[发明专利]用于抑制源自核工业的含氚废物释气的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理来源于核工业的废物的方法和装置。本发明特别涉及用于抑制由核反应所产生的含氚废物释气的方法和装置。

背景技术

氚（T或³H）可以存在于多种类型的核反应堆中。在大多数裂变反应堆中，氚可以通过比如铀（U）和钚（Pu）的三裂变制造出来以及在硼（B）和锂（Li）的中子反应中产生。另外，在聚变反应堆中，氚被当做燃料使用。JET反应堆（是Joint European Torus（欧联磁核聚变设备）的首字母的缩写）、ITER反应堆（是International Thermonuclear ExperimentalReactor（国际热核实验反应堆）的首字母的缩写）以及被设计成接替ITER反应堆的DEMO反应堆（是Demonstration Power Plant（示范发电厂）的首字母的缩写）就属于这样的情况。在这些反应堆中，氘（D或²H）和氚（T或³H）的聚变反应取决于下列方程式：

正如氢的另一个同位素一样，氚的一个特性是其能够穿透材料，将材料污染。这一特性使得含氚废物非常特殊，因为在管理这些废物时必须考虑放射性元素和释气这二者。此外，氚可以氚化氢（HT或T₂）和氚化水（HTO或T₂O）这两种气体形式存在。应当指出，即使在蒸汽形式下，氚化氢（HT或T₂）也比氚化水（HTO或T₂O）更易流动。氚化氢（HT或T₂）的尺寸也非常小。氚化氢的这种极大的流动性和很小的尺寸促使其可以扩散通过即使最细的孔隙，穿过例如橡胶并扩散进入大多数类型的钢和混凝土中。捕获氚化氢（HT或T₂）因此变得特别复杂。

随着聚变反应堆的发展，含氚废物的量会因此而显著增加。因此，对于能够提供一种有效除氚和抑制释气的方法（特别是在环境温度和大气压下）存有特别强烈的需要。必须足够有效地减少由废物包所产生的氚化氢的量，以满足现有的储藏和储存中心的可接受性标准，以便使这些包括含氚废物的包能够被放入现有的储藏和储存中心中。

已经提出了一种解决方法，并在专利US 5,464,988中对该方法进行了描述。该专利提供了一种用于储存和运输包含在气体中的氚化水的装置。所述装置包括外筒和置于所述外筒内部的内筒。在所述内筒的内部设有用于装载氚的一次性分子筛。该装置还包括入口分散器和出口分散器，以及催化氢复合器。在两个筒之间的每个可用的空间内安装保护性热绝缘材料。所述催化氢复合器将氚化氢转化成氚化水，然后所述氚化水可被所述分子筛以固体形式捕获，从而达到储存和运输氚化水的目的。

该装置提供了一种用于捕获气体形式的氚化水的方法。然而，捕获氚化氢（HT或T₂）被证实要更为复杂，因为这种气体比气体形式的氚化水具有更小的尺寸和更大的流动性。另外，所述方法基于的是一种特别复杂的筒，需要多项特殊的装置，而这些装置都需要特殊的维护。例如，使用催化复合器需要加热装置，因此需要对该系统进行维护。另外，需要有人力的介入，以定期更换被氚化水饱和的分子筛。

这种方法的复杂性有可能使得其费用相对较高，可靠性有限。

因此，对于提供一种简单有效的抑制氚化氢（T₂或HT）和氚化水（HTO或T₂O）释气的方法还存有需要，这种方法还必须使其可以降低维护和对人力介入的需要。这种方法还必须在数百年内有效。

本发明的目的就是描述一种这样的方法。

发明内容

在本发明公开内容的其余部分中会笼统地提及氚化水，其指代的是成分HTO和T₂O。在本说明书中，氚化水指代的是蒸汽或液体形式的氚化水。

本发明的主题是一种用于降低由至少一个包含至少一件废物包所产生的氚化氢（T₂或HT）和/或氚化水（HTO或T₂O）的量的方法。所述方法包括下列步骤：将所述包与由含银组分和二氧化锰（MnO₂）结合形成的混合物进行接触的步骤，以及然后将所述包与分子筛进行接触的步骤。