加安全可靠，获取的数据更加真实有效。(5)本专利技术抽空可设置成三段，便于每部分独立抽空、保持、检漏等，效率更高，速度更快，避免误操作，同时真空计设置在每部分抽空检测的远端，检测的真空数值更加准确可靠。(6)本专利技术设计了三个不同位置的氢(氚)浓度监测点和三个不同位置的取样点，便于采取分析整个除氚过程中不同位置的含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手套箱除氚净化处理系统，包括手套箱，其特征在于，还包括用于检测手套箱内部氚含量的氢氚测量仪、用于提供动力的气体循环泵以及处理含氚废氢的除氚净化处理系统，所述除氚净化处理系统的进气口和出气口均与手套箱内部相连通，除氚净化处理系统从进气口到出气口还依次包括过滤器、催化氧化器、冷凝器、吸附床。/n

【技术特征摘要】
1.一种手套箱除氚净化处理系统，包括手套箱，其特征在于，还包括用于检测手套箱内部氚含量的氢氚测量仪、用于提供动力的气体循环泵以及处理含氚废氢的除氚净化处理系统，所述除氚净化处理系统的进气口和出气口均与手套箱内部相连通，除氚净化处理系统从进气口到出气口还依次包括过滤器、催化氧化器、冷凝器、吸附床。


2.如权利要求1所述的手套箱除氚净化处理系统，其特征在于，所述气体循环泵设在手套箱与催化氧化器之间的气路上。


3.如权利要求1所述的手套箱除氚净化处理系统，其特征在于，所述氢氚测量仪、气体循环泵通过自动控制系统信号连接。


4.如权利要求1所述的手套箱除氚净化处理系统，其特征在于，所述催化氧化器设有并联安装的两组；所述吸附床为分子筛吸附床，设有并联安装的两组。


5.如权利要求1所述的手套箱除氚净化处理系统，其特征在于，所述催化氧化器、吸附床均装有温度控制器。


6.如权利要求1所述的手套箱除氚净化处理系统，其特征在于，所述除氚净化处理系统中的管路均为全不锈钢管，管路上的阀门采用全金属波纹管阀门，阀门均采用全焊接方式连接，系统的整体漏率优于1×10-8...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊，陈长安，张志，黄志勇，喻彬，陈闽，李佩龙，邓立，姜飞，巫泉文，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51