一种捕集气态碘的方法技术

本公开涉及一种捕集气态碘的方法，该方法包括：S1、将吸收剂溶液引入喷淋塔中进行雾化处理，得到吸收剂雾化液滴；S2、将富碘气体通入所述喷淋塔中，使所述富碘气体由下向上与所述吸收剂雾化液滴进行逆流接触，得到混合气体和富碘溶液；其中，所述吸收剂溶液包含氢氧化钠和/或N2H4·

【技术实现步骤摘要】
一种捕集气态碘的方法


[0001]本公开涉及核燃料后处理工艺排气处理
，具体地，涉及一种捕集气态碘的方法。

技术介绍

[0002]核燃料后处理过程中，会释放出大量的放射性碘同位素(
129,131
‑
135,138
‑
141
I)。其中
138
‑
141
I的半衰期极短，所造成的危害可以忽略，而
129
I与
131
I分别以半衰期极长(1.57
×
107年)和比活度较高成为危害最为严重的放射性碘同位素，直接排放到空气中会对环境造成污染，严重危害人类健康。1986年的切尔诺贝利核事故和2011年日本发生的福岛核事故使周围环境的放射性碘浓度指数级增加，给当地居民的身体健康造成严重威胁，致使数以万计青少年、儿童患有甲状腺癌。因此在大力发展核能的时代背景下，对乏燃料中放射性碘处理变得尤为重要。
[0003]国外乏燃料后处理厂对碘的净化处理方法研究较为成熟，法国的La Hague后处理设施和英国的Windscale、THORP设施都使用碱性洗涤来捕获溶解液中的气态碘，废气通过1
‑
2mol/L的氢氧化钠溶液，可以脱除其中的碘单质，然而废气中还有有机碘，碱液洗涤对有机碘的去除效果较差，因此碱液洗涤的去除效率一般不超过90％。

技术实现思路

[0004]本公开的目的是提供一种捕集气态碘的方法，该方法通过采用喷雾吸收法，可有效捕集气态碘，提高对碘单质和有机碘的捕集效率，减少放射性碘排放。
[0005]本公开提供一种捕集气态碘的方法，该方法包括：S1、将吸收剂溶液引入喷淋塔中进行雾化处理，得到吸收剂雾化液滴；S2、将富碘气体通入所述喷淋塔中，使所述富碘气体由下向上与所述吸收剂雾化液滴进行逆流接触，得到混合气体和富碘溶液；其中，所述吸收剂溶液包含氢氧化钠和/或N2H4·
H2O，所述富碘气体包含碘单质和碘甲烷。
[0006]可选地，S1中所述吸收剂溶液中氢氧化钠的浓度为0.05～0.5mol/L，所述N2H4·
H2O的浓度为0.05～0.5mol/L；优选地，所述吸收剂溶液包含氢氧化钠和N2H4·
H2O，所述氢氧化钠与所述N2H4·
H2O的浓度比为(1～10)：1；所述吸收剂溶液的温度为60℃～80℃，优选为70℃～80℃。
[0007]可选地，S1中所述雾化处理采用设于喷淋塔中的雾化喷嘴进行；所述雾化喷嘴的孔径为0.5～0.7mm，压力为5
×
104～10
×
104Pa，喷淋角度为100～115
°
；其中，所述吸收剂雾化液滴的平均直径为60～150μm；优选地，所述雾化喷嘴为液压式螺旋雾化喷嘴。
[0008]可选地，S1中所述喷淋塔的温度为55～70℃，所述喷淋塔的高度为0.5～1.0m，优选为0.6～0.8m；所述喷淋塔的高径比为(5～15)：1，优选为(8～12)：1；其中，所述喷淋塔包含两层喷淋层，所述两层喷淋层的高度差为5～20mm，优选为10～20mm。
[0009]可选地，S2中所述富碘气体中碘元素的质量浓度为1～500mg/m3，优选为50～200mg/m3；以所述富碘气体中碘元素的总质量为基准，所述碘甲烷中碘元素的质量为1％以
下。
[0010]可选地，S2中所述富碘气体还包括氮氧化物和/或放射性核素；所述氮氧化物包括一氧化氮、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)中的一种或几种；所述放射性核素包括3H、
84
Br、
85
Kr和
133
Xe中的一种或几种。
[0011]可选地，S2中所述富碘气体为乏燃料后处理流程产生的，所述富碘气体的温度为80～100℃，优选为90～100℃；所述吸收剂溶液与所述富碘气体的流量比为(5～80)：1，优选为(5～20)：1。
[0012]可选地，该方法还包括对S2得到的混合气体进行净化处理，所述净化处理的步骤包括：将混合气体除雾后从所述喷淋塔塔顶的气体出口排出，经碱液罐的气体进口进入氢氧化钠水溶液中进行净化。
[0013]可选地，所述除雾采用除雾器进行，所述除雾器为丝网除雾器，所述丝网除雾器的除雾效率为99％以上。
[0014]可选地，所述碱液罐中的氢氧化钠水溶液的浓度为0.5～3mol/L，所述碱液罐的气体进口位于所述氢氧化钠水溶液的液面下方，所述气体进口距离所述液面的高度为0.8～1.2m。
[0015]通过上述技术方案，本公开提供一种捕集气态碘的方法，该方法采用喷雾吸收法能够得到直径合适的吸收剂液滴，使富碘气体与吸收剂液滴充分接触以发生化学反应和气液传质，有效捕集富气态碘，并提高对有机碘的捕集效率，减少放射性碘排放；使用较小浓度的吸收剂溶液，可减少吸收剂溶液的使用量，降低废液处理成本和工厂维护成本，减少设备损耗和环境污染。
[0016]本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
[0017]以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0018]本公开提供一种捕集气态碘的方法，该方法包括：S1、将吸收剂溶液引入喷淋塔中进行雾化处理，得到吸收剂雾化液滴；S2、将富碘气体通入所述喷淋塔中，使所述富碘气体由下向上与所述吸收剂雾化液滴进行逆流接触，得到混合气体和富碘溶液；其中，所述吸收剂溶液包含氢氧化钠和/或N2H4·
H2O，所述富碘气体包含碘单质和碘甲烷。
[0019]本公开提供的方法通过将吸收剂溶液进行雾化处理，能够得到直径合适的吸收剂液滴，使吸收剂液滴与富碘气体充分接触以发生化学反应和气液传质，有效脱除气态碘，并提高对有机碘的捕集效率；其中氢氧化钠会与碘单质反应，生成碘离子和碘酸钠，N2H4·
H2O会和碘单质以及碘酸钠进一步反应生成碘离子，从而提高吸收剂溶液对碘元素的捕集效率。本公开的方法不需要引入强氧化性气体，只采用合适浓度的吸收剂溶液，即可有效捕集气态碘，减少放射性碘排放和吸收剂使用量，从而降低废液处理成本；本公开的方法操作简单、捕集效率高、对设备损害程度较小，适用于工业化大规模应用。
[0020]在本公开的一种实施方式中，S1中所述吸收剂溶液中氢氧化钠的浓度为0.05～0.5mol/L，所述N2H4·
H2O的浓度为0.05～0.5mol/L；优选地，所述吸收剂溶液包含氢氧化钠和N2H4·
H2O，所述氢氧化钠与所述N2H4·
H2O的浓度比为(1～10)：1；进一步地，所述氢氧化
钠的浓度为0.1～0.25mol/L，所述N2H4·
H2O的浓度为0.05～0.1mol/L；所述吸收剂溶液的温度为60℃～80℃，优选为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种捕集气态碘的方法，其特征在于，所述方法包括：S1、将吸收剂溶液引入喷淋塔中进行雾化处理，得到吸收剂雾化液滴；S2、将富碘气体通入所述喷淋塔中，使所述富碘气体由下向上与所述吸收剂雾化液滴进行逆流接触，得到混合气体和富碘溶液；其中，所述吸收剂溶液包含氢氧化钠和/或N2H4·
H2O，所述富碘气体包含碘单质和碘甲烷。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中所述吸收剂溶液中氢氧化钠的浓度为0.05～0.5mol/L，所述N2H4·
H2O的浓度为0.05～0.5mol/L；优选地，所述吸收剂溶液包含氢氧化钠和N2H4·
H2O，所述氢氧化钠与所述N2H4·
H2O的浓度比为(1～10)：1；所述吸收剂溶液的温度为60℃～80℃，优选为70℃～80℃。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中所述雾化处理采用设于喷淋塔中的雾化喷嘴进行；所述雾化喷嘴的孔径为0.5～0.7mm，压力为5
×
104～10
×
104Pa，喷淋角度为100～115
°
；其中，所述吸收剂雾化液滴的平均直径为60～150μm；优选地，所述雾化喷嘴为液压式螺旋雾化喷嘴。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中所述喷淋塔的温度为55～70℃，所述喷淋塔的高度为0.5～1.0m，优选为0.6～0.8m；所述喷淋塔的高径比为(5～15)：1，优选为(8～12)：1；其中，所述喷淋塔包含两层喷淋层，所述两层喷淋层的高度差为5～20mm，优选为10～...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛海峰，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：