[发明专利]氚水收集装置

说明书

技术领域

本发明属于核设施内高放射氚气中的氚化水收集和杂质的去除装置领域，具体涉及一种氚水收集装置。 

背景技术

由于氚是具有毒性的放射性核素，在很多核设施中存在高放射氚气、氚化水和其它核素的杂质气体。这些氚气、氚化水和杂质气体直接排放会对环境造成污染，必须收集经过净化处理达到或者低于氚排放标准，满足保护环境的要求。目前的处理方式为直接净化，净化系统主要是采取催化剂催化氧化以及分子筛干燥、合金吸氢等材料技术，其原理一是含氚废气中的氚经过催化氧化转化为氚化水，直接用分子筛吸收；二是在较纯的氚气或惰性气体气氛下，用合金吸氢床直接吸收，氚气中的CO、CO₂、O₂、CH_x等对催化剂、合金吸氢床具有毒化作用，使其效率降低甚至失去作用，因此利用现有的净化处理方式在氚领域处理氚废气时产生的废物多、效率低、成本高、有机氚顽固等弊端。为此，本发明研制的氚水收集装置能解决以上问题。本发明研制的氚水收集装置对氚气氛中的氚水蒸汽进行收集，并去除大部分N₂、CO₂、O₂、CH_x等杂质气体，降低杂质气体对于氚净化系统合金吸氢床以及催化氧化床的毒化作用。分子筛干燥吸附使用效率能提高50％以上，催化氧化剂寿命延长50％左右，提高分子筛干燥吸附效率减少更换分子筛干燥吸附的频率，减少更换的分子筛干燥吸附剂放射性废物的80％以上，也降低了更换放射性射废物分子筛干燥吸附剂操作人员受照射的风险。 

发明内容

为了克服现有技术中高放射氚气处理产生废物多、处理效率低、成本高的不足之处，本发明提供一种氚水收集装置。 

实现本发明的技术方案如下 

本发明的氚水收集装置，其特点是，所述的装置包括真空增压泵、空气冷却盘管、冷阱冷却器、分子筛吸收器、液氮温度分子筛吸收器、除杂床、管道、排空阀以及将上述各部分集成并实现操控的控制面板。其连接关系是，所述的真空增压泵、空气冷却盘管、冷阱冷却器、分子筛吸收器、液氮温度分子筛吸收器、除杂床依次通过气体管道连接，气体管道上设置有排空阀；其中，所述的冷阱冷却器、分子筛吸收器还通过冷凝管道分别与装有冷却剂的冷阱连接。

所述的真空增压泵将含氚气体压入空气冷却盘管冷却到室温，再进入冷阱冷却器冷却，使部分氚水冷凝下来，然后利用分子筛吸收器中的分子筛吸收氚水，最后在液氮温度分子筛吸收器中液氮温度下利用分子筛吸收氚水，剩余气体主要是氚气，通过排空阀Ⅱ排出到氚净化系统；氚水收集完成后，将液氮温度分子筛吸收器适当升温，将氚气释放出来而大部分杂质气体继续被分子筛吸收，释放出来的含氚气体采用除杂床除去杂质气体后通过排空阀Ⅰ排出到氚净化系统。 

所述的真空增压泵泵头上设置有缓冲除尘保护器。 

所述的冷阱冷却器外设置有保温套； 

所述的液氮温度分子筛吸收器外设置有真空隔热层，顶部设置有隔热盖板、温度探头和排空阀Ⅱ。

所述除杂床外设置有加热套，顶部设置有温控仪。 

本发明装置中的真空增压泵将含氚气体压入空气冷却盘管冷却到约40℃，使部分氚水冷凝为液态；再进入冷阱冷却器冷却，使绝大部分氚水冷凝下来；然后利用分子筛吸收氚水，最后在液氮温度下利用分子筛进一步吸收捕集氚水蒸气和其它气体，剩余气体（主要是氚气）排出到氚净化系统。在液氮温度下，分子筛可以将气体氚、氚水蒸气和其它气体全部捕集，稍微升温，在100K左右可以将氚气释放出来而包括氚水蒸汽在内的其它气体不会被释放。氚水收集完成后，将液氮温度分子筛吸收器适当升温，将氚气释放出来而大部分杂质气体继续被分子筛吸收，释放出来的含氚气体采用除杂床除去大量N₂、CO₂、O₂、CHx等杂质气体后排出到氚净化系统。 

本发明的有益效果是： 

（1）延长氚净化系统合金吸氢床以及催化氧化床的寿命。由于N₂、CO₂、O₂、CH_x等杂质气体对氚净化系统合金吸氢床以及催化氧化床具有毒化作用，本发明的收集装置通过液氮温度分子筛吸收器、除杂床能去除大部分N₂、CO₂、O₂、CH_x等杂质气体，从而能降低杂质气体对于氚净化系统合金吸氢床以及催化氧化床的毒化侵害，所以能延长氚净化系统合金吸氢床以及催化氧化床的寿命50％左右；