[发明专利]捕集通过密闭空间内的辐解或热解产生的可燃气体的设备

说明书

技术领域

本发明的主题是一种用于捕集通过密闭空间内的辐解或热解或者辐解和热解两者产生的可燃气体的设备，所述容积形成于用于运输和/或储存放射性物质的罐体或者其它系统中。通常由这些现象产生的这样的气体是氢气。

背景技术

核设施引发一定数量的“技术废料”，所述技术废料可以包括具有非常多样的性质的物体和材料（例如，过滤器、金属废料、碎石、玻璃等），或者反而是基于有机材料的纤维素（例如，纸张、木头、棉、或诸如由乙烯基或聚氨酯制成的包装罩的塑料材料、靴子、手套以及被认为是聚合物的材料制成的各种物体）。所有这些废料还能够污染少量的液体（例如，水）和有机液体（例如，油或者碳氢化合物）。全部废料组成在处于核设施中期间被激活或者在用于所述设施中期间被包括铀或钚的放射性元素的粉尘污染的材料，所述放射性元素能够发射α、β、γ粒子等。

这些技术废料的运输和储存造成了与被运输材料的性质相关的特定的困难。事实上，如之前所述，这些废料被包括铀或钚的放射性元素污染，放射性元素给予废料放射性特性。在由放射性元素产生的辐射作用下，组成废料的材料能够衰变并且释放气态的化合物，其中某些是可燃的。产生的气体为氢气、一氧化碳和二氧化碳、氧气、氮气以及挥发性有机化合物（VOC）。这一现象称为辐解。当技术废料被限制在缩小了体积的密闭容器中时，因为可燃气体的产物在没有排出的可能的情况下能够快速达到高浓度，所以这样的可燃气体的产物造成了问题。在氢气的情况下，空气中的可燃性阈值在4%附近。当浓度超过这一阈值时，热源或者火星足以点燃气态的混合物或者产生剧烈的爆燃。

各种研究和观察已经示出了，随着技术废料放射强烈的α粒子并且包含大量的有机分子时，可燃气体（例如，通过在含有具有氢化化合物的放射性材料的密闭容器中的辐解产生的氢气）的浓度有时能够在几天之后达到4%附近的值。

现有技术包括各种用于（特别是通过催化氧化）捕集诸如氢气之类的可燃气体的设备，所述催化氧化使得氧气和氢气重新结合形成水。

专利FR-A-2874120描述了这样的添加有第二催化剂的催化剂在密闭容器中的使用，由于CO是氢气的氧化反应中的抑制剂，所述第二催化剂激发另一将CO转化为CO2的氧化反应。第一催化剂有利地为灌注有钯的氧化铝的形式，第二催化剂为包括CuO和MnO2的混合物的形式。

这些通过氧化的化合物的缺点是只有覆盖空气含有足够量的氧气才起作用，由于有机物质（尤其是碳链）的辐解并不产生氧气以及相反地存在的氧气可能被有机物质的氧化反应消耗，所以并不总是存在足够量的氧气。

专利FR-A-2925752描述了一种能够在密闭容器中进行受控的氧气释放的设备，以解决这一困难；但是该解决方案依然很难变得很可靠。

其它捕集器包括在不使用氧气的情况下捕集可燃气体的金属氢化物或金属氧化物，被称为活性剂装置或“吸气剂”。这些活性剂装置（active means）可以是可逆的（金属氢化物的情况）或者不可逆的（金属氧化物的情况）。在第一种情况下，可燃气体可以在特定的压强和温度条件下被释放。不过，所述活性剂装置的缺点是存在抑制剂气体（尤其是CO）存在下其效率大幅减小。但是，在几乎全部情况下，聚合物废物的热化学和辐解的衰变导致这些抑制剂的大的浓度。

申请文件US-A-6262328和WO-A-2010/066811相继描述了覆盖在多孔基体中的活性剂装置，该具有在使有害物停止的同时对混合物进行过滤并且同样地使得被捕集的气体到达活性剂装置的能力。这样的基体可以是能够透过氢气的玻璃基体、接合剂基体或者沸石。然而，因为很难使基体中的活性剂装置的分布最优化以使能有效的捕集，必须承受一定程度的效率缺乏：因此大量的活性产物是必须的。另外，如果活性产物不再满足，特别是如果活性产物饱和，那么不可能只替换活性产物，基体也必须要被替换。

过滤设备进一步基于多微孔膜或其它而存在，但是因为并不关系到被限制的容器并且是基于气流或者压差的形成以迫使流过膜，则多微孔膜与本发明的条件无关。例如，可以援引申请文件EP-A-0383153，其中催化剂产物被布置为穿过壳体的其中产生氢气的开口：催化剂被包裹在被提供有在出口处的网格以及悬置的过滤器的外壳中，然而，在壳体的侧面，所述外壳对于混合物的所有气体来说都是能透过的；壳体中的超压气体因此在流出之前穿过过滤器和催化剂，氢气在此通过产生水的重新结合被消除。